---胡 靖---
EPS也稱應(yīng)急電源,即英文Emergency Power Supply的簡稱,被廣泛應(yīng)用于建筑電氣領(lǐng)域和特殊應(yīng)急供電場合.
隨著社會發(fā)展,越是信息化,現(xiàn)代化,就越依賴于電力.突然的斷電必然會給人們正常的生活秩序和學(xué)習(xí)帶來影響,尤其是對于生產(chǎn)、生活中特別重要的負(fù)荷,一旦中斷供電,將會造成重大的經(jīng)濟(jì)損失.然而,電力故障具有突發(fā)性,不以人們的意志為轉(zhuǎn)移,即使電網(wǎng)設(shè)施再先進(jìn),意外的斷電也在所難免.目前,城市供電系統(tǒng)的安全對策一般是采用并網(wǎng)供電,為城市電力提供可靠的電源保護(hù).但從企業(yè)及工業(yè),民用建筑使用情況來看,僅僅靠公用電網(wǎng)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,必須具備應(yīng)急供電系統(tǒng)EPS,其重要性是在事故發(fā)生的情況下確保提供所需的應(yīng)急電力,以有效降低因為斷電而造成的損失,為人們生產(chǎn)和生活安全提供保障.因此,EPS也被稱為“城市生命線系統(tǒng)”的重要組成部分.
1應(yīng)急電源的分類 目前市場上的EPS品牌眾多,大家在設(shè)計方面所采用的控制方式和控制手段不盡相同,但針對所帶負(fù)載的種類大致可以歸納為以下三種:一是主要用于應(yīng)急照明和事故照明的單相EPS;二是用于應(yīng)急照明、事故照明之外,還有應(yīng)用于空調(diào)、電梯、卷簾門、排氣風(fēng)機(jī)、水泵等電感性負(fù)載或兼而有之的混合供電的三相系列EPS;三是直接給電動機(jī)供電的變頻系列EPS.不難看出,EPS的應(yīng)用范圍尤為廣泛,市場容量頗大,發(fā)展前景廣闊,誰抓住了這個市場發(fā)展方向,誰就會在這個行業(yè)中嶄露頭角.
2應(yīng)急電源的設(shè)計要求 應(yīng)急電源可以說是近兩年才訊猛發(fā)展起來的一個新興產(chǎn)業(yè),相比于發(fā)展很成熟的UPS而言,有相同之處,也有不同之處.其相同點在于都具備在市電故障(中斷)情況下繼續(xù)向負(fù)載提供交流電源的功能,均采用IGBT逆變技術(shù)和脈寬調(diào)制PWM技術(shù).不同之處為UPS除了提供應(yīng)急供電外,還兼?zhèn)涓纳剖须娖焚|(zhì)的功能,而EPS則主要解決市電故障時的應(yīng)急供電問題;UPS主要是為IT行業(yè)設(shè)備提供用電保障,EPS則適用于各種行業(yè);UPS供電模式要求切換時間很短(0-10ms), EPS則相對較寬(0-4s);EPS所帶負(fù)載混雜,EPS主要帶計算機(jī)類的負(fù)載EPS對于運行環(huán)境要求較高,EPS則要求能適應(yīng)各種環(huán)境;UPS以一般用戶監(jiān)控為主,EPS主要用于應(yīng)急供電,要求與消防聯(lián)動;UPS以維護(hù)信息傳遞通為主要目的,EPS以防范重大災(zāi)難事故為主要目的.
鑒于EPS的主要設(shè)計思想是在市突然由斷時提供安全可靠的應(yīng)急電力供應(yīng),有效避免發(fā)生災(zāi)害時的人身傷亡和財產(chǎn)損失為原則.因此,在設(shè)計EPS時應(yīng)著重考慮其安全性、可靠性、適用性及合理性.
主要有:
(1) 斷電轉(zhuǎn)換時間一般在毫秒級(25ms),以保證供電的及時性.
(2) 負(fù)載適應(yīng)能力強(qiáng),包括電容性、電感性、混合型負(fù)載,而且過載能力和抗沖擊能力強(qiáng). (3) 有多路輸出,防止輸出單一形成的故障.
(4) 有消防聯(lián)動和遠(yuǎn)程控制信號,可手動與自動相互轉(zhuǎn)換.
(5) 環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng),適用于各種惡劣環(huán)境,有防止高低溫、濕熱、鹽霧、灰塵、震動及鼠動及鼠咬等措施.
(6) 使用壽命長,有電池快速充電能力和管理能力.
(7) 節(jié)能,運行效率高,運行成本低.
(8) 有無人值守、自動操作功能.
(9) 報警功能齊全,能及時提供各種異常狀況的報警.
(10) 有強(qiáng)啟動功能,避免電池環(huán)節(jié)保護(hù)后無法啟動.
(11) 無煙霧、無噪音、無公害等.
(12) 維護(hù)簡單,維護(hù)費用低.
3 EPS的設(shè)計原理 3.1應(yīng)急照明和事故照明類 照明型的EPS一般以單相為主,主要為應(yīng)急照明場合提供集中供電,比如:商場、娛樂場所、辦公場所、交易場所等的燈光指向,應(yīng)急照明等負(fù)載 當(dāng)輸入正常時,市電一路通過轉(zhuǎn)換裝置輸出給日常照明,另一路通過充電器給電池組充電,當(dāng)控制器檢測到市電中斷或異常(偏低或偏高)時,向逆變器發(fā)出啟動信號,并控制互投轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)入逆變器輸出.當(dāng)然,對于EPS的接法不同,還可以把EPS當(dāng)作二路電源、三路電源使用. 3.2應(yīng)急照明及混合型負(fù)載類 此類型EPS一般適用于負(fù)載性質(zhì)比較復(fù)雜的場合,譬如既有照明型負(fù)載,又有動力型負(fù)載,所以一般以三相居多.適用場合為賓館、高層建筑、醫(yī)院、大型商場等. 3.3電機(jī)專用的變頻啟動類 顧名思義,此種類型EPS主要為電機(jī)類負(fù)載而設(shè)計,避免因電機(jī)起動過程的大電流沖擊而損壞設(shè)備.這種EPS被廣泛應(yīng)用于功率電動機(jī)負(fù)載,比如電梯、消防水泵、大型風(fēng)機(jī)等.與其他EPS的不同之處是此類型EPS一般只有單路輸出.
工作方式:當(dāng)三相輸入市電正常時經(jīng)整流后給逆變器提供直流電,同時給充電器對電池組充電;如果當(dāng)三相輸入斷電或異常時,自動轉(zhuǎn)由電池組給變頻器提供直流電.當(dāng)需要電機(jī)負(fù)載工作時,送給頻器會立即輸出.從0-50Hz變頻,供給電動機(jī)進(jìn)行變頻起動,當(dāng)其頻率到達(dá)50Hz后保持正常運行.
4 EPS領(lǐng)域的現(xiàn)狀 隨著科技的不斷發(fā)展,眾多的智能大廈拔地而起,人們對其居住環(huán)境提出了更高要求的同時,也提出了電力保障和消防安全問題.但由于EPS的起步較發(fā)電機(jī)和UPS要晚,直到近兩年才迅速發(fā)展,人們對其認(rèn)識的程度還不夠,所以在眾多應(yīng)急供電場合,還是以發(fā)電機(jī)和UPS為主要應(yīng)急供電方式來實現(xiàn)EPS的功能.就提供應(yīng)急供電能力而言,這兩種方式已暴露出許多不足之處. 4.1 用柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源 柴油發(fā)電機(jī)組是目前大部分工程所采用的,也是最常見的應(yīng)急備用電源,由于柴油發(fā)電機(jī)的容量較大,可并機(jī)運行且連續(xù)供電時間長,所以已經(jīng)有較長的應(yīng)用歷史.然而,無論發(fā)電機(jī)的啟動速度有多快,從停電后使發(fā)電機(jī)接到啟動信號開始,至發(fā)電機(jī)電壓、頻率等達(dá)到穩(wěn)定可以供電時為止,至少需要數(shù)十秒至數(shù)分鐘,這段時間,所有用電設(shè)備均停止工作,就可能造成少數(shù)設(shè)備的損壞或生命財產(chǎn)的安全.而EPS的啟動一般不會超過25ms,所以不會影響設(shè)備的正常工作.
另一方面,柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)用在應(yīng)急供電場合,有諸多不利之處,主要有:
(1) 在高層建筑中,柴油發(fā)電機(jī)組一般放在地下室,設(shè)計難度大,造價高,配備進(jìn)風(fēng)、冷卻、排煙、減震、消音等設(shè)施都需要充分考慮.
(2) 存在火災(zāi)隱患,其油罐像一個極為危險的物件,萬一失火,后果不堪設(shè)想.
(3) 日常維護(hù)比較頻繁,工作量大.
(4) 柴油發(fā)電機(jī)噪音大,產(chǎn)生公害.
(5) 排煙中有大量的二氧化硫,污染嚴(yán)重,影響環(huán)保. 將EPS與柴油發(fā)電機(jī)的性比價作一個比較:以負(fù)載容量為200KW為例,選用EPS時,其額定功率與負(fù)載功率為1:1即可,其總價約為60萬元左右;而選用柴油發(fā)電機(jī)時,其額定功率與負(fù)載功率應(yīng)為1.3-1.5:1.所以,200KW的負(fù)載,用柴油發(fā)電機(jī)則需要用250KVA規(guī)格,該機(jī)組價格為40萬元左右,但是除機(jī)組本身價格之外,還需油罐(2-3萬元)、控制屏(2-3萬元)、ATS(2-3萬元)、自啟動(3-5萬元)、噪音治理器(1-2萬元)、通風(fēng)/排煙/冷卻等設(shè)施(1-3萬元)、機(jī)組本身消防措施(2-3萬元)、后期的維護(hù)費用(1-2萬元)、專用房屋費用(2-5萬元),所以使用柴油發(fā)電機(jī)的費用除機(jī)組本身價格外,還需外加其他輔助裝置費用約16-29萬元,現(xiàn)以20萬元計算,即選用柴油發(fā)電機(jī)機(jī)組的總價格為60萬元左右,所以,二者價格差不多.從中也不難看出,如果EPS容量小于200KW時,其價格要小于進(jìn)口柴油發(fā)電機(jī)的綜合造價.當(dāng)EPS容量介于200KW-400KW之間時,其價格接近進(jìn)口柴油發(fā)電機(jī)的綜合造價.因目前消防應(yīng)急供電場合的負(fù)載總?cè)萘恳话阍?00KW以下,從投資的長遠(yuǎn)利益考慮,EPS較柴油發(fā)電機(jī)經(jīng)濟(jì)得多. 4.2用UPS作為應(yīng)急電源 EPS從原理結(jié)構(gòu)上和UPS大同小異,可以看成是一種離線(后備)式的UPS.UPS不論市電是否正常,它都一直有逆變器供電,即按照“市電輸入>整流>逆變>輸出”的順序進(jìn)行,只有在逆變器故障或過載時才改由旁路輸出,當(dāng)市電正常時,市電通過S輸出給負(fù)載,同時充電器對電池充電.當(dāng)控制系統(tǒng)檢測到市電停電時,逆變器工作,使切換開關(guān)S切換至逆變輸出狀態(tài),響負(fù)載提供電能.
從以上供電系統(tǒng)可以看出,UPS是一種雙變換結(jié)構(gòu)的不簡斷電源,主要為負(fù)載提供穩(wěn)定的高質(zhì)量電能,不受市電電網(wǎng)影響,而且其轉(zhuǎn)換時間一般在10MS以內(nèi),所以,UPS被廣泛應(yīng)用于計算機(jī)、程控交換機(jī)、醫(yī)療設(shè)備以及精密電子儀器等不能中斷供電的場所.但正因為UPS不僅擔(dān)負(fù)著應(yīng)急供電外,還擔(dān)負(fù)著改善電力品質(zhì)的任務(wù),所以其逆變器要連續(xù)不斷的工作,因此,使用壽命相對較短,一般為5-8年,尤其是電池的更換較為頻繁.另一方面,UPS的逆變器長期處于工作中,自身的損耗較大,而且對使用環(huán)境要求很高,只能放在計算機(jī)或空調(diào)房間里. 由于UPS專為IT行業(yè)的計算機(jī)類和通訊類負(fù)載而設(shè)計,所以其負(fù)載適應(yīng)能力不及EPS,比如帶感性負(fù)載和沖擊性負(fù)載.舉例說明,如果應(yīng)急供電場合含有交流感應(yīng)式電動機(jī)一類的感性負(fù)載,那么在UPS的設(shè)計選型和使用中就會出現(xiàn)很大問題.由于交流電動機(jī)的起動電流通常是其額定電流的5-7倍,而UPS的過載能力標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:過載125%時,A類為10min,B類為1min,C類為30s;過載150%時為10s,大于150%時僅200ms.如果想要UPS能承受電動機(jī)起動電流的沖擊能力,勢必要增大UPS的額定容量,這無疑將加大投資,還未必能徹底解決問題.因此,選用UPS作為應(yīng)急電源,工作既不可靠,還得花費大量資金.
5、選用EPS參考事項 EPS產(chǎn)品的品種歸類性差,用電環(huán)境復(fù)雜,負(fù)載類型多,運行環(huán)境惡劣,用戶應(yīng)根據(jù)實際的電力環(huán)境,選擇最佳的、合理的配置,可參考以下項目: (1)EPS的主要技術(shù)性能(輸入范圍、過載能力、互投轉(zhuǎn)換時間、保護(hù)功能等)是否優(yōu)越; (2)EPS的電氣性能(電網(wǎng)的適應(yīng)能力、輸出能力、管理能力等)是否超群; (3)EPS的系統(tǒng)性能(環(huán)境適應(yīng)能力、噪音、干擾等)是否達(dá)標(biāo); (4)EPS的物理性能(安裝形式、安裝尺寸、接線方式、輸入、輸出路數(shù)等)是否合理.
6、結(jié)語 EPS種類繁多,何為最佳,見仁見智.上述對EPS的結(jié)構(gòu)、特點、應(yīng)用作了簡單介紹,對用戶在選擇EPS產(chǎn)品時可能有所裨益.
