EPS电源市电切换故障检测 后备电池更换
EPS（Emergency Power Supply）应急电源是近两年才迅猛发展起来的一种新兴电源,它采用IGBT逆变技术和脉宽调制(PWM)技术，使之具备在市电故障(中断)情况下继续向负载提供交流（交流制式EPS）或直流（直流制式EPS）电源的功能。随着现代建筑规模越来越大，高度越来越高，功能越来越复杂化，人们对建筑物内的消防疏散和安全等提出了越来越高的要求，应急照明系统是现代建筑基本也是重要的安全保障系统之一，由于事故不以人的意志为转移，电力供应的可靠性无法保证，一旦发生灾害事故导致电力中断，人民的生命财产安全将直接受到威胁，这时它就是人们需要信赖的安全保障系统。《高层民用建筑设计防火规范》和《民用建筑电气设计规范》中对应急照明的设置均作了严格规定，可见国家对应急照明系统的重视。随着EPS应急电源的出现，其安装简便、高效可靠、智能环保、便于管理的集中供电模式给建筑电气领域设计者们带来全新的理念，EPS应急电源用途广泛，而建筑电气中应急照明系统则是其有可为的领域，本文仅讨论EPS应急电源在该领域的应用问题。
照明型的EPS一般以单相为主，主要为应急照明集中供电，如图1(1)所示。当输入电源正常时，市电一路通过转换装置输出给日常照明，另一路通过充电器给电池组充电，当控制器检测到市电中断或异常(偏低或偏高)时，向逆变器发出启动信号，并控制互投转换装置转至逆变器输出。当应急照明功率较大时，也可采用三相供电，如图1(2)所示。
EPS电源的特点主要表现在其安全性、可靠性、适用性及合理性等几个方面：
1）断电转换时间一般在毫秒级(25ms)，以保证供电的及时性；
2）负载适应能力强，包括电容性、电感性、混合型负载，过载能力和抗冲击能力强；
3）有消防联动和远程控制信号，可手动与自动相互转换，满足消防控制要求；
4）使用寿命长，有电池快速充电能力和管理能力。报警功能齐全，具备自诊断功能，部分产品通过互联网还具有远程诊断功能，能及时提供各种异常状况的报警及故障部位；
5）有多路输出，可有效减少故障影响范围；
6）节能，运行效率高，有无人值守、自动操作功能，运行成本低，维护简单，维护费用低；
7）环境适应能力强，适用于各种恶劣环境，有防止高低温、湿热、盐雾、灰尘、震动及鼠咬等措施,满足《GB17945-2000》国家标准；
8）无烟雾、无噪音、无公害等；
与之对应的其它应急照明电源亦各有千秋：自带蓄电池式应急灯小规模使用时，初期投资低，线路简单，故障波及面小，使用灵活简便，应用范围广泛，特别适合应急照明分散，灯具数量少的场合，是目前主要采用的应急照明形式。缺点是：大规模使用时，经济性差，电池寿命短（一般不超过5年），由于安装数量多，有问题后不易及时发现，发现问题后不易及时处理，关键时起不到作用，须经常维修，维护费用高昂（包括人工费）,使得实际运行成本高。柴油发电机的容量较大，可并机运行且连续供电时间长，技术成熟。发电机的起动速度慢，从起动到供电，至少需要数十秒至数分钟，无法满足许多用电设备和安全方面的要求。当容量小于200kW时，柴油发电机组的综合造价高于EPS。柴油发电机组还有诸多不利之处：许多建筑中，柴油发电机组设于地下室，设计难度大，造价高，必须考虑进气、排烟、冷却、减震、消音等设施；由于存在可燃油，必须考虑其火灾隐患；日常维护工作量大；机组噪音大，存在废气污染，须符合环保要求等。UPS转换时间一般在10ms以内，可为负载提供稳定的高质量电能，UPS主要应用于IT设备，由于其造价很高，使用寿命较短，电池的更换较为频繁且成本高，自身的损耗较大，对使用环境要求很高，一般很少用于建筑物应急照明。下面是几种应急电源的主要性能比较和EPS与自带电源型应急灯具的比较表：
需要特别指出的是：EPS及UPS均不能替代柴油发电机，柴油发电机适用于需要持续供电的场所。
如何选择EPS作应急灯电源呢？在不同容量的EPS电源造价中，控制部分相差不大，减少EPS电源台数，增大单台EPS电源容量是降低EPS电源使用成本的有效途径，但由于应急灯具往往安装分散，灯具功率小，应急照明用EPS电源以单相为主，且为了限制EPS电源故障波及范围，单台EPS电源容量不易太大，一般单台应急照明用EPS电源容量多为0.5KW、1.0KW、1.5KW、2.0KW、3.0KW、5.0KW等。实际使用中若应急照明总容量小于0.5KW且分散时，应采用自带电源型应急灯具；应急照明总容量或每个区域（如防火分区、楼层、单元、功能分区等）应急照明容量接近于0.5KW而小于5.0KW时，宜设一台或每个区域设一台专用照明EPS电源；当采用集中应急单相输出的EPS电源时，交流制式一般不超过22KW,直流制式一般不超过66KW，需较大容量时应采用三相输出方式。当与其它应急负荷共用经济合理时，亦可采用混合型大容量EPS电源。直流制式的EPS仅适用于白炽灯.电子节能灯和电子镇流器荧光灯，交流制式的EPS基本不受限制。在确定EPS电源容量时还可按以下原则选择：EPS的容量应大于其所带全部负荷容量之和，应考虑可靠系数及功率因数Se＞K?∑P/COSa（其中，Se：EPS-AC的容量，单位KVA；∑P：所带的全部负荷之和，单位KW；COSA：灯具负载的功率因数；K：可靠系数，与安装环境、灯具特性等因素有关，其中交流制式一般取K=1.1~1.3，直流制式一般取K=1.1~1.3）。
EPS电源在应急照明系统中使用时应注意的是：应根据不同性质的应急灯采用不同接线方式。按工作方式分，应急照明分为三类：一类，持续型的应急照明：随正常照明开灯，并当正常照明电源断电时仍然点亮的应急照明；二类，非持续型的应急照明：当消防联运或正常照明电源断电时才点亮的应急照明；三类，可控制型的应急照明：正常照明时，可以用开关控制应急照明灯具的开与关；消防联运或正常照明电源断电时，灯开关失控，灯无论处于亮或灭状均自动点亮的应急照明。下图是一种简单实用的三类应急照明灯的接线方式:
从中可看出三类应急照明灯接线的不同，还有一些较为复杂的派生接法，但万变不离其宗，就不一一赘述。
随着新技术的不断发展和进步，人们对环境要求的不断提高，消防安全越来越得到重视。EPS以其特有的优越性将被人们认识和采用，在选择应急电源上，也不再只局限于原有的几种形式，它将为我们社会的安全提供更有力的保障。
应急电源装置EPS电源原理
EPS电源允许短时间电源中断的应急电源装置，作为消防应急电源系统，当建筑物发生火灾时，为应急照明及其他重要的一、二级供电负荷提供集中供电。在正常情况下，由市电提供负载用电，当市电供电中断或市电电压超限(±15%或±20%额定输入电压)时，互投装置将立即投切至逆变器供电，供电时间由蓄电池的容量决定。当市电电压恢复时，恢复为市电供电，还通过充电器向电池组充电。
2、EPS电源种类
EPS电源根据所带负载不同可以分为以下三种：一是主要用于应急照明EPS电源；二是应用于电梯、卷帘门、排烟风机、水泵等感性负载或兼而有之的混合供电的三相系列EPS电源；三是直接给电动机供电的变频EPS电源，可方便解决电动机的应急供电及其启动过程中对供电设备的冲击影响。
3、EPS电源特点
EPS电源采用了UPS电源电路成熟的逆变技术，都具备在市电故障时继续向负载提供交流电源的功能。不同之处在于UPS电源始终由逆变器输出供电，以保障电源品质；而EPS电源在市电正常时逆变器处于自动关机状态，此时，市电经由EPS电源的交流旁路和转换开关所组成的供电系统向负载供电。UPS电源主要是为计算机等紧密设备提供用电保障，EPS电源则适用于各个行业。UPS电源切换时间很短（0～10mS），EPS电源则相对较宽（0～4S）。UPS电源对环境要求较高，EPS电源则要求能适应各种环境。UPS电源主要以维护信息传输畅通为主要目的，EPS电源以防范重大灾难事故为主要目的。
4、供配电系统设计中的应用
（1）仅作为应急照明系统的备用电源，一般选用上述的种EPS电源。为确保应急照明系统能正常运行，根据《消防应急灯具》（GB17945-2000）技术要求中对EPS电源切换时间及持续工作时间等提出如下要求：
①要求负责向普通应急照明灯供电的EPS电源供电中断时间＜5s。但对于高风险工作区及关键工作区的应急照明供电中断时间＜0.25s。
②尽可能利用市电，当市电电压在187～242V的范围内不允许逆变器进入工作状态。
③要求EPS电源配备足够通量的电池组，以便在市电供电中断时，至少可确保应急照明灯工作60min以上。
④EPS电源中蓄电池充电时间不大于24小时，连续过充电电流不大于0.05C5A。
还需根据所使用的应急照明灯具的种类来选配EPS电源的输出功率：
①普通的应急照明灯具。由于应急照明的功率是用有功功率P（kW）来标注的，而EPS电源逆变器的输出功率是用功率因素cos=0.8(滞后)时的视在功率S（kVA）来标注的，实际选用EPS电源的满载输出功率应为：S=P/0.8。
②应急照明灯为高压气体灯时，宜选用切换时间小于20mS的EPS电源产品。这是因为如果对高压气体灯的供电时间中断超过20mS时，就有可能致使气体灯内的放电电弧熄灭或中断，重新点燃可能需要长达数分钟。
（2）对于混合负荷，EPS电源的切换时间宜小于12ms。应分别统计电阻性照明负载与电感性机电负载的比例。对于电感性机电负载时要考虑电动机启动时的电流冲击：当EPS电源用于电动机负载或混合负载供电时EPS电源输出功率PE应大于等于负荷总计算功率PΣ，且应满足的电动机(或电动机组)启动需要。当电动机直接启动时，所需启动容量Pq≥5Pm；星三角形启动时，Pq≥3Pm；变频启动时，PE≥Pm 。EPS电源输出功率：
式中PE为EPS电源输出功率，PΣ为负荷总计算功率，Pm为的电动机(或电动机组)功率，Pq为的电动机(或电动机组)启动容量，ηΣ为总负荷的综合效率，一般取0.85。
①无任何变频、降压启动的电动机，其容量按电机容量的5～10倍计算。
②对于有星/三角降压启动的电动机，容量应按电机容量的3倍计算。
③对于有软启动的电动机，容量应按电机容量的2倍计算。
④对于有变频启动的电动机，容量应按电机容量的1.2～1.4倍计算。
（3）输出切换应采用高可靠的自动切换输出开关（STS），使市电-逆变器能达到快速可靠的转换（转换时间＜10mS）。而双路输入电源互投装置可采用电磁式自动/手动转换开关（ATS），使整个系统的技术指标分配合理化。
（4）根据工程情况可选用大容量EPS电源集中供电，也可选用多台小容量EPS电源分散供电，对特殊负载也可单独供电。EPS电源设备可放置于地下室或总配电室，或分层分区布置在配电间甚至建筑竖井里，也可以紧靠应急负荷使用场所就地设置，减少供电线路。由于EPS电源设备有大量的电池组，放置处应通风散热良好或有相应的通风散热措施。
（5）EPS电源装置输出端的中性线(N线)，必须与由接地装置直接引来的接地干线相连接，做重复接地。应急电源EPS电源作为一种可靠应急供电电源，正在越来越广泛的领域得到应用。未来会有更新更加成熟的产品出现，相信在建筑供配电中设计得当，会使我们的工作、生活变得更加安全。
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