EPS应急电源原理及应用选型.docVIP

EPS应急电源原理及应用选型 一、概要《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）对于消防设施的供电保障是这样要求的：一类高层建筑的消防设施，必须按一级负荷进行供配电设计。《供配电系统设计规范》（GB50052—95）对于一级负荷供电要求是按这样规定的：一级负荷应应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不致同时受到损坏。一级负荷中特别重要的负荷，除由两个电源供电外，尚应增设应急电源。应急电源可选用：(1)独立于正常电源的发电机组；(2)供电网络中有效地独立于正常电源的专门馈电线路；(3)蓄电池；（4）干电池。对于自备应急电源的设置，《供配电系统设计规范》是这样规定的：（1）需要设置自备电源作为一级负荷中特别重要负荷的应急电源时或第二电源不能满足一级负荷的条件时。（2）设置自备电源较从电力系统取得第二电源经济合理时。（3）有常年稳定余热、压差、废气可供发电，技术可靠、经济合理时。（4）所在地区偏僻，远离电力系统，设置自备电源经济合理时。柴油发电机组作为消防应急电源在工程上被广泛应用在国内外已有几十年的历史。随着建筑设计理念进步，采用柴油发电机组作为消防应急电源的很多弊端日益突出,如机组噪音和有害气体的排放公害；机组占用成本高昂的建筑空间且配套建筑设计要求高、难度大；储油设施本身存在火灾隐患，需要配套自动气体灭火等高成本的消防设施等。近年来，随着电力电子逆变技术的发展，静止逆变应急电源（一般称为EPS）得到了迅速发展，由于其应急反应时间短、对安装环境的灵活适应性和较强的负载的适应能力、无噪声和废气排放的环保特点以及在中低功率段明显的综合造价等优势，被愈来愈多地采用作为消防应急电源；并在400KW以下中小功率范围,有逐步取代应急柴油发电机组趋势。二、EPS的基本工作原理EPS应急电源广泛意义上是指正常供电电源中断时，可以向用户的重要负载进行短时供电的独立应急电源装置(EPS：EmergencyPowerSupply)，这个广义的称谓当然包括了应急柴油发电机组。随着静止逆变电源在建筑消防中应作为急电源的逐步应用，目前国内电源和消防行业中被简称为EPS的主要是专指采用电力电子技术静止型逆变应急电源系统（下文统一简称为EPS）其主要构成如下图1所示：图1EPS系统控制原理框图EPS应急电源系统主要包括整流充电器、蓄电池组、逆变器、互投装置和系统控制器等部分。其中逆变器是核心，通常采用DSP或单片CPU对逆变部分进行SPWM调制控制，使之获得良好的交流波形输出；整流充电器的作用是在市电输入正常时，实现对蓄电池组适时充电；逆变器的作用则是在市电非正常时，将蓄电池组存储的直流电能变换成交流电输出，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控制，并可以发出故障告警信号和接收远程联动控制信号，并可通过标准通讯接口由上位机实现EPS系统的远程监控。EPS的基本工作原理可以从图1中得到清晰的说明：(1)在市电输入正常时，输入市电通过互投装置给重要负载供电，同时系统控制器自动进行市电检测及通过充电机对蓄电池组充电管理。通常EPS充电器的容量仅相当于10蓄电池组容量(Ah)，仅需提供蓄电池组浮充或补充电功能，并不需要具备直接向逆变器提供直流电源的能力。此时,市电经由EPS内的互投装置向用户的应急负载供电。与此同时，在EPS的系统控制器的调控下，逆变器停止工作处于自动关机状态。用户负载在此时实际使用是电网电源，此时通常称EPS应急电源处在睡眠状态，可以有效达到节能的效果。　　(2)当输入市电供电中断或市电电压超限(±15或±20额定输入电压)时，系统控制器指令互投装置将在(0.1~4)S短时间内投切至逆变器供电，EPS系统在蓄电池组所提供的直流能源的支持下，向用户负载供电。(3)当输入市电电压恢复正常工作时，EPS的系统控制器发出指令对逆变器执行关机操作，同时还通过互投开关执行从逆变器供电向交流旁路供电的切换操作。此后EPS在经交流旁路供电通路向负载提供市电，同时继续通过整流充电器向其蓄电池组充电。三、EPS应急电源的设计选型1）EPS以产品特征分为以下三类产品：1.1)应急照明和事故照明EPS，输出功率范围：(0.5～10)KVA。　　这类EPS由单路、双路供电输入二类产品组成，一般输入单/三相220VAC或380VAC，输出单相220VAC,并可带多路输出配电开关，适应于应急照明和事故照明的照明负载。1.2)混合负载型EPS，输出功率范围：(2.2～800)KVA。　　这类EPS由单路、双路供电输入二类产品组成，一般输入/输出电压均为三相380/220VAC。除可用于应急照明、事故照明，同时也适应