ＥＰＳ应急电源的应用研究

      摘要：应急电源作为应急照明系统必不可少的构成单元，在民用建筑设计规范及建筑防火设计规范中，均有明确要求。介绍了EPS应急电源的工作原理、特点、优势与前景等。

　　关键词：EPS应急电源；工作原理；特点；前景

　　1　EPS应急电源工作原理

　　在网电正常时，应急电源向负载转送网电，同时进行蓄电池充电管理，逆变单元不工作；接到消防信号，将网电或应急电(网电故障时)强制送至负荷末端；网电发生故障时，自动转为应急供电。网电恢复或消防信号解除，应急电源恢复网电工作状态。

　　EPS应急电源主要采用SPWM(交流脉宽调制)技术，系统主要包括整流充电器、蓄电池组、逆变器、互投装置等部分，其中逆变器是核心。整流器的作用是将交流电变成直流电，实现对蓄电池及向逆变器模块供电；逆变器的作用则是将直流电变换成交流电，供给负载设备稳定持续的电力；互投装置保证负载在市电及逆变器输出间的顺利切换；系统控制器对整个系统进行实时监控，可以发出告警信号，同时可通过串行口与计算机或Modem连接，实现对供电系统的微机监控和远程监控。

　　一般由电网供电转为EPS应急电源供电及由EPS电源转为电网供电的切换时间不大于0.1秒－0.2秒。在电网供电正常时，EPS应急电源处于充电饱和状态(进人浮充电状态)，耗电小于标称容量的0.1％。

　　2　EPS应急电源的分类

　　(1)按照输出方式划分可分为：直流输出型、交直流混合输出型和交流输出型。
　　(2)按照运行方式划分可分为：冷后备式、热后备式、在线式。
　　(3)按照负载特性划分可分为：应急照明电源和(消防)设备应急电源。

　　3　EPS应急电源的特点

　　EPS消防应急电源，具有一定的先进性和实用性，它可以实现微机监控和处理，对消防应急照明、卷帘门、消防电梯、水泵、排烟风机等消防设施实现自动控制。此类产品多为高层建筑、机场、电信网络机房、医院、重要场馆等工程采用。具有以下特点：

　　(1)电网有电时处于静态，无噪音，小于60dB，不需排烟、防震处理。
　　(2)自动切换，可实现无人值守。电网与EPS电源相互切换时间为0.1s-0.25s。
　　(3)带载能力强，EPS适合电感性、电容性及综合性负载的设备，如消防电梯、水泵、风机、应急照明等。
　　(4)使用可靠，在重要场合可以采用双机热备方式，确保事故和火灾情况下供电可靠，主机寿命可达20a以上，电池5a-10a以上。
　　(5)适应恶劣环境，可放置于地下室或配电室，可以紧应急负载使用场所就地设置，减少供电线路。
　　(6)对于某些功率较大的用电设施，如：消防水泵、风机，EPS可直接与电机相联变频启动后，再进入正常运行状态。
　　(7)应急备用时间，标准型为60min(有延时接口)。

　　4　EPS应急电源与同类产品的比较

　　4.1　EPS供电方案与自带蓄电池灯具方案比较
　　由于自带蓄电池灯具非常分散，一般公共建筑物内少则几百个点，多的可达几千个点，而众多的自带蓄电池灯具又不允许同时进行充放电维护，必须逐个进行维护(同时维护可能造成应急照明系统瘫痪)。灯具厂家要求的每个月需要进行充放电维护，以每盏灯具维护用时3小时－6小时计算，在现实中几乎无法实现。即使实现也耗费了大量的人力财力。这就成为EPS与自带蓄电池灯具比较的最大优势。正因为具备以上诸多优势，短短几年时间里，EPS在应急照明领域已占据很大市场份额。

       4.2　EPS应急电源与UPS电源的区别及比较
　　UPS为不间断电源(Uninterruptible Power System)的英文缩写，其注重的是供电参数中的“不间断”。实现方式为整流一逆变在线运行，蓄电池与逆变器直流母线无断点，从而保证了输出电源的连续性。其工作原理为当网电正常时，将网电整流为直流，为逆变器供电，逆变器在线长期运行为负载提供电源，当网电故障时，虽然网电整流的直流电源消失，但蓄电池仍然继续为逆变器供电。在UPS的工作过程中，在线运行是实现不间断供电的方式，也是产生问题的原由。目前整流环节、逆变环节的损耗一般10％－15％，而UPS在线运行，这部分损耗以热量的形式散发出去。而EPS为后备运行或热后备运行，电池满电状态几乎没有损耗。而工作原理、应用场合的区别表明UPS无法替换EPS，尤其不能替换应用于消防照明、动力领域(UPS在线运行本身就是火灾事故隐患)。

　　综上所述，EPS与UPS在经典理论领域有一定联系，但要解决的问题不同，实现方式不同，不存在技术先进性的差异，更不存在谁先进谁落后的问题。二者如同可以相切，却不可能同心的两个圆。大多数情况，二者不具备相互替换性。

　　4.3　EPS供电方案与发电机组供电方案比较
　　随着对EPS的深入使用，动力型应急电源将会具有很大的市场潜力。终端型动力专用应急电源控制柜目前获得了国家专利，该专利将应急供电、动力设备启动、动力设备控制有机结合，在不增加EPS部件的情况下，解决了有限电源无法启动动力设备的难题，实现了EPS接电动机类负载1:1容量启动。这一技术的广泛应用，使得节能、环保这一世界性主题在动力设备应急供电领域得到了长足发展。

　　5　EPS应急电源的应用领域

　　(1)EPS应急电源系统一般的备用供电时间为30min-120min(增加供电时间须增加蓄电池容量，同时也增加体积、增加造价)，因此，应强调EPS是一种应急电源产品，不是长时间性质的备用电源，它只用于当正常电源故障时，维持重要负载的供电可靠性，保证重要负荷在一段时间内或规定时间范围内供电的连续性。所以，对正常电源供电可靠性较差的场所，EPS应急电源不能用作常用设备的备用电源。而应选用柴油发电机组或UPS作为备用电源。由此可见，EPS最适合用于消防用电设备的备用电源。

　　(2)允许中断供电时间为毫秒级的设备如计算机、程控交换机、数据处理系统、精密电子仪器等不可选用EPS作为备用电源，而应选用UPS电源。

　　(3)当一级负荷容量不大仅为照明或电话站负荷，又难于从电力系统或临近单位取得第二低压电源，且要求连续供电时间低于时，可设EPS作为应急备用电源。

　　(4)一级负荷中的特别重要负荷允许中断时间大于0.2S时，可设EPS作为应急电源。

　　(5)分散的小容量一、二级消防负荷，如消防水泵、防排烟风机、应急照明等，可采用一路市电加EPS或采用一路电源与设备自带的蓄(干)电池(组)在设备处自动切换。

　　(6)由于EPS无排气、排烟、无噪音、无振动、对环境无污染，所以对于有环保要求而不宜选用柴油发电机组的场所。可选用EPS应急电源。

　　(7)对于改造工程，柴油发电机组无法设置的场所，可选用EPS应急电源。

　　6　EPS应急电源的应用前景与展望

　　对于当今大规模、高性能的智能建筑物来说，系统供电的连续性及稳定性使得应急电源及后备电源技术不断推陈出新。EPS系统以其专业的设计为智能大型建筑物在意外故障(供电中断，紧急抢险)的情况下，仍能保证大型建筑物的整体智能安全系统正常运行，因此会得到越来越多用户的青睐。