應急電源在工程實踐中的運用

隨著國家經(jīng)濟的迅速發(fā)展，功能愈發(fā)完善的建筑對供電的要求也有提高的態(tài)勢。根據(jù)國家規(guī)范，電力負荷根據(jù)其重要性和中斷供電在政治、經(jīng)濟上造成的損失或影響的程度，將各種用電設施負荷分為一、二、三級。各負荷等級的用電設備對電源的要求各不相同：一級負荷中特別重要的負荷除了滿足兩個獨立的電源供電外，還必須增設應急電源；一級負荷應由兩個獨立的電源供電，當一個電源發(fā)生故障時，另一個電源不會同時受到損壞，以繼續(xù)供電；二級負荷應由兩回線路供電，供電變壓器亦應有兩臺，做到當發(fā)生電力變壓器故障或電力線路常見故障時不致中斷供電或中斷后能迅速恢復。
隨著社會的進步和發(fā)展，人類的理念已經(jīng)逐步由平面變?yōu)榱Ⅲw，居住及辦公空間亦是如此，人類已經(jīng)習慣向“上”要空間。高層、超高層已成為社會進步不可避免的發(fā)展趨勢。近年來，節(jié)能、環(huán)保已深入到社會中每一個環(huán)節(jié)，這就要求我們在進行電氣設計時，做到以最可靠、最簡單、最經(jīng)濟的方案來滿足各負荷等級用電設備對電源的要求。
在西安地區(qū)一般采用的是環(huán)網(wǎng)供電，不能滿足雙電源供電的要求，因此在平常的設計中，經(jīng)常采用自備柴油發(fā)電機組作為第二電源，從而滿足各一、二級負荷及重要負荷的要求。但在設計柴油發(fā)電機房的時候，需要考慮一系列的問題：柴油發(fā)電機房的大小，機組的運輸通道，進、排風口及煙道的設置，另外還須請環(huán)保公司對柴油發(fā)電機房進行專門的環(huán)保設計，以使其產(chǎn)生噪聲及排放的煙氣達到要求。而且在做消防設計時，因為柴油發(fā)電機組的存在，須增加CO2氣體滅火系統(tǒng)。因此，每次在設計柴油發(fā)電機組時，都得與各專業(yè)反復協(xié)調(diào)，既要考慮建筑的美觀，又要滿足柴油發(fā)電機組運行的要求。
最近，接觸到EPS應急電源，覺得方便、實用，在幾個工程中運用后，效果顯著。實踐證明EPS應急電源裝置在最為第二電源供電時具有得天獨厚的優(yōu)勢。

一、EPS應急電源的特點
EPS應急電源系統(tǒng)主要包括整流充電器、蓄電池組、逆變器、互投裝置和系統(tǒng)控制器等部分。其中逆變器是核心，通常采用DSP或單片CPU對逆變部分進行SPWM調(diào)制控制，使之獲得良好的交流波形輸出；整流充電器的作用是在市電輸入正常時，實現(xiàn)對蓄電池組適時充電；逆變器的作用則是在市電非正常時，將蓄電池組存儲的直流電能變換成交流電輸出，供給負載設備穩(wěn)定持續(xù)的電力；互投裝置保證負載在市電及逆變器輸出間的順利切換；系統(tǒng)控制器對整個系統(tǒng)進行實時控制，并可以發(fā)出故障告警信號和接收遠程聯(lián)動控制信號，并可通過標準通訊接口由上位機實現(xiàn)EPS系統(tǒng)的遠程監(jiān)控。 EPS電源既可以消防聯(lián)動，也可實現(xiàn)遠程或樓宇智能監(jiān)控，且其啟動時間≤0.1s，大大小于柴油發(fā)電機的啟動時間，總投資與柴油發(fā)電機組相近。
EPS應急電源規(guī)格很多，按輸入方式可分為單相220V和三相380V；按輸出方式可分為單相、三相及單、三相混合輸出；安裝形式有落地式、壁掛式和嵌墻式三種；容量有從0.5KW到800KW各個級別；按服務對象可分為動力負載和應急照明兩種；其備用時間一般有90~120分鐘，如有特殊要求還可按設計要求配置備用時間，滿足規(guī)范中要求疏散照明時間大于30分鐘的要求，因此EPS應急電源能滿足我們一般工程中的需要。
二、EPS應急電源與柴油發(fā)電機組的優(yōu)劣性比較
柴油發(fā)電機組特點：
柴油發(fā)電機使用范圍廣，入門簡單，可用于各類性建筑，啟動需要5~30s時間，排煙中存在大量二氧化硫，嚴重影響環(huán)境質(zhì)量，不符合現(xiàn)今環(huán)保要求；在高層建筑中，柴油機組一般放在地下室，增加設計難度，且需要考慮設備運輸、進風、排煙、降噪等因素；柴油發(fā)電機運行時需要可燃油，存在安全隱患，需要特別設置消防設施。
EPS應急電源特點：
應急電源在停電時，能在不同場合為各種用電設備供電。它適用范圍廣、負載適應性強、安裝方便、效率高。采用集中供電的應急電源可克服其他供電方式的諸多缺點。減少不必要的電能浪費。在應急事故、照明等用電場所，具有更高的性能價格比。
三、EPS應急電源的設置
EPS應急電源靈活、方便，工程設計中可以根據(jù)需要集中設置，或
分散就地設置。其典型的工作原理圖如下。
（1）作為第二路電源，就地設置EPS見圖1

　　  
 
此種方案適用于小型工程，既不能從市政取得第二電源，單獨設置柴油發(fā)電機房又不經(jīng)濟，因此最好采用此方法。在筆者設計過的工程實例中，有許多高層住宅地下室僅是設備房，沒有裙房，只有生活泵、消防泵及電梯等，按規(guī)范要求這些設備需要雙電源供電，且需末端切換?？紤]到所需備用容量不大，單獨設置一臺柴油發(fā)電機組不經(jīng)濟。筆者在地下室水泵房和頂層電梯機房各設一臺EPS應急電源，經(jīng)過施工、調(diào)試，運行情況很好，且這種方案還減少了因末端切換所需的電纜，既經(jīng)濟又方便。

作為第二路電源與變電所相連，集中設置見圖2：

這種方案適用于較大工程，各風機、水泵、電梯及其他消防設備的數(shù)量多，單臺設備用電量大，采用此種方案比就地設置經(jīng)濟。
在我們設計的每個工程中，可以根據(jù)不同情況選擇不同的方案，也可以在一個工程中既就地設置EPS應急電源，又在變電所集中設置。另外，EPS應急電源還可提供帶變頻功能的應急電源系統(tǒng)?？傊?，EPS應急電源的應用非常方便、靈活，使我們的電氣設計有了更多的選擇。
四、EPS應急電源工作原理圖

從EPS的工作原理圖中可以看出，EPS電源裝置在供電網(wǎng)絡正常為負載供電時，其EPS應急供電系統(tǒng)是處于睡眠狀態(tài)的，只在應急狀態(tài)下，才為負載供電，EPS的這種供電方式，也滿足了應急消防電源的供電要求；同時，EPS的切換時間均不超過0.2s，滿足規(guī)范不超過5s的要求。
五、EPS應急電源的容量計算
我們在選擇EPS應急電源時，容量計算很關鍵，下面是EPS應急電源的幾種容量計算方法。
（1）當EPS帶多臺電動機且都同時啟動時：
EPS容量=帶變頻啟動電動機功率之和+帶軟啟動電動機功率之和×2.5+帶星三角啟動機功率之和×3+直接啟動電動機功率之和×5。
（2）當EPS帶多臺電動機且都分別單臺啟動時（不是同時啟動）：
EPS容量=各個電動機功率之和，但必須滿足以下條件：
上述電動機中直接啟動的最大的單臺電動機功率是EPS的容量的1/7；
星三角啟動的最大的單臺電動機功率是EPS容量的1/4；
軟啟動的最大單臺電動機功率是EPS容量的1/3；
變頻啟動的最大的單臺電動機功率不大于EPS的容量；
如果不滿足上述條件，則應按上述條件中的最大數(shù)調(diào)整EPS的容量，電動機啟動時的順序應為直接啟動的在先，其次是星三角啟動，再是軟啟動，最后是變頻啟動。
（3）當EPS帶混合負載時：
EPS容量=所有負載總功率之和，但必須滿足以下條件，若不滿足，則按其中最大的容量來確定EPS的容量。
負載中直接同時啟動的電動機功率之和是EPS容量的1/7；
負載中星三角同時啟動的電動機功率之和是EPS的容量的1/4；
軟啟動的電動機功率之和是EPS容量的1/3；
變頻啟動的電動機功率之和不大于EPS的容量；
同時啟動的電動機當量功率之和不大于EPS的容量。
電動機當量功率=變頻且同時啟動電動機功率之和+帶軟啟動且同時啟動電動機功率之和×2.5+星三角且同時啟動電動機功率之和×3+直接同時啟動電動機功率之和×5。
若電動機前后啟動時間差大于1分鐘，可不視為同時啟動。
同時啟動的所有負載當量功率之和不大于EPS的容量；同時啟動的所有負載當量功率之和=同時啟動的非電動機負載總功率×功率因數(shù)+電動機當量功率。
由此可見，EPS作為一種綠色新型能源可作為應急供電電源，筆者認為在今后的發(fā)展過程過，EPS必將逐步淘汰污染較大的發(fā)電機組，成為近年來不可替代的第二電源。