楊文娟 / 張　亮 / 王　鋒

(中國(guó)五洲工程設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，北京 100053)

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EPS在消防工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

0引言

近年來(lái)，建筑物火災(zāi)事故頻發(fā)，給人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)了重大損失。GB 50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[1]的出臺(tái)使得對(duì)消防配電系統(tǒng)的要求越來(lái)越嚴(yán)格，保證消防配電系統(tǒng)能正常安全運(yùn)行的消防應(yīng)急電源也越來(lái)越引起人們的高度重視。

GB 50052-2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]指出以下電源可作為應(yīng)急電源：獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)組、供電網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立于正常電源的專用饋電線路、蓄電池及干電池。

在民用建筑及一些中小型工業(yè)建筑中，由于從市政供電網(wǎng)絡(luò)中取得獨(dú)立于正常電源的專用饋電線路難度大且費(fèi)用高，因此一般會(huì)采用自備應(yīng)急電源作為消防應(yīng)急電源，目前較為常見的是獨(dú)立于正常電源的柴油發(fā)電機(jī)組和EPS(Emergency Power Supply)。EPS具有占地面積較小、響應(yīng)速度較快、沒有可燃油料、不排氣、不排煙、無(wú)振動(dòng)、噪音小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用作消防設(shè)備的應(yīng)急電源。

1EPS概述

1.1EPS的系統(tǒng)組成及工作原理

EPS是滿足消防行業(yè)特殊要求的應(yīng)急電源，由充電器、逆變器、蓄電池、隔離變壓器、切換開關(guān)、監(jiān)控器和顯示器、保護(hù)裝置及機(jī)箱等組成。它是一種能夠把蓄電池的直流電逆變成交流電的應(yīng)急電源，適用于為允許中斷供電時(shí)間>0.25s的用電負(fù)荷供電。當(dāng)市電正常時(shí)，由市電經(jīng)過(guò)靜態(tài)開關(guān)互投裝置給負(fù)載供電，同時(shí)充電器給備用電池進(jìn)行智能充電；當(dāng)市電斷電或不在設(shè)備要求范圍內(nèi)時(shí)，由控制器提供逆變信號(hào)來(lái)啟動(dòng)逆變電源，同時(shí)靜態(tài)開關(guān)互投裝置將立即投切至逆變器輸出從而繼續(xù)提供正弦波交流電，市電電壓正常后恢復(fù)市電供電。

1.2EPS的特點(diǎn)

EPS是一種靜態(tài)應(yīng)急電源，它具備以下特點(diǎn)：

1)消防聯(lián)動(dòng)控制功能：當(dāng)接收到消防聯(lián)動(dòng)控制信號(hào)時(shí)，切換到預(yù)先設(shè)定的聯(lián)動(dòng)控制功能。

2)手動(dòng)和自動(dòng)應(yīng)急轉(zhuǎn)換功能：自動(dòng)狀態(tài)時(shí)主電源運(yùn)行，主電源異常時(shí)切換為應(yīng)急逆變電源供電，手動(dòng)應(yīng)急時(shí)切換到應(yīng)急電源供電且不受主電源的影響，正常運(yùn)行時(shí)設(shè)定為自動(dòng)狀態(tài)。

3)強(qiáng)制運(yùn)行啟動(dòng)開關(guān)功能：在緊急情況下，打開強(qiáng)制運(yùn)行啟動(dòng)開關(guān)后由應(yīng)急電源提供供電，并取消電池低電壓保護(hù)功能直至蓄電池能量耗盡。

4)智能數(shù)字化控制技術(shù)：采用高速微控制器和可編程邏輯器件來(lái)實(shí)現(xiàn)電路控制、參數(shù)設(shè)定與運(yùn)行管理，先進(jìn)的自檢和自偵測(cè)功能，可對(duì)電路板上所有獨(dú)立電路的連接進(jìn)行故障分析，經(jīng)數(shù)碼轉(zhuǎn)換后的純正弦波電壓可確保系統(tǒng)超穩(wěn)定運(yùn)行。

5)優(yōu)越的負(fù)載特性：能承受0～100%的負(fù)載躍變，保護(hù)輸出穩(wěn)定可靠。

6)完善的保護(hù)功能：具備輸入/輸出過(guò)欠壓保護(hù)、輸入浪涌保護(hù)、相序保護(hù)、電池過(guò)充放保護(hù)、輸出過(guò)載短路保護(hù)、高溫保護(hù)等多種系統(tǒng)保護(hù)和報(bào)警功能。

7)高性能的動(dòng)態(tài)特性：采用瞬時(shí)控制方式和有效值反饋等多種反饋控制，既實(shí)現(xiàn)了高動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，又減小了輸出電壓失真度。

8)采用獨(dú)立整流充電器，具備智能化的電池管理：可根據(jù)用戶的電池配置自動(dòng)調(diào)整電池的充電參數(shù)，并根據(jù)供電環(huán)境對(duì)電池進(jìn)行均充/浮充轉(zhuǎn)換、溫度補(bǔ)償充電及放電管理，延長(zhǎng)了電池的使用壽命且減小管理負(fù)擔(dān)。

9)具有標(biāo)配件電池巡檢模塊：可對(duì)單節(jié)電池的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，并顯示在顯示板上。若電池發(fā)生故障應(yīng)立即報(bào)警并通知管理員。

10)智能偵測(cè)功能：該系統(tǒng)的微處理器實(shí)時(shí)對(duì)所有的電源、斷路器、熔斷器及所有的電路工作狀態(tài)進(jìn)行在線偵測(cè)，如有故障立即啟動(dòng)保護(hù)措施并通知管理員。

11)智能通訊：采用的RS485通訊接口能真正實(shí)現(xiàn)多用途通訊和遠(yuǎn)程監(jiān)視。對(duì)可選的干接點(diǎn)接口采用無(wú)源接點(diǎn)的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)EPS的狀態(tài)監(jiān)控。

1.3EPS的分類

根據(jù)所帶負(fù)載的種類可將EPS大致歸納為以下三種：

1)單相EPS應(yīng)急電源

如圖1所示的單項(xiàng)EPS應(yīng)急電源是專門為照明系統(tǒng)用電而設(shè)計(jì)的，它是為消防應(yīng)急照明、消防疏散照明提供集中供電的電源設(shè)備。

圖1　單相EPS應(yīng)急電源原理圖

2)三相EPS應(yīng)急電源

如圖2所示的三相EPS應(yīng)急電源是專門為消防應(yīng)急照明、消防疏散照明、小型消防水泵、電機(jī)、空調(diào)等設(shè)備提供供電的電源設(shè)備。

圖2　三相EPS應(yīng)急電源原理圖

3)混合型EPS應(yīng)急電源

如圖3所示的混合型EPS應(yīng)急電源是專門為各種混合用電系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，它是為消防應(yīng)急照明、消防疏散照明、消防電梯、消防水泵等設(shè)備提供集中供電的電源設(shè)備。適用于照明、動(dòng)力供電設(shè)施或一級(jí)負(fù)荷其他應(yīng)急供電設(shè)備，可解決照明系統(tǒng)與電機(jī)負(fù)載的應(yīng)急供電及啟動(dòng)過(guò)程對(duì)設(shè)備的沖擊。

圖3　混合型EPS應(yīng)急電源原理圖

1.4EPS的選擇

1)選擇供電時(shí)間

EPS的應(yīng)急供電時(shí)間一般為60min、90min、120min三種，在選用時(shí)需符合JGJ 16-2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]中規(guī)定的各類消防用電設(shè)備在火災(zāi)發(fā)生期間最少持續(xù)供電時(shí)間的要求。

2)選擇容量

依據(jù)《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》[4]可知，選用EPS的容量必須同時(shí)滿足以下條件：

圖4　某建筑物應(yīng)急照明配電箱系統(tǒng)圖

圖5　某建筑物EPS配電箱系統(tǒng)圖

(1)負(fù)載中最大的單臺(tái)直接啟動(dòng)的電機(jī)容量只占EPS容量的1/7以下。

(2)EPS容量應(yīng)是所供負(fù)載中同時(shí)工作容量總和的1.1倍以上。

(3)直接啟動(dòng)風(fēng)機(jī)、水泵時(shí)，EPS容量應(yīng)為同時(shí)工作的風(fēng)機(jī)、水泵容量的5倍以上。

(4)若風(fēng)機(jī)、水泵為變頻啟動(dòng)，則EPS的容量為同時(shí)工作的電機(jī)總?cè)萘康?.1倍。

(5)若風(fēng)機(jī)、水泵采用星-三角降壓?jiǎn)?dòng)，則EPS容量應(yīng)為同時(shí)工作的電機(jī)總?cè)萘康?倍以上。

2EPS應(yīng)用實(shí)例

2.1單相EPS應(yīng)用實(shí)例

以某建筑物的照明系統(tǒng)為例，該建筑物內(nèi)走廊、配電間等場(chǎng)所的消防應(yīng)急照明供電的工作電源引自廠區(qū)內(nèi)一臺(tái)變壓器的低壓配電屏，備用電源來(lái)自安裝在本照明配電箱內(nèi)的EPS。根據(jù)相關(guān)規(guī)范及設(shè)計(jì)手冊(cè)要求，備用照明在火災(zāi)時(shí)繼續(xù)工作的最小持續(xù)供電時(shí)間為180min，故選用容量為0.5kW且持續(xù)供電時(shí)間≥180min的EPS。其應(yīng)急照明配電箱系統(tǒng)圖見圖4。

2.2混合型EPS應(yīng)用實(shí)例

以某建筑物為例，該建筑物由市政引來(lái)一路工作電源，建筑物內(nèi)的消防應(yīng)急照明、排煙風(fēng)機(jī)、電動(dòng)排煙窗等消防設(shè)備的備用電源由EPS提供。根據(jù)實(shí)際情況及規(guī)范要求，選用容量為80kW且持續(xù)供電時(shí)間≥180min的EPS。其配電箱系統(tǒng)圖見圖5。

3結(jié)束語(yǔ)

EPS具有運(yùn)行靈活、供電可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，既可以根據(jù)需要在工程中進(jìn)行集中設(shè)置，也可以分散就地設(shè)置，適用于容量不大的消防設(shè)備，因此在工程設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。在具體設(shè)計(jì)中，需要結(jié)合具體工程實(shí)際需求，擬定多個(gè)可選擇的方案，并通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來(lái)確定合理的EPS建設(shè)方案。

參考文獻(xiàn)

[1]GB 50016-2014 建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社， 2015.

[2]GB 50052-2009 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2010.

[3]JGJ 16-2008 民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

[4]工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005.

Application of EPS in the Fire Protection Design

Yang Wenjuan / Zhang Liang / Wang Feng

楊文娟 / 張亮 / 王鋒

(中國(guó)五洲工程設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，北京 100053)

摘要EPS依托其占地面積較小、響應(yīng)速度較快等優(yōu)勢(shì)，被廣泛用作消防設(shè)備供電的應(yīng)急電源?，F(xiàn)總結(jié)EPS的工作原理、特點(diǎn)、分類及選擇條件，通過(guò)兩個(gè)應(yīng)用實(shí)例說(shuō)明如何結(jié)合具體工程實(shí)際需求合理選擇EPS設(shè)備。

關(guān)鍵詞EPS消防應(yīng)急電源柴油發(fā)電機(jī)

AbstractEPS is wildly utilized as fire emergency power supply because of its small footprint and fast response characteristics.The working principle,characteristics,classification and selection criteria of EPS are summarized, and the equipment choosing principle that combine with the actual needs of the specific project is illustrated through two application examples.

Keywordsemergency power supply, fire emergency power supply, diesel generator