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EPS應急電源的應用研究

來源:浙江一北電力科技有限公司發布時間:2019-07-12 11:02:53

摘要:應急電源作為應急照明系統必不可少的構成單元,在民用建筑設計規范及建筑防火設計規范中,均有明確要求。介紹了EPS應急電源的工作原理、特點、優勢與前景等。

1EPS應急電源工作原理

在網電正常時,應急電源向負載轉送網電,同時進行蓄電池充電管理,逆變單元不工作;接到消防信號,將網電或應急電(網電故障時)強制送至負荷末端;網電發生故障時,自動轉為應急供電。網電恢復或消防信號解除,應急電源恢復網電工作狀態。

EPS應急電源主要采用SPWM(交流脈寬調制)技術,系統主要包括整流充電器、蓄電池組、逆變器、互投裝置等部分,其中逆變器是核心。整流器的作用是將交流電變成直流電,實現對蓄電池及向逆變器模塊供電;逆變器的作用則是將直流電變換成交流電,供給負載設備穩定持續的電力;互投裝置保證負載在市電及逆變器輸出間的順利切換;系統控制器對整個系統進行實時監控,可以發出告警信號,同時可通過串行口與計算機或Modem連接,實現對供電系統的微機監控和遠程監控。

一般由電網供電轉為EPS應急電源供電及由EPS電源轉為電網供電的切換時間不大于0.1秒-0.2秒。在電網供電正常時,EPS應急電源處于充電飽和狀態(進人浮充電狀態),耗電小于標稱容量的0.1%。

2EPS應急電源的分類

(1)按照輸出方式劃分可分為:直流輸出型、交直流混合輸出型和交流輸出型。

(2)按照運行方式劃分可分為:冷后備式、熱后備式、在線式。

(3)按照負載特性劃分可分為:應急照明電源和(消防)設備應急電源。

3EPS應急電源的特點

EPS消防應急電源,具有一定的先進性和實用性,它可以實現微機監控和處理,對消防應急照明、卷簾門、消防電梯、水泵、排煙風機等消防設施實現自動控制。此類產品多為高層建筑、機場、電信網絡機房、醫院、重要場館等工程采用。具有以下特點:

(1)電網有電時處于靜態,無噪音,小于60dB,不需排煙、防震處理。

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(2)自動切換,可實現無人值守。電網與EPS電源相互切換時間為0.1s-0.25s。

(3)帶載能力強,EPS適合電感性、電容性及綜合性負載的設備,如消防電梯、水泵、風機、應急照明等。

(4)使用可靠,在重要場合可以采用雙機熱備方式,確保事故和火災情況下供電可靠,主機壽命可達20a以上,電池5a-10a以上。

(5)適應惡劣環境,可放置于地下室或配電室,可以緊應急負載使用場所就地設置,減少供電線路。

(6)對于某些功率較大的用電設施,如:消防水泵、風機,EPS可直接與電機相聯變頻啟動后,再進入正常運行狀態。

(7)應急備用時間,標準型為60min(有延時接口)。

4EPS應急電源與同類產品的比較

4.1EPS供電方案與自帶蓄電池燈具方案比較

由于自帶蓄電池燈具非常分散,一般公共建筑物內少則幾百個點,多的可達幾千個點,而眾多的自帶蓄電池燈具又不允許同時進行充放電維護,必須逐個進行維護(同時維護可能造成應急照明系統癱瘓)。燈具廠家要求的每個月需要進行充放電維護,以每盞燈具維護用時3小時-6小時計算,在現實中幾乎無法實現。即使實現也耗費了大量的人力財力。這就成為EPS與自帶蓄電池燈具比較的最大優勢。正因為具備以上諸多優勢,短短幾年時間里,EPS在應急照明領域已占據很大市場份額。 4.2EPS應急電源與UPS電源的區別及比較

UPS為不間斷電源(Uninterruptible Power System)的英文縮寫,其注重的是供電參數中的“不間斷”。實現方式為整流一逆變在線運行,蓄電池與逆變器直流母線無斷點,從而保證了輸出電源的連續性。其工作原理為當網電正常時,將網電整流為直流,為逆變器供電,逆變器在線長期運行為負載提供電源,當網電故障時,雖然網電整流的直流電源消失,但蓄電池仍然繼續為逆變器供電。在UPS的工作過程中,在線運行是實現不間斷供電的方式,也是產生問題的原由。目前整流環節、逆變環節的損耗一般10%-15%,而UPS在線運行,這部分損耗以熱量的形式散發出去。而EPS為后備運行或熱后備運行,電池滿電狀態幾乎沒有損耗。而工作原理、應用場合的區別表明UPS無法替換EPS,尤其不能替換應用于消防照明、動力領域(UPS在線運行本身就是火災事故隱患)。

綜上所述,EPS與UPS在經典理論領域有一定聯系,但要解決的問題不同,實現方式不同,不存在技術先進性的差異,更不存在誰先進誰落后的問題。二者如同可以相切,卻不可能同心的兩個圓。大多數情況,二者不具備相互替換性。

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4.3EPS供電方案與發電機組供電方案比較

隨著對EPS的深入使用,動力型應急電源將會具有很大的市場潛力。終端型動力專用應急電源控制柜目前獲得了國家專利,該專利將應急供電、動力設備啟動、動力設備控制有機結合,在不增加EPS部件的情況下,解決了有限電源無法啟動動力設備的難題,實現了EPS接電動機類負載1:1容量啟動。這一技術的廣泛應用,使得節能、環保這一世界性主題在動力設備應急供電領域得到了長足發展。

5EPS應急電源的應用領域

(1)EPS應急電源系統一般的備用供電時間為30min-120min(增加供電時間須增加蓄電池容量,同時也增加體積、增加造價),因此,應強調EPS是一種應急電源產品,不是長時間性質的備用電源,它只用于當正常電源故障時,維持重要負載的供電可靠性,保證重要負荷在一段時間內或規定時間范圍內供電的連續性。所以,對正常電源供電可靠性較差的場所,EPS應急電源不能用作常用設備的備用電源。而應選用柴油發電機組或UPS作為備用電源。由此可見,EPS最適合用于消防用電設備的備用電源。

(2)允許中斷供電時間為毫秒級的設備如計算機、程控交換機、數據處理系統、精密電子儀器等不可選用EPS作為備用電源,而應選用UPS電源。

(3)當一級負荷容量不大僅為照明或電話站負荷,又難于從電力系統或臨近單位取得第二低壓電源,且要求連續供電時間低于時,可設EPS作為應急備用電源。

(4)一級負荷中的特別重要負荷允許中斷時間大于0.2S時,可設EPS作為應急電源。

(5)分散的小容量一、二級消防負荷,如消防水泵、防排煙風機、應急照明等,可采用一路市電加EPS或采用一路電源與設備自帶的蓄(干)電池(組)在設備處自動切換。

(6)由于EPS無排氣、排煙、無噪音、無振動、對環境無污染,所以對于有環保要求而不宜選用柴油發電機組的場所??蛇x用EPS應急電源。

(7)對于改造工程,柴油發電機組無法設置的場所,可選用EPS應急電源。

6EPS應急電源的應用前景與展望

對于當今大規模、高性能的智能建筑物來說,系統供電的連續性及穩定性使得應急電源及后備電源技術不斷推陳出新。EPS系統以其專業的設計為智能大型建筑物在意外故障(供電中斷,緊急搶險)的情況下,仍能保證大型建筑物的整體智能安全系統正常運行,因此會得到越來越多用戶的青睞。

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