李 秀，高偉杰，劉虎平

0 引言

隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)，科技進步、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)急供電場所，有效避免發(fā)生災(zāi)害時的人身傷亡和財產(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）獨立于正常電源的發(fā)電機組；2）UPS不間斷電源；3）EPS應(yīng)急電源；4）帶自動投入裝置的獨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)用場合

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

柴油發(fā)電機一般起動時間在15 s左右，適用于生產(chǎn)上允許中斷時間為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。

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

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

專用饋電線路適用于中斷供電時間0.6 s以上的用電負荷，但根據(jù)近年來實際生產(chǎn)經(jīng)驗表明，電力系統(tǒng)為整個大電網(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使用幾種應(yīng)急電源，電氣設(shè)計人員應(yīng)統(tǒng)籌考慮，根據(jù)工藝、給排水、暖通、通信等專業(yè)提出的重要負荷進行仔細研究，確保其對負荷等級的劃分準(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)電機同時使用應(yīng)急電源系統(tǒng)接線示例如圖1所示。這樣UPS、EPS的后備時間可選擇小一點，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、保護裝置及機柜等組成。它的額定輸出功率范圍較廣，最高可達1 MW。供電時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荷。

2.2 EPS的種類及其應(yīng)用場所

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)濟等特點，是非常普遍的用法。原理圖見圖2。

（2）動力型EPS應(yīng)急電源

此類型EPS應(yīng)急電源廣泛應(yīng)用于風(fēng)機、水泵等為消防設(shè)施或一級負荷中的電動機提供的一種三相應(yīng)急電源系統(tǒng)，由于其可實現(xiàn)消防聯(lián)動、計算機監(jiān)控、無噪音、無排放，性能穩(wěn)定、安全可靠等優(yōu)點，被EPS廠家進行廣泛宣傳，并大量地應(yīng)用在消防系統(tǒng)中。動力型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。

實際工程中，設(shè)計人員由于各種原因，選用EPS作為消防系統(tǒng)電源，為消防風(fēng)機、水泵選用動力型EPS。例如某消防負荷為兩臺22 kW的消防水泵一用一備和兩臺4 kW消防排煙風(fēng)機一用一備配電。備用容量不能接入到應(yīng)急系統(tǒng)中，故消防負荷為一臺消防泵的容量22 kW和一臺消防排煙風(fēng)機4 kW組成，共計26 kW。根據(jù)某EPS廠家P系列型號，EPS的容量計算選擇。

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

2）變頻起動。風(fēng)機、水泵為變頻起動，則EPS的容量為同時工作總?cè)萘康?.1倍，26×1.1=28.6 kW，選30 kW即可滿足。故設(shè)計人員一般都會選擇可變頻動力型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)時消防水泵應(yīng)工頻運行，消防水泵應(yīng)工頻直接起動；當(dāng)功率較大時，宜采用星三角和自耦降壓變壓器起動，不宜采用有源器件起動。因為消防水泵直接起動可靠，水泵電機功率大時在平時流量檢測等工頻運行，起動電流大而影響電網(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，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)計手冊》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)機等電動機類負載的應(yīng)急電源。故筆者認(rèn)為可變頻動力型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 可變頻動力型EPS工作原理

2.3 使用中存在的問題

某項目應(yīng)急照明中使用了集中電源型EPS，電源容量為9 kW，應(yīng)急時間30 min，機柜內(nèi)蓄電池采用全密封型鉛酸蓄電池。工程設(shè)計中將EPS機柜放置在值班室，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)評分中，考評內(nèi)容的蓄電池組項目因“蓄電池室照明燈、空調(diào)、排風(fēng)機應(yīng)為防爆型?！痹u分標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為此處不符合要求，扣0.2分。設(shè)計人員認(rèn)為安全驗收相關(guān)人員對蓄電池采用的全密封免維護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、運行過程中不會有氫氣和硫酸蒸汽，與固定型排氣式鉛酸蓄電池和鎘鎳堿性蓄電池對環(huán)境的要求不同。同時根據(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，應(yīng)設(shè)專用的蓄電池室。本工程EPS機柜容量遠小于300 Ah，所以此工程電氣設(shè)計中將EPS房間照明燈、空調(diào)、排風(fēng)機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)計中的應(yīng)用越來越多，而目前尚無統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，各生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品，其規(guī)格型號繁多、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EPS的設(shè)計和制造出臺統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，以有效避免發(fā)生災(zāi)害時的人身傷亡和財產(chǎn)損失。以上均為筆者闡述自己的觀點，旨在拋磚引玉，不妥之處請專家批評指正。

參考文獻：

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