[转贴]：应急电源的选用

sudan2008

［摘　要］本文提出了用EPS取代带镍镉电池的应急和疏散照明灯以及用EPS取代柴油发电机组应急电源的两种设计方案，并进行了技术经济比较，供同仁借鉴。
［关键词］SPE EPS 一级负荷 应急照明
　　社会发展越信息化、现代化，就越依赖于电，突然的断电必然会给人们社会正常的生活次序造成破坏，对于一级负荷中特别重要负荷，一旦事故中断供电，将会造成重大的    影响或经济损失，然而电力故障突发性强，往往不以人们的意志为转移，因为无论供电部门管理得再严格，电网设施再先进，断电也在所难免。《高层民用建筑设计防火规范》，《民用建筑电气设计规范》就严格规定：“一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。一级负荷中特别重要负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。常用的应急电源可有下列几种：a.独立于正常电源的发电机组；b.供电网络中有效地独立于正常电源的专门馈电线路；c.蓄电池。……”但多年来，运行经验表明，电气故障是无法限制在某个范围内部的，电力部门从未保证过不断电。因此，应急电源应是与电网在电气上独立的各种电源，即柴油发电机和蓄电池。下面就这二种应急电源的各自特点作一些探讨。
一、柴油发电机组
　　柴油发电机组是目前大部分工程所采用的，由于柴油发电机的容量较大，可并机运行且连续供电时间长，所以至今已经有五、六十年的历史了，然而，随着社会的进步，需求的提高，这种传统的做法也暴露出许多问题，主要有：
1.柴油发电机噪音大，产生公害。
2.排烟中有大量的二氧化硫，污染大气，严重影响环保。
3.在高层建筑中，柴油发电机组一般放在地下室，设计难度大，造价高，进风、冷却、排烟、减震、消音等设施都需要充分考虑。
4.日常维护必须到位，工作量大。
5.存在火灾隐患。因为油罐象一个极为危险的“炸弹”，万一失火，后果难以设想。而使用CO2灭火，费用则越来越高。
二、蓄电池
　　蓄电池有允许短时电源中断的应急电源装置（EPS：Emergency Power Supply）和不间断电源装置（UPS：Uninterruptable Power System）两种。
1.原理：EPS和UPS均是采用了IGBT逆变技术和脉宽调制PWM技术。但它们的工作原理又有不同。如图所示：
　　如图1所示：UPS不论市电是否正常，它都一直由逆变器供电，即按照“市电输入—整流（充电）—逆变—输出”的路程进行，只有在逆变器故障或过载时才改由Bypass供电。
如图2所示：EPS当有市电时，市电通过KM1输出，同时充电器对电池充电。当控制系统检测到市电停电或者市电过低时，KM2闭合，逆变器工作，使切换开关切换至应急输出状态，向负载提供电能。
2.特点和适用范围：
　　UPS能作为不间断供电设备，是因为当市电异常转为电池供电或市电恢复正常后将负载切换到市电时的切换时间是10mS。而10mS的断电时间属于计算机正常工作情况，即计算机不向市电或UPS摄取能量的时间是10mS。所以，UPS广泛应用于计算机、程控交换机、数据处理系统、医疗诊断仪及精密电子仪等不能中断供电的场所。但因为UPS是只要开机，就连续不间断的工作，因此，寿命相对较短，一般为8年左右。价格却是同容量的EPS的1.5倍。UPS对使用环境要求也很高，只能放在计算机房或空调房间。
EPS产品具有以下特点：
　1.电网有电时，处于静态，无噪音；有市电时，小于60db。不需排烟、防震处理。而且具有无公害、无火灾隐患的特点。
　2.自动切换，可实现无人值守，节能，电网供电与EPS电源供电相互切换时间均为0.1～0.25S。
　3.带载能力强，EPS适应于电感性、电容性、及综合性负载的设备，如电梯、水泵、风机、办公自动化设备、应急照明等。
　4.使用可靠、主机寿命长达20年以上。
　5.适应恶劣环境，可放置于地下室或配电室，甚至建筑竖井里?可以紧靠应急负荷使用场所就地设置，减少供电线路。
　6.对于某些功率较大的用电设施，如：消防水泵、风机，EPS还可直接与电机相连变频启动后，再进入正常运行状态，可省去电机的软启动和控制箱等设置。
　7.应急备用时间：标准型为60分钟（有延时接口），可长可短。
　　所以EPS可以作为一种可靠的绿色应急供电电源，它尤其适用于当高层建筑消防设施没有第二路市电，又不便于使用柴油发电机组的场合，既可以采用类同于柴油发电机组的配电方案，也适用于一些工程在局部重要场合作为末端应急备用电源。
三、举例及价格比较：
现从本人设计的一个工程来加以说明。
　　一工程采用二路高压10KV进线，设有4台1250KVA变压器，其中一级负荷有：1.消防设备?包括消防电梯，正压送风机、排烟风机，消防泵，喷淋泵等。2.应急和疏散照明。3.变电所用电。消防设备容量共计400KW左右。甲方因为增容费、设备购置费等费用问题，引来的二路高压电源是来自同一个变电站。只是同源不同路径而已，电网出问题时，照样要停电，不能做到真正意义上的互为备用关系。由于是改建工程，无设置发电机的位置。为了保障一级负荷供电的万无一失在变电所内集中设置了一台EPS柜（400KW），用于对消防设备和变电所的应急供电；对于需要设置应急和疏散照明的地方分别设置小功率EPS柜的供电模式，即在每层的电气管井处，集中设置EPS柜（1KW），而选用的应急照明灯具本身不带镍镉电池，当正常照明电源故障时，由EPS应急供电。
　　关于价格方面的问题，现分别就下面二个方面作一经济比较。
　1.将某一层应急照明采用EPS电源配一般灯具和一般电源配镍镉电池灯二种形式在价格上作一比较：
　　从以上比较可以看出，应急照明采用EPS电源配一般灯具的形式在价格上要低于一般电源配镍镉电池灯的形式，并且与传统应急供电相比，　　EPS电源故障少，寿命长，可靠性高，集中管理维修量大大减少，又克服了带电池灯具寿命短，即使损坏也无人更换，形同虚设的弊端。
　2.EPS柜与柴油发电机组价格的比较
　　400KW的EPS柜的总价为1，500，000元左右。
如果将这些400KW的消防设备采用柴油发电机组作为应急电源，则以美国康明斯柴油发电机为例。需要注意的是，在进行价格比较时，要以负载功率为准。即选用EPS时，其选用的功率与负载功率为1∶1即可，而选用柴油发电机时，其常载功率与负载功率应为1.3?～1.5?∶1方可。所以，400KW的负载，用柴油发电机组则需用DFJB KTA－38G2?600KW?规格。该机组价格为1，375，519元。但是当使用柴油发电机组时，除机组本身价格之外，还需油罐（2～5万元）、自启动（3～6万元）、噪音治理费（1～2万元）、通风、排烟、冷却（2～3万元）、机组本身消防措施、水幕灭火或二氧化碳灭火（5～7万元）、基建房屋费用（2～5万元），所以计算使用柴油发电机组费用时除机组购置价格之外，还需外加其他辅助装置费用约15～28万元，现以18万元计算，即选用柴油发电机组总价为1，555，519元。所以，二者价格相差不多。
　　下面，就几种规格的EPS柜与相当容量的康明斯柴油发电机的价格再作一比较：（仅供参考）
　　从中不难看出，当EPS容量小于250KW时，其价格要小于进口柴油发电机组的综合造价。反之，当EPS容量介于250KW和400KW之间时，其价格接近于进口柴油发电机组的综合造价。
　　随着社会的进步和发展，环境要求的不断提高，消防意识也越来越被人们重视。EPS以其特有的优越性将被人们认识和采用，在一个工程中，它可以灵活的运用在消防供电回路末端、个别重要场合等多种情况。在选择应急电源上，不再只局限于柴油发电机了，因为它们各自的特点分别适用于不同的工程，这将为整个社会的安全提供更有力的保障。

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