EPS應(yīng)急電源工作原理及選型要點
時間:2005-06-17
摘要:應(yīng)急電源EPS的工作原理,以及如何使用戶能夠理性的去選擇產(chǎn)品。文中詳細分析了EPS的構(gòu)造和工作原理以及帶負載時的工作特性和運行參數(shù)。
關(guān)鍵詞:應(yīng)急電源;EPS;應(yīng)急電源工作原理;EPS特性
隨著社會的發(fā)展，建筑技術(shù)水平的不斷提高，城市的建筑趨向于大規(guī)模，高層化發(fā)展隨之而來對建筑的供電要求越來越高，社會的信息化，建筑的現(xiàn)代化，使建筑對供電的依賴也越來越大，尤其是一些重要的公共建筑，一旦中斷供電，將造成重大的政治影響或經(jīng)濟損失，如果是發(fā)生火災(zāi)，后果就更不堪設(shè)想。所以現(xiàn)行的《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》及《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》就有嚴格規(guī)定：“一級負荷應(yīng)由兩個電源供電，當一個電源發(fā)生故障時，另一個電源不致同時受到損壞。一級負荷中特別重要的負荷，除上述兩個電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源，常用的應(yīng)急電源有：(1)獨立于正常電源的發(fā)電機組；(2)供電網(wǎng)絡(luò)中有效地獨立于正常電源的專門供電線路；(3)蓄電池。”多年來，運行經(jīng)驗表明，電網(wǎng)供電時采用兩路獨立的電源．若主供電線路停電，則由備用才路供電，采用這種方式雖然簡單、可靠，但供電線路復(fù)雜。當發(fā)生大面積停電事故時，兩路電源均可能發(fā)生停電事故。因此，應(yīng)急電源作為獨立于電網(wǎng)之外的備用電源．被廣泛應(yīng)用于各種建筑工程之中。目前，應(yīng)急電源包括柴油發(fā)電機組和蓄電池，近年來，含蓄電池的EPS作為應(yīng)急電源，被廣泛應(yīng)用，尤其是被用做消防應(yīng)急電源。
1、 EPS的工作原理
應(yīng)急電源采用單體逆變技術(shù), 集充電器、蓄電池、逆變器及控制器于一體。系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)計了電池檢測、分路檢測回路。
WY、WYS、WYS/B系列智能化應(yīng)急電源,采用后備式運行方式。
⑴ 當市電正常時，由市電經(jīng)過互投裝置給重要負載供電，同時進行市電檢測及蓄電池充電管理,然后再由電池組向逆變器提供直流能源。在這里,充電器是一個僅需向蓄電池組提供相當于10%蓄電池組容量(Ah)的充電電流的小功率直流電源,它并不具備直接向逆變器提供直流電源的能力。此時,市電經(jīng)由EPS的交流旁路和轉(zhuǎn)換開關(guān)所組成的供電系統(tǒng)向用戶的各種應(yīng)急負載供電。與此同時,在EPS的邏輯控制板的調(diào)控下,逆變器停止工作處于自動關(guān)機狀態(tài)。在此條件下,用戶負載實際使用的電源是來自電網(wǎng)的市電,因此,EPS應(yīng)急電源也是通常說的一直工作在睡眠狀態(tài),可以有效的達到節(jié)能的效果。
⑵ 當市電供電中斷或市電電壓超限(±15%或±20%額定輸入電壓)時,互投裝置將立即投切至逆變器供電，在電池組所提供的直流能源的支持下,此時,用戶負載所使用的電源是通過EPS的逆變器轉(zhuǎn)換的交流電源,而不是來自市電。
⑶ 當市電電壓恢復(fù)正常工作時，EPS的控制中心發(fā)出信號對逆變器執(zhí)行自動關(guān)機操作,同時還通過它的轉(zhuǎn)換開關(guān)執(zhí)行從逆變器供電向交流旁路供電的切換操作。此后,EPS在經(jīng)交流旁路供電通路向負載提供市電的同時,還通過充電器向電池組充電。
2、 如何選配EPS
EPS通常產(chǎn)品特征分為以下三類產(chǎn)品
⑴ WY系列EPS(0.5～10KW)
WY系列EPS由單路、雙路供電輸入二類產(chǎn)品組成(輸入電壓220Vac 或380Vac,輸出電壓220Vac),適應(yīng)于應(yīng)急照明和事故照明的照明負載。
(2) WYS系列EPS(2.2～400KW)
WYS系列EPS由單路、雙路供電輸入二類產(chǎn)品組成(輸入電壓380Vac,輸出電壓380Vac),除可用于應(yīng)急照明、事故照明,同時也適應(yīng)于消防電梯、卷簾門、風(fēng)機、水泵、淋浴泵、供水泵等電感性負載或混合供電。
(3) WYS/B系列EPS(2.2～400KW)
WYS/B系列EPS由單逆變單臺負載、單逆變單臺負載一用一備用、雙逆變單臺負載一用一備用三類產(chǎn)品組成(輸入電壓3800Vac,輸出電壓380Vac),僅為只有一路電源的消防設(shè)施或一級負荷中的電動機提供一種可變頻的三相應(yīng)急電源系統(tǒng),在電源和電機之間無需任何啟動裝置就可以解決電動機的應(yīng)急供電及其啟動過程中對供電設(shè)備的沖擊。適應(yīng)于高層建筑的電梯、中央空調(diào)、消防水泵等電機負載。
根據(jù)產(chǎn)品所帶負載特征如何選用您所需求的EPS及其注意的要點:
2.1應(yīng)急照明或事故照明用EPS(1~50KVA)
按GB17945-2000國家標準(消防應(yīng)急燈具),為確保大樓的應(yīng)急照明系統(tǒng)能正常運行,對EPS提出如下基本要求:
(1) 要求負責向普通應(yīng)急照明燈供電EPS的供電中斷時間<5s.但對于高危險工作區(qū)及關(guān)鍵工作區(qū)的應(yīng)急照明而言,則要求EPS的供電中斷時間<0.25s。
(2) 為盡可能的利用市電,當市電電壓在187~242V(220V,-15%,+10%)的范圍內(nèi)不允許EPS進入逆變器供電狀態(tài)。
(3) 要求EPS配置足夠容量的電池組,以便在市電供電中斷時,至少確保應(yīng)急照明燈可以繼續(xù)工作90min以上。
(4) EPS中的充電器對電池組的最長充電時間小于24H,最大充電電流小于0.4C(A)
在市電供電正常時,EPS是通過它的交流旁路向負載供電.原則上,它可以帶具有各種不同功率因數(shù)的負載.然而.在市電供電中斷或市電電壓或頻率超限時,則是有EPS中的逆變器來供電的.在此條件下,EPS的帶載能力不僅需要考慮逆變器在不同功率因數(shù)值負載時的降額度輸出特性.而且,還需要根據(jù)所使用的應(yīng)急照明燈具的不同來選配EPS的輸出功率和機型.在選配EPS時應(yīng)注意以下幾個問題:
(1) 普通的應(yīng)急照明燈具.由于應(yīng)急照明的功耗是用有功功率P(KW)來標注的,而EPS逆變器的輸出功率是用功率因數(shù)cosφ=0.8(滯后)時的視在功率S(KVA)來標注的.所以,實際選用EPS的滿載輸出功率應(yīng)為:S=P/0.8。
(2) 應(yīng)急照明燈具為熒光燈時,所選用的EPS滿載輸出功率應(yīng)為S=(1.3~1.5)P/0.8.其原因是熒光燈啟動時存在較大的”啟動浪涌”電流。
(3) 應(yīng)急照明燈具為高壓氣體燈時(例:高壓鈉燈,高壓鈀燈等),宜選用切換時間小于20ms的EPS產(chǎn)品.這是因為.如果對高壓氣體燈的供電中斷時間超過20ms時,就有可能致使氣體燈中的放電電弧”熄滅或中斷”.一旦發(fā)生放電電弧中斷現(xiàn)象,即使馬上恢復(fù)供電也可能導(dǎo)致長達數(shù)分鐘的燈具熄滅現(xiàn)象發(fā)生.這因為它需要足夠長時間來重新預(yù)熱高壓氣體燈中燈絲的緣故.顯然,對于大型體育館和演出場地的照明系統(tǒng)來說,是不允許出現(xiàn)這種故障的。
2.2 應(yīng)急照明+電動機混合型負載用EPS (三相,5~400KVA )
為了正確的選用EPS的輸出功率,應(yīng)首先分別統(tǒng)計電阻性照明負載與電感性機電負載的比例.對于電機負載而言,因用戶所選的機型及工作方式的不同,它的啟動電流可能高達5~10倍額定工作電流.為確保電機及EPS本身的安全運行,對這部分電機負載而言,不僅要求所選的EPS輸出功率應(yīng)為6倍以上的電機標稱功率.而且,還宜選用其切換時間小于15ms的EPS機型。
2.3 帶電機負載的EPS
(1) 采用電機”硬啟動:工作方式,對于這種EPS輸出功率的選用方案同22所述.采用這種方案的優(yōu)點是:不管在市電供電中斷時還是在市電恢復(fù)正常工作時,EPS均可確保電機的連續(xù)運行.其缺點是:需選用大功率的EPS,成本較高。
(2) 選用帶變頻啟動功能的電機專用型EPS
市電供電正常時,經(jīng)交流旁路和轉(zhuǎn)換開關(guān)向電機負載供電.與此同時,市電還經(jīng)充電器向電池組充電.當市電供電中斷時,為確保EPS的安全運行,希望他執(zhí)行”延時切換”操作,以便讓電機徹底停止轉(zhuǎn)動后再啟動變頻器,由它對后接電機執(zhí)行從0~220Hz的頻率逐漸增高的變頻啟動的操作(啟動時間為幾秒鐘).采用變頻啟動方案帶來的好處是:
① 防止在EPS與處于”慣性運動狀態(tài)”下的電機所產(chǎn)生的自激勵電源處于互相”非同步入鎖”狀態(tài)而產(chǎn)生的鼓掌隱患;
② 可以降低EPS的輸出功率和降低投資成本.此時,EPS的輸出功率只需選取1.2~1.4倍電機的額定功率就可滿足要求。
其缺點是:
① 要求用戶的電機負載首先停機,然后在滿速”變頻啟動”,從而造成電機負載工作的”不連續(xù)性” 。
② 如果后接的幾臺電機需要在不同的時刻進行”分時啟動”操作時,可能會遇到這樣的技術(shù)難題:在啟動處于靜止狀態(tài)的電機時,若EPS的輸出功率足夠大它可能承受5~10倍的電機啟動浪涌電流的沖擊.否則,就會迫使EPS重新進入新一輪的”變頻啟動”工作狀態(tài).由此帶來的問題之一是:原來處于正常工作轉(zhuǎn)速的電機,會再次轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)速由0~50Hz的變速啟動階段,從而給用戶的工作帶來麻煩。
3 結(jié)語
隨著社會的進步和發(fā)展，環(huán)境要求的不斷提高，消防意識也越來越被人們重視。EPS以其特有的優(yōu)越性將被人們認識和采用，在一個工程中，它可以靈活的運用在消防供電回路末端、個別重要場合等多種情況。在選擇應(yīng)急電源上，不再只局限于柴油發(fā)電機了，因為它們各自的特點分別適用于不同的工程，這將為整個社會的安全提供更有力的保障。
