劉志遠(yuǎn)

(中國恩菲工程技術(shù)有限公司 電氣及自動化事業(yè)部， 北京 100038)

EPS在有色領(lǐng)域中的應(yīng)用及分析

劉志遠(yuǎn)

(中國恩菲工程技術(shù)有限公司 電氣及自動化事業(yè)部， 北京 100038)

本文完整的介紹了各種應(yīng)急電源的特點(diǎn)，并結(jié)合某工程實(shí)際確定適用的應(yīng)急電源，最后結(jié)合規(guī)程、規(guī)范對含有蓄電池的機(jī)柜室的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行分析。

應(yīng)急電源；蓄電池

1 問題提出

工藝描述：國內(nèi)某金屬加工項(xiàng)目硫酸工程，煙氣凈化是煙氣制酸的第一環(huán)節(jié)，而一級洗滌塔位于該工段的首端，擔(dān)負(fù)著煙氣降溫、除塵等任務(wù)，屬于工藝流程中大型關(guān)鍵設(shè)備，玻璃鋼材質(zhì)，煙氣進(jìn)口溫度在280 ℃，正常狀態(tài)下通過冷卻水泵輸送循環(huán)液冷卻煙氣進(jìn)口溫度，冷卻水泵電源引自車間變電所～0.4 kV配電室，事故狀態(tài)下，車間變電所～0.4 kV電源中斷，為保證煙氣高溫不致毀壞塔體，需由上清液輸送泵將稀酸打入事故高位槽，再進(jìn)入塔體溢流堰，達(dá)到冷卻煙氣、保護(hù)設(shè)備的目的，可見上清液輸送泵屬于保安負(fù)荷，應(yīng)做為一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷考慮，需要設(shè)置應(yīng)急電源。

2 應(yīng)急電源的類別

應(yīng)急電源應(yīng)該采用獨(dú)立于正常公用電網(wǎng)電源的各種電源，如柴油發(fā)電機(jī)組、蓄電池等，或者兩個供電線路能保證不同時中斷的專用饋電線路，或者用戶設(shè)置的不并網(wǎng)運(yùn)行的自備電源。

由于現(xiàn)代電網(wǎng)的并網(wǎng)運(yùn)行，工程應(yīng)用中的電網(wǎng)很難提供專用饋電線路，即使能夠提供，對于企業(yè)級別的工廠用戶來說建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用較高，另外此類工廠用戶的用電點(diǎn)存在小容量、分散式的特點(diǎn)，不可能采用多條專用饋電線路，如果采用工廠級別公用母干線的應(yīng)急供電方式，反而會做不到專線專用。各種應(yīng)急負(fù)荷的性質(zhì)和應(yīng)急啟動時間也存在差別，目前有根據(jù)應(yīng)急負(fù)荷的性質(zhì)和應(yīng)急啟動時間劃分不同應(yīng)急供電系統(tǒng)的做法，所謂集中式應(yīng)急供電方式，一定程度上解決了同類性質(zhì)的應(yīng)急負(fù)荷的多點(diǎn)、分散的問題，但是性質(zhì)不同的應(yīng)急負(fù)荷同樣存在需要多條專線的問題。

用戶自備電源設(shè)置條件苛刻，需結(jié)合工藝、周邊環(huán)境、經(jīng)濟(jì)技術(shù)諸多因素，綜合考慮，一般不鼓勵使用。

柴油發(fā)電機(jī)組在企業(yè)工廠設(shè)置廣泛，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富，一般用于大容量應(yīng)急電源系統(tǒng)，需設(shè)置專用柴油發(fā)電機(jī)房，備用狀態(tài)時要定期進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，運(yùn)行初期需要很好的解決并網(wǎng)問題，運(yùn)行過程中噪音大，空氣污染嚴(yán)重，應(yīng)急切換時間在20 s以內(nèi)。

工業(yè)鉛酸式蓄電池目前廣泛應(yīng)用于靜態(tài)交流不停電電源裝置中，作為電/化學(xué)能的重要儲能元件，從最初的富液開口式發(fā)展到目前的全密封免維護(hù)的閥控式，工藝技術(shù)日益完善，電池性能大大提升，目前已經(jīng)廣泛用于各個領(lǐng)域的應(yīng)急交/直電源系統(tǒng)，是一種日臻完善的靜態(tài)無公害電源裝置，根據(jù)《電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》7.10.2條，一般小于200 Ah的小容量可以做成成套直流電源裝置，某公司生產(chǎn)的經(jīng)消防認(rèn)證的EPS容量最大可達(dá)300 kVA，其體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，不需要設(shè)置專用房間，可布置在配電室、中控室內(nèi)，由于裝置中設(shè)置了整流環(huán)節(jié)，所以不存在電源并列問題，應(yīng)急切換時間根據(jù)用電負(fù)荷性質(zhì)和要求可以做到0.1～0.25 s甚至2～10 ms。

3 工程設(shè)計(jì)

本工程上清液輸送泵配備兩臺，一用一備，每臺功率37 kW，要求事故狀態(tài)工作時間為15 min。根據(jù)以上分析結(jié)合工程實(shí)際特點(diǎn)，決定選用適合電機(jī)負(fù)荷的靜態(tài)交流不停電電源裝置EPS，切換時間0.1～0.25 s，運(yùn)行時間30 min即可。為降低選用電源裝置的容量及啟動過程中對電網(wǎng)的沖擊，選用可變頻三相應(yīng)急電源，本次設(shè)計(jì)選型為某公司的YJS/P系列，容量可以按照負(fù)載容量的1.1倍選擇，參照樣本可選標(biāo)準(zhǔn)容量為45 kW的EPS。其工作原理及接線如圖1所示。

圖1 YJS/P系列EPS單逆變單負(fù)荷一用一備原理及接線

原理描述：EPS系統(tǒng)的兩路正常三相輸入電源分別接自車間變電所的兩段～0.4 kV母線，當(dāng)其中至少一路輸入電源正常時，經(jīng)過雙電源切換裝置后，KM1吸合，整流后提供給逆變器直流電源，逆變成交流電源后接入負(fù)載電機(jī)，通過主備轉(zhuǎn)換控制實(shí)現(xiàn)工作/備用電機(jī)的切換，同時，在雙電源切換裝置后端充電器對電池組進(jìn)行浮充電；如果正常電源均失電或者低于母線標(biāo)稱電壓一定值后(根據(jù)電機(jī)頻繁啟動與否取母線標(biāo)稱電壓的90%或85%)，KM4吸合，由電池組提供逆變器直流電源，逆變后的交流電源通過變頻裝置，頻率可以由零逐步升至50 Hz，從而完成電機(jī)負(fù)載的變頻啟動。電機(jī)可以就地/遠(yuǎn)方控制，就地/遠(yuǎn)方轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)置在EPS機(jī)柜面板上，在負(fù)載調(diào)試及檢修階段，選擇就地控制方式，可以人工操作現(xiàn)場控制箱+AC108/+AC109，此時遠(yuǎn)方控制失效，但遠(yuǎn)程可以監(jiān)視電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)；負(fù)載正常生產(chǎn)運(yùn)行時，選擇遠(yuǎn)方控制方式，由遠(yuǎn)方信號自動控制負(fù)載的運(yùn)行，并將狀態(tài)上傳至EPS機(jī)柜，遠(yuǎn)方信號可以來自工藝流程中某個聯(lián)鎖信號，也可以為中控室內(nèi)手動操作按鈕，即手/自動狀態(tài)選擇，手/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)置在EPS機(jī)柜面板上。

4 使用中的問題

該工程設(shè)計(jì)中為EPS機(jī)柜設(shè)置專用EPS機(jī)柜室，為其通風(fēng)散熱考慮，室內(nèi)設(shè)置空調(diào)，其他房間要求同控制室要求。安全驗(yàn)收評價部門提出，EPS機(jī)柜室未按DL5027- 93《電力設(shè)備典型消防規(guī)程》7.5.5條規(guī)定執(zhí)行，提出部門認(rèn)為該室存在硫酸蒸汽及殘留氫氣，室內(nèi)電氣設(shè)備、線路需要考慮防腐防爆問題。設(shè)計(jì)人員認(rèn)為提出單位對全密封免維護(hù)閥控鉛酸蓄電池的工藝結(jié)構(gòu)了解不夠，其實(shí)在正常維護(hù)操作過程中，全密封免維護(hù)閥控鉛酸蓄電池不需要加酸補(bǔ)液，不會逸出氫氣和硫酸蒸汽，與固定式鉛酸蓄電池或防酸隔爆式蓄電池不可相提并論；另外本工程EPS機(jī)柜容量遠(yuǎn)小于200 Ah，參照《電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》8.1.2條“直流電源成套裝置可布置在電氣控制室內(nèi)”的做法，EPS機(jī)柜室內(nèi)電氣設(shè)計(jì)可以不考慮防腐防爆問題。

5 結(jié)論

目前EPS電源廣泛應(yīng)用于工業(yè)、民用的各個領(lǐng)域，極大的保證了電源的可靠性，擔(dān)負(fù)著大型關(guān)鍵設(shè)備的保護(hù)和避免人員傷亡的重任。在小容量應(yīng)用時，占地少，操作維護(hù)工作簡單，污染少，是一種很值得推廣的應(yīng)急電源。

[1] 中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(第3版)[M].北京：中國電力出版社，2005.

[2] 《工廠常用電氣設(shè)備手冊》編寫組.工廠常用電氣設(shè)備手冊(第2版)[M].北京：中國電力出版社，2002.

[3] 電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程，DL/T5044—2004[S].

[4] 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范，GB 50052—2009[S].

[5] 電力設(shè)備典型消防規(guī)程，DL 5027—1993[S].

ApplicationandAnalysisofEPSintheFieldofNon-ferrousMetals

LIU Zhi-yuan
(Electrical and Automation Department, China ENFI Engineering Corporation, Beijing 100038, China)

The paper completely introduces all kinds of electric sources for safety service and their characteristics, combing an actual application to choose the suitable one, analyses design requirements for the cabinet room including batteries according to codes and regulations.

electric sources for safety services； battery

2014-01-22

劉志遠(yuǎn)(1977-)，女，河北徐水人，工程師，碩士研究生，主要從事供配電設(shè)計(jì)工作。

TN86

A

1003-8884(2014)02-0027-02