EPS消防應急電源工作原理是什么?

　　隨著社會的發展，建筑技術水平的不斷提高，城市的建筑趨向于大規模，高層化發展隨之而來對建筑的供電要求越來越高，社會的信息化，建筑的現代化，使建筑對供電的依賴也越來越大，尤其是一些重要的公共建筑，一旦中斷供電，將造成重大的政治影響或經濟損失，如果是發生火災，后果就更不堪設想。所以現行的《高層民用建筑設計防火規范》及《民用建筑電氣設計規范》就有嚴格規定：“一級負荷應由兩個電源供電，當一個電源發生故障時，另一個電源不致同時受到損壞。一級負荷中特別重要的負荷，除上述兩個電源外，還必須增設應急電源，常用的應急電源有：(1)獨立于正常電源的發電機組；(2)供電網絡中有效地獨立于正常電源的專門供電線路；(3)蓄電池。”多年來，運行經驗表明，電網供電時采用兩路獨立的電源．若主供電線路停電，則由備用才路供電，采用這種方式雖然簡單、可靠，但供電線路復雜。當發生大面積停電事故時，兩路電源均可能發生停電事故。因此，應急電源作為獨立于電網之外的備用電源．被廣泛應用于各種建筑工程之中。目前，應急電源包括柴油發電機組和蓄電池，近年來，含蓄電池的EPS作為應急電源，被廣泛應用，尤其是被用做消防應急電源。

1、 EPS的工作原理
　　應急電源采用單體逆變技術, 集充電器、蓄電池、逆變器及控制器于一體。系統內部設計了電池檢測、分路檢測回路,采用后備式運行方式。

　　⑴ 當市電正常時，由市電經過互投裝置給重要負載供電，同時進行市電檢測及蓄電池充電管理,然后再由電池組向逆變器提供直流能源。在這里,充電器是一個僅需向蓄電池組提供相當于10%蓄電池組容量(Ah)的充電電流的小功率直流電源,它并不具備直接向逆變器提供直流電源的能力。此時,市電經由EPS的交流旁路和轉換開關所組成的供電系統向用戶的各種應急負載供電。與此同時,在EPS的邏輯控制板的調控下,逆變器停止工作處于自動關機狀態。在此條件下,用戶負載實際使用的電源是來自電網的市電,因此,EPS應急電源也是通常說的一直工作在睡眠狀態,可以有效的達到節能的效果。
　　
　　⑵ 當市電供電中斷或市電電壓超限(±15%或±20%額定輸入電壓)時,互投裝置將立即投切至逆變器供電，在電池組所提供的直流能源的支持下,此時,用戶負載所使用的電源是通過EPS的逆變器轉換的交流電源,而不是來自市電。

　　⑶ 當市電電壓恢復正常工作時，EPS的控制中心發出信號對逆變器執行自動關機操作,同時還通過它的轉換開關執行從逆變器供電向交流旁路供電的切換操作。此后,EPS在經交流旁路供電通路向負載提供市電的同時,還通過充電器向電池組充電。
　
2、 如何選配EPS

　　EPS通常產品特征分為以下三類產品

　　⑴ WY系列EPS(0.5～10KW)： 由單路、雙路供電輸入二類產品組成(輸入電壓220Vac 或380Vac,輸出電壓220Vac),適應于應急照明和事故照明的照明負載。

　　(2) WYS系列EPS(2.2～400KW) ：由單路、雙路供電輸入二類產品組成(輸入電壓380Vac,輸出電壓380Vac),除可用于應急照明、事故照明,同時也適應于消防電梯、卷簾門、風機、水泵、淋浴泵、供水泵等電感性負載或混合供電。
　　
　　(3) WYS/B系列EPS(2.2～400KW) ：由單逆變單臺負載、單逆變單臺負載一用一備用、雙逆變單臺負載一用一備用三類產品組成(輸入電壓3800Vac,輸出電壓380Vac),僅為只有一路電源的消防設施或一級負荷中的電動機提供一種可變頻的三相應急電源系統,在電源和電機之間無需任何啟動裝置就可以解決電動機的應急供電及其啟動過程中對供電設備的沖擊。適應于高層建筑的電梯、中央空調、消防水泵等電機負載。

　　根據產品所帶負載特征如何選用您所需求的EPS及其注意的要點:

2.1應急照明或事故照明用EPS(1~50KVA)

　　按GB17945-2000國家標準(消防應急燈具),為確保大樓的應急照明系統能正常運行,對EPS提出如下基本要求:

　　(1) 要求負責向普通應急照明燈供電EPS的供電中斷時間<5s.但對于高危險工作區及關鍵工作區的應急照明而言,則要求EPS的供電中斷時間<0.25s。

　　(2) 為盡可能的利用市電,當市電電壓在187~242V(220V,-15%,+10%)的范圍內不允許EPS進入逆變器供電狀態。
　　
　　(3) 要求EPS配置足夠容量的電池組,以便在市電供電中斷時,至少確保應急照明燈可以繼續工作90min以上。

　　(4) EPS中的充電器對電池組的最長充電時間小于24H,最大充電電流小于0.4C(A)

　　在市電供電正常時,EPS是通過它的交流旁路向負載供電.原則上,它可以帶具有各種不同功率因數的負載.然而.在市電供電中斷或市電電壓或頻率超限時,則是有EPS中的逆變器來供電的.在此條件下,EPS的帶載能力不僅需要考慮逆變器在不同功率因數值負載時的降額度輸出特性.而且,還需要根據所使用的應急照明燈具的不同來選配EPS的輸出功率和機型.在選配EPS時應注意以下幾個問題:

　　(1) 普通的應急照明燈具.由于應急照明的功耗是用有功功率P(KW)來標注的,而EPS逆變器的輸出功率是用功率因數cosφ=0.8(滯后)時的視在功率S(KVA)來標注的.所以,實際選用EPS的滿載輸出功率應為:S=P/0.8。

　　(2) 應急照明燈具為熒光燈時,所選用的EPS滿載輸出功率應為S=(1.3~1.5)P/0.8.其原因是熒光燈啟動時存在較大的”啟動浪涌”電流。

　　(3) 應急照明燈具為高壓氣體燈時(例:高壓鈉燈,高壓鈀燈等),宜選用切換時間小于20ms的EPS產品.這是因為.如果對高壓氣體燈的供電中斷時間超過20ms時,就有可能致使氣體燈中的放電電弧”熄滅或中斷”.一旦發生放電電弧中斷現象,即使馬上恢復供電也可能導致長達數分鐘的燈具熄滅現象發生.這因為它需要足夠長時間來重新預熱高壓氣體燈中燈絲的緣故.顯然,對于大型體育館和演出場地的照明系統來說,是不允許出現這種故障的。

2.2 應急照明+電動機混合型負載用EPS (三相,5~400KVA )

　　為了正確的選用EPS的輸出功率,應首先分別統計電阻性照明負載與電感性機電負載的比例.對于電機負載而言,因用戶所選的機型及工作方式的不同,它的啟動電流可能高達5~10倍額定工作電流.為確保電機及EPS本身的安全運行,對這部分電機負載而言,不僅要求所選的EPS輸出功率應為6倍以上的電機標稱功率.而且,還宜選用其切換時間小于15ms的EPS機型。

2.3 帶電機負載的EPS

　　(1) 采用電機”硬啟動:工作方式,對于這種EPS輸出功率的選用方案同22所述.采用這種方案的優點是:不管在市電供電中斷時還是在市電恢復正常工作時,EPS均可確保電機的連續運行.其缺點是:需選用大功率的EPS,成本較高。

　　(2) 選用帶變頻啟動功能的電機專用型EPS

市電供電正常時,經交流旁路和轉換開關向電機負載供電.與此同時,市電還經充電器向電池組充電.當市電供電中斷時,為確保EPS的安全運行,希望他執行”延時切換”操作,以便讓電機徹底停止轉動后再啟動變頻器,由它對后接電機執行從0~220Hz的頻率逐漸增高的變頻啟動的操作(啟動時間為幾秒鐘).采用變頻啟動方案帶來的好處是:

　　① 防止在EPS與處于”慣性運動狀態”下的電機所產生的自激勵電源處于互相”非同步入鎖”狀態而產生的鼓掌隱患;

　　② 可以降低EPS的輸出功率和降低投資成本.此時,EPS的輸出功率只需選取1.2~1.4倍電機的額定功率就可滿足要求。

　　其缺點是:

　　① 要求用戶的電機負載首先停機,然后在滿速”變頻啟動”,從而造成電機負載工作的”不連續性” 。

　　② 如果后接的幾臺電機需要在不同的時刻進行”分時啟動”操作時,可能會遇到這樣的技術難題:在啟動處于靜止狀態的電機時,若EPS的輸出功率足夠大它可能承受5~10倍的電機啟動浪涌電流的沖擊.否則,就會迫使EPS重新進入新一輪的”變頻啟動”工作狀態.由此帶來的問題之一是:原來處于正常工作轉速的電機,會再次轉入轉速由0~50Hz的變速啟動階段,從而給用戶的工作帶來麻煩。

3 結語

　　隨著社會的進步和發展，環境要求的不斷提高，消防意識也越來越被人們重視。EPS以其特有的優越性將被人們認識和采用，在一個工程中，它可以靈活的運用在消防供電回路末端、個別重要場合等多種情況。在選擇應急電源上，不再只局限于柴油發電機了，因為它們各自的特點分別適用于不同的工程，這將為整個社會的安全提供更有力的保障。

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