李 秀，高偉杰，劉虎平

0 引言

隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)，科技進(jìn)步、人民生活水平的提高和電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，高科技產(chǎn)品與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切，而高科技產(chǎn)品及重要的生產(chǎn)設(shè)備都離不開可靠穩(wěn)定的應(yīng)急電源。目前應(yīng)急電源廣泛應(yīng)用于建筑電氣領(lǐng)域和特殊應(yīng)急供電場(chǎng)所，有效避免發(fā)生災(zāi)害時(shí)的人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。根據(jù)用電設(shè)備的性質(zhì)，合理地選擇安全、可靠的應(yīng)急電源。

1 應(yīng)急電源

1.1 應(yīng)急電源種類

應(yīng)急電源種類可分為以下五類：1）獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)組；2）UPS不間斷電源；3）EPS應(yīng)急電源；4）帶自動(dòng)投入裝置的獨(dú)立于正常電源的專用饋電線路；5）蓄電池。

1.2 應(yīng)急電源應(yīng)用場(chǎng)合

根據(jù)用電設(shè)備負(fù)荷的容量以及生產(chǎn)工藝要求的允許中斷供電時(shí)間的要求，來選擇合適的應(yīng)急電源。

柴油發(fā)電機(jī)一般起動(dòng)時(shí)間在15 s左右，適用于生產(chǎn)上允許中斷時(shí)間為15 s以上的供電，如冶煉廠主廠房循環(huán)水泵、消防水泵等，民用建筑中的消防水泵、消防風(fēng)機(jī)。

UPS不間斷電源裝置，適用于容量不大且允許停電時(shí)間為毫秒級(jí)的用電設(shè)備，如實(shí)物保護(hù)電源、DCS控制系統(tǒng)等，其供電時(shí)間一般為30 min。

EPS電源供電切換時(shí)間為0.1～0.25 s，且應(yīng)急供電時(shí)間相對(duì)于UPS時(shí)間稍長(zhǎng)，一般為60、90、120 min，還可根據(jù)總體供電系統(tǒng)及負(fù)荷性質(zhì)，選擇更長(zhǎng)的備用時(shí)間。EPS電源與UPS相比所帶負(fù)荷容量比UPS大。

專用饋電線路適用于中斷供電時(shí)間0.6 s以上的用電負(fù)荷，但根據(jù)近年來實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明，電力系統(tǒng)為整個(gè)大電網(wǎng)，供電網(wǎng)絡(luò)中的專用饋電線路很難保障。

蓄電池適合容量不大且為直流電源的用電設(shè)備。

1.3 應(yīng)急電源系統(tǒng)

工程設(shè)計(jì)中，大型工業(yè)企業(yè)、科技園區(qū)以及重要的民用建筑中往往同時(shí)使用幾種應(yīng)急電源，電氣設(shè)計(jì)人員應(yīng)統(tǒng)籌考慮，根據(jù)工藝、給排水、暖通、通信等專業(yè)提出的重要負(fù)荷進(jìn)行仔細(xì)研究，確保其對(duì)負(fù)荷等級(jí)的劃分準(zhǔn)確，并為其配置合理的應(yīng)急電源裝置，使各種應(yīng)急電源設(shè)備密切配合，充分發(fā)揮作用。典型的含UPS、EPS、柴油發(fā)電機(jī)同時(shí)使用應(yīng)急電源系統(tǒng)接線示例如圖1所示。這樣UPS、EPS的后備時(shí)間可選擇小一點(diǎn)，節(jié)省投資。

圖1 應(yīng)急電源系統(tǒng)接線示例

2 逆變應(yīng)急電源EPS

2.1 EPS簡(jiǎn)介

逆變應(yīng)急電源EPS(Emergency Power Supply)，是利用IGBT大功率模塊以及相關(guān)的逆變技術(shù)而開發(fā)的一種把直流電能逆變成交流電能的大型應(yīng)急電源裝置，由蓄電池、充電器、互投轉(zhuǎn)換裝置、充電器、控制器、保護(hù)裝置及機(jī)柜等組成。它的額定輸出功率范圍較廣，最高可達(dá)1 MW。供電時(shí)間由其所帶的蓄電池容量決定。EPS應(yīng)急電源是一種新型的、靜態(tài)無公害的免維護(hù)無人值守的安全可靠的集中供電式應(yīng)急電源設(shè)備，適用于電感性及混合性的照明負(fù)荷。

2.2 EPS的種類及其應(yīng)用場(chǎng)所

目前各EPS生產(chǎn)廠制造的品種繁多，筆者認(rèn)為根據(jù)所帶負(fù)荷性質(zhì)不同，大致可分為兩大類：應(yīng)急照明集中電源型和動(dòng)力型EPS應(yīng)急電源。

（1） 應(yīng)急照明集中電源型

此類應(yīng)急電源一般用在工業(yè)、民用等以單相為主的應(yīng)急照明場(chǎng)合，為應(yīng)急照明提供集中供電。相比分散的自帶蓄電池的應(yīng)急照明系統(tǒng)，具有維修方便、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，是非常普遍的用法。原理圖見圖2。

（2）動(dòng)力型EPS應(yīng)急電源

此類型EPS應(yīng)急電源廣泛應(yīng)用于風(fēng)機(jī)、水泵等為消防設(shè)施或一級(jí)負(fù)荷中的電動(dòng)機(jī)提供的一種三相應(yīng)急電源系統(tǒng)，由于其可實(shí)現(xiàn)消防聯(lián)動(dòng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控、無噪音、無排放，性能穩(wěn)定、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，被EPS廠家進(jìn)行廣泛宣傳，并大量地應(yīng)用在消防系統(tǒng)中。動(dòng)力型EPS分為可變頻和不可變頻兩類，其中可變頻工作原理見圖3。

實(shí)際工程中，設(shè)計(jì)人員由于各種原因，選用EPS作為消防系統(tǒng)電源，為消防風(fēng)機(jī)、水泵選用動(dòng)力型EPS。例如某消防負(fù)荷為兩臺(tái)22 kW的消防水泵一用一備和兩臺(tái)4 kW消防排煙風(fēng)機(jī)一用一備配電。備用容量不能接入到應(yīng)急系統(tǒng)中，故消防負(fù)荷為一臺(tái)消防泵的容量22 kW和一臺(tái)消防排煙風(fēng)機(jī)4 kW組成，共計(jì)26 kW。根據(jù)某EPS廠家P系列型號(hào)，EPS的容量計(jì)算選擇。

1）直接起動(dòng)。直接起動(dòng)風(fēng)機(jī)、水泵時(shí)，EPS容量為同時(shí)工作總?cè)萘康?倍以上，26×5=130 kW，選160 kW即可滿足。

2）變頻起動(dòng)。風(fēng)機(jī)、水泵為變頻起動(dòng)，則EPS的容量為同時(shí)工作總?cè)萘康?.1倍，26×1.1=28.6 kW，選30 kW即可滿足。故設(shè)計(jì)人員一般都會(huì)選擇可變頻動(dòng)力型EPS為消防設(shè)備應(yīng)急電源。

根據(jù)《消防給水及消水栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB50974-2014第11.0.14條，火災(zāi)時(shí)消防水泵應(yīng)工頻運(yùn)行，消防水泵應(yīng)工頻直接起動(dòng)；當(dāng)功率較大時(shí)，宜采用星三角和自耦降壓變壓器起動(dòng)，不宜采用有源器件起動(dòng)。因?yàn)橄浪弥苯悠饎?dòng)可靠，水泵電機(jī)功率大時(shí)在平時(shí)流量檢測(cè)等工頻運(yùn)行，起動(dòng)電流大而影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性，因此要求功率較大的采用星三角或自耦降壓變壓器起動(dòng)，有源電器元件可能因電源的原因而增加故障率，因此規(guī)定不宜采用。且最新出版的《工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四版應(yīng)急電源章節(jié)中也明確EPS不宜作為消防水泵、消防電梯、消防風(fēng)機(jī)等電動(dòng)機(jī)類負(fù)載的應(yīng)急電源。故筆者認(rèn)為可變頻動(dòng)力型EPS不宜作為消防電源。

圖2 應(yīng)急照明集中電源型EPS工作原理

圖3 可變頻動(dòng)力型EPS工作原理

2.3 使用中存在的問題

某項(xiàng)目應(yīng)急照明中使用了集中電源型EPS，電源容量為9 kW，應(yīng)急時(shí)間30 min，機(jī)柜內(nèi)蓄電池采用全密封型鉛酸蓄電池。工程設(shè)計(jì)中將EPS機(jī)柜放置在值班室，為其通風(fēng)散熱考慮，室內(nèi)設(shè)置空調(diào)，其他條件與控制室要求相同。但在安全標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分中，考評(píng)內(nèi)容的蓄電池組項(xiàng)目因“蓄電池室照明燈、空調(diào)、排風(fēng)機(jī)應(yīng)為防爆型?！痹u(píng)分標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為此處不符合要求，扣0.2分。設(shè)計(jì)人員認(rèn)為安全驗(yàn)收相關(guān)人員對(duì)蓄電池采用的全密封免維護(hù)鉛酸蓄電池的固有屬性不是很了解，該類型蓄電池在正常維護(hù)、運(yùn)行過程中不會(huì)有氫氣和硫酸蒸汽，與固定型排氣式鉛酸蓄電池和鎘鎳堿性蓄電池對(duì)環(huán)境的要求不同。同時(shí)根據(jù)《電力設(shè)備典型消防規(guī)程》DL5027-2015第10.6.2條其他蓄電池室（閥控式密封鉛酸蓄電池室、無氫蓄電池室、鋰電池室、鈉硫電池、UPS室等）應(yīng)負(fù)荷下列要求：蓄電池室應(yīng)裝有通向室外的有效通風(fēng)裝置，閥控式密封鉛酸蓄電池室內(nèi)的照明、通風(fēng)設(shè)備可不考慮防爆。《電力工程直流電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》DL/T5044-2014第7.2.1條閥控式密封鉛酸蓄電池容量在300 Ah及以上時(shí)，應(yīng)設(shè)專用的蓄電池室。本工程EPS機(jī)柜容量遠(yuǎn)小于300 Ah，所以此工程電氣設(shè)計(jì)中將EPS房間照明燈、空調(diào)、排風(fēng)機(jī)等未采用防爆型是合理可行的。

3 結(jié)束語

綜上所述，EPS應(yīng)急電源在工業(yè)與民用工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用越來越多，而目前尚無統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，各生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品，其規(guī)格型號(hào)繁多、技術(shù)性能極不一致，且與目前現(xiàn)行規(guī)范相悖。故筆者呼吁應(yīng)盡快對(duì)EPS的設(shè)計(jì)和制造出臺(tái)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，以有效避免發(fā)生災(zāi)害時(shí)的人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。以上均為筆者闡述自己的觀點(diǎn)，旨在拋磚引玉，不妥之處請(qǐng)專家批評(píng)指正。

參考文獻(xiàn)：

［1］中國(guó)航空規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)（第四版）［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2016.

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［3］DL/T5044-2014.電力工程直流電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程［S］.

［4］DL 5027-1993.電力設(shè)備典型消防規(guī)程［S］.

［5］GB50974-2014.消防給水及消水栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范［S］.