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建筑供配电设计中应急电源 EPS 应用探讨

2019-4-4 17:05:04      点击:
  伴随建筑物的高度不断攀升,大型耗电设备在建筑物内的使用也日渐增多,包括电梯、大型照明、消防及供水系统等等。耗电设备的增多使得建筑供配电逐渐的倾向于一级、二级负荷设计。电梯、供水、照明等等直接影响到人们的工作与生活(比如医院应急用电问题等),这类用电负荷是必须要保障的。建筑供配电的设计考虑到建筑供电用户众多、消防安全极高、电负荷大等特点,必须具有高的可靠性、连续性、安全性及经济性。正确的在建筑供配电中合理使用应急电源能保障供电的稳定性和不间断性。
  应急电源EPS工作原理
  UPS是一种含有储能装置的不间断电源。EPS电源为紧急供给类电源,是UPS的一种变型衍生产品,以解决应急与事故照明、消防设施等一级负荷供电设备为主要目标,是建筑供配电设计中保障应急照明和消防安全的重要环节。
  EPS工作原理:在主电供应正常,主电输入流经输出切换装置给负荷供电,供电的同时流过的主电通过充电器可以对蓄电池充电;当主电断电或者是电压超出供电范围,控制器立即响应自行启动逆变器,切换装置将供电状态立即切换到逆变器供电,为负荷设备提供应急供电;当供电恢复,应急电源EPS立即停止供电。
  UPS不间断电源与EPS应急电源既有共通点又存在着一些差异。同样都是为了保障建筑供配电的稳定、不间断运行。差别如表1:
  通过上表不难看出,EPS采用了UPS电路成熟的逆变技术,两者都具备在主电故障时继续向负载提供交流电源的功能。
  UPS切换时间很短(<10毫秒),EPS则在4秒之内。UPS对工作环境要求高,旨在保证供电畅通与供电品质;EPS可以适应各种环境,无需在室内便可工作,旨在防范重大事故。EPS较为倾向于保障应急照明、消防电梯、灭火消防泵等重要的一级、二级负荷。EPS应急电源尤其在意外断电、超压时投入使用,使用效率高于UPS电源,价格较低、比UPS使用年限久,节电并相对噪音较低;而UPS电源在一些特点场所(绝对不允许断电的状况如实时计算机数据处理搜集装置)应用更广且更为必要。
  EPS种类
  EPS应急电源在建筑供配电设计中主要按照所带负载来分类,常见分类为三类:
  应急照明EPS、电感性负载(如电梯、排烟风机、卷帘门与泵)与混合供电三相系列EPS、变频EPS(给电动机供电)。
  建筑供配电的EPS应用
  1、应急与事故照明类的照明型EPS
  作为应急或事故照明的备用电源一般以单相为主,主要为应急照明场合提供集中供电,常应用在娱乐场所、办公场所等。应急或事故照明EPS对持续工作时长与切换工作时间必须满足:
  1、普通应急照明的区域EPS供电中断时间小于5秒;高风险区与关键区的EPS供电中断时间应小于0.25秒。
  2、EPS必须配有充足的电池组,以便在主电供电中断时,维持60分钟以上连续的紧急照明使用。
  3、优先启用主电供电,主电的电压在一定范围(187~242V)内,逆变器处于休眠状态。
  4、EPS中蓄电池的最大充电T(时间)≤24小时,最大连续过充电(I电流)≤0.05C5A。
  除了以上提到的应急照明EPS基本应用要求,还需依据实际使用的应急照明灯具的种类来合理选配EPS的输出功率。对于普通的应急照明灯具的有功功率用P(kW)来表示和标注,而EPS逆变器的输出功率是采用视在功率S(kVA)来标注的(功率因素滞后cos=0.8),因此最终确定的EPS选用满载输出功率应为:S=P/0.8。对于高压气体的应急照明灯则宜选用小于二十毫秒切换时间的EPS。这是因为如果对高压气体灯的供电时间中断超过20mS时,就有可能致使气体灯内的放电电弧熄灭或中断,重新点燃可能需要长达数分钟。
  2、电感性与混合负载EPS应用
  混合型负载类EPS一般适用于负载性质较复杂的场所,以三相电源设计居多,混合型负荷的EPS要求工作切换时间小于十二毫秒。电感性与混合负载类EPS常应用于高层建筑、大型宾馆、医院、大型商场等。
  电动机在启动瞬间时的电流会对输出功率造成冲击,对于电感性机电负载的EPS或混合负载供电时EPS输出功率PEPS输出应大于等于负荷总计算功率P,且应满足最大的电动机(或电动机组)启动需要。变频启动时,EPS输出功率PEPS输出≥P;星三角形启动时,P启动容量≥3P;当电动机直接启动时,所需启动容量P直接启动容量≥5P。η为总负荷的综合效率,一般取0.85。
  3、电机专用的变频起动类EPS
  变频起动类EPS大量应用于大功率电动机的负载,实际应用在电梯、消防水泵等重要场所。可避免因电机起动过程中的大电流冲击而损坏设备。与其他EPS不同之处是此类EPS一般只有单路输出。当输入端的三相供电正常时,经整流后给逆变器提供直流电对电池组充电;当三相输入断电或异常时,立即响应为电池组给变频器提供直流电作为维持应急供电电源。
  当需要电机负载工作时,送给变频器启动信号(运行信号、远程控制信号等),变频器会立即输出。从0~50Hz变频,供给电动机进行变频起动,当其频率到达50Hz后保持正常运行。