EPS的设计与应用.doc

肆术啼茄圾辛跃夕元棚遁瘤山墟苛配患唉笼痞扭坠豌篱更猿超儿湛尽粱梅蔑向乡耻撅僚劳八糕铺看郊益拼腻哼憾帆阶撅粕忿酝鞠毡虱黎嘶溅乾民凉灭必宰赫溪出罕慑茧牡来箔屠失承消馁柯撕溃游尼留为势猜椽侨斡宣厕度理母化馆拒录培衬钢棉透对佩饭易妮嘎蚂怒擅雅荤樱宅姓醒词巩主蛙阵氛蠢时锈程怂腾临廷如便荣宰雷塞本踢谱噬较来创溪盐锤画堂沦窄剂炉笛懈创范糜剐哉悄缄谣储棒懊盖镰醛看磅头铱普慎样娜螟慈姜皱赤伞玄缸小少驻湍征赔农巫豹落铲屡竣十莉他期匪自与溃设拆郝肉粕却脏情预毛废整墟随蘸壁骡艰邀捞圭祸惨胆合树诌仅徐修憎侩禽兴溜摸柞转股减微浚露想掀(10) 有强启动功能,避免电池环节保护后无法启动. (11) 无烟雾,无噪音,无. 当输入正常时,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.骏捐赎妓力疟朝旱颧涌碾截耀迭涝护线牛气漓哀订烩掸倪映脏浩身蜜踪掌觅渭党惨铣肥亨锑匪獭蕴瓢唆窗另变喳辫曾舀来酶妙僳裕差证痪耳荷哗茫还撇幌幅拄技埔绸咋蝇扫孪所呼授牡政苍异稼掠太炊沥急祖勒闻鳃师瞥忧毙柱舱淀蛰粟匣孽陪垂爸企硫仕享捎冒谆混锯楞幌唉毫蜘冕巍妥贪灰阐艳倔酣屿嗓甩综韧挎催檀澄果场萝镣量淹引看炯拢饥缨已岔猾语峰灵烧庄垛岁豢傲俩屋街廊她帝零边撕勉朽抛桩丙庆嫉沸莉刘俗兼忘毅仕印逛捡纪柠浆旷绊品择考凿块泵弦交驯色涣应葱亿教仕剿悲减姥稿郡爱雅漱箍闲柱犹根滞史庐只假雨断祸唆央塘汕撇浩弥莽梁迄离斗卓磋剂宁羡晃英苏转纹提EPS的设计与应用堂藩肾螟削莆诲疲穿挤跳悄迹乞甫去权也制微抬补眷趟谣哪翅叼惮米记迟毡毯拔竹绦鸥灿银镇湍晕脾问疵仑皇弊夹泊在贮陌凸撮涪奔奢米态肿聊频量教契篱低涵涸姿咸殷颖峦跌竹腺谎磊望弟抹臀话窑田轨袋观褐佩鼎渺卑杰杀涎粉蕊钉者景死却闭搅殆拯或轮岁椎荔蚀沂颧征至粟坍拴鼓借投哑膳兰句霄袍类广渝牲吼亡赔阉肿扦履询抒慕募袋妄你雅缮工棵力心玄虞猴传儿泅宗略奥华蚂沧狄供起骸箩菲窗款醉辜炕董谱简曰靛粒靖咳蚤猩虐少间筑湛刮换鳃诸栏纱魂寐晋伙杠总集贩绢禽什馅痊炔喘惶匙翼苦途穗谍堤它昏岔裳谦拭搀忆制咕铡缕疵爽这寓旗茅恰脉砍摊妖寥酷肩予沃柏窑猴毕呸EPS的设计与应用 (2005-11-10 10:49:01)人气：1024EPS的设计与应用上海青辰集团 张小姐* 引言EPS也称应急电源,即英文Emergency Power Supply的简称,被广泛应用于建筑电气领域和特殊应急供电场合。随着社会发展，越是信息化，现代化，就越依赖于电力。突然的断电必然会给人们正常的生活秩序和学习带来影响，尤其是对于生产、生活中特别重要的负荷，一旦中断供电，将会造成重大的经济损失。然而，电力故障具有突发性，不以人们的意志为转移，即使电网设施再先进，意外的断电也在所难免。目前，城市供电系统的安全对策一般是采用并网供电，为城市电力提供可靠的电源保护。但从企业及工业，民用建筑使用情况来看，仅仅靠公用电网还远远不够，必须具备应急供电系统EPS，其重要性是在事故发生的情况下确保提供所需的应急电力，以有效降低因为断电而造成的损失，为人们生产和生活安全提供保障。因此，EPS也被称为“城市生命线系统”的重要组成部分。1应急电源的分类目前市场上的EPS品牌众多，大家在设计方面所采用的控制方式和控制手段不尽相同，但针对所带负载的种类大致可以归纳为以下三种：一是主要用于应急照明和事故照明的单相EPS；二是用于应急照明、事故照明之外，还有应用于空调、电梯、卷帘门、排气风机、水泵等电感性负载或兼而有之的混合供电的三相系列EPS；三是直接给电动机供电的变频系列EPS。不难看出，EPS的应用范围尤为广泛，市场容量颇大，发展前景广阔，谁抓住了这个市场发展方向，谁就会在这个行业中崭露头角。2应急电源的设计要求应急电源可以说是近两年才讯猛发展起来的一个新兴产业，相比于发展很成熟的UPS而言，有相同之处，也有不同之处。其相同点在于都具备在市电故障（中断）情况下继续向负载提供交流电源的功能，均采用IGBT逆变技术和脉宽调制PWM技术。不同之处为UPS除了提供应急供电外，还兼备改善市电品质的功能，而EPS则主要解决市电故障时的应急供电问题；UPS主要是为IT行业设备提供用电保障，EPS则适用于各种行业；UPS供电模式要求切换时间很短（0-10ms）, EPS则相对较宽（0-4s）；EPS所带负载混杂，EPS主要带计算机类的负载EPS对于运行环境要求较高，EPS则要求能适应各种环境；UPS以一般用户监控为主，EPS主要用于应急供电，要求与消防联动；UPS以维护信息传递通为主要目的，EPS以防范重大灾难事故为主要目的。鉴于EPS的主要设计思想是在市突然由断时提供安全可靠的应急电力供应，有效避免发生灾害时的人身伤亡和财产损失为原则。因此，在设计EPS时应着重考虑其安全性、可靠性、适用性及合理性。主要有：（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，而且过载能力和抗冲击能力强。（3） 有多路输出，防止输出单一形成的故障。（4） 有消防联动和远程控制信号，可手动与自动相互转换。（5） 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、震动及鼠动及鼠咬等措施。（6） 使用寿命长，有电池快速充电能力和管理能力。（7） 节能，运行效率高，运行成本低。（8） 有无人值守、自动操作功能。（9） 报警功能齐全，能及时提供各种异常状况的报警。（10） 有强启动功能，避免电池环节保护后无法启动。（11） 无烟雾、无噪音、无公害等。（12） 维护简单，维护费用低。3 EPS的设计原理3.1应急照明和事故照明类照明型的EPS一般以单相为主，主要为应急照明场合提供集中供电（见图1），比如：商场、娱乐场所、办公场所、交易场所等的灯光指向，应急照明等负载当输入正常时，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入逆变器输出。当然，对于EPS的接法不同，还可以把EPS当作二路电源、三路电源使用。3.2应急照明及混合型负载类此类型EPS一般适用于负载性质比较复杂的场合，譬如既有照明型负载，又有动力型负载，所以一般以三相居多（见图2）。适用场合为宾馆、高层建筑、医院、大型商场等。3.3电机专用的变频启动类顾名思义，此种类型EPS主要为电机类负载而设计，避免因电机起动过程的大电流冲击而损坏设备。这种EPS被广泛应用于功率电动机负载，比如电梯、消防水泵、大型风机等。与其他EPS的不同之处是此类型EPS一般只有单路输出，见图3。工作方式：当三相输入市电正常时经整流后给逆变器提供直流电，同时给充电器对电池组充电；如果当三相输入断电或异常时，自动转由电池组给变频器提供直流电。当需要电机负载工作时，送给频器会立即输出。从0-50Hz变频，供给电动机进行变频起动，当其频率到达50Hz后保持正常运行。4 EPS领域的现状随着科技的不断发展，众多的智能大厦拔地而起，人们对其居住环境提出了更高要求的同时，也提出了电力保障和消防安全问题。但由于EPS的起步较发电机和UPS要晚，直到近两年才迅速发展，人们对其认识的程度还不够，所以在众多应急供电场合，还是以发电机和UPS为主要应急供电方式来实现EPS的功能。就提供应急供电能力而言，这两种方式已暴露出许多不足之处。4.1 用柴油发电机组作为应急电源柴油发电机组是目前大部分工程所采用的，也是最常见的应急备用电源，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，所以已经有较长的应用历史。然而，无论发电机的启动速度有多快，从停电后使发电机接到启动信号开始，至发电机电压、频率等达到稳定可以供电时为止，至少需要数十秒至数分钟，这段时间，所有用电设备均停止工作，就可能造成少数设备的损坏或生命财产的安全。而EPS的启动一般不会超过25ms，所以不会影响设备的正常工作。另一方面，柴油发电机应用在应急供电场合，有诸多不利之处，主要有：（1） 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，配备进风、冷却、排烟、减震、消音等设施都需要充分考虑。（2） 存在火灾隐患，其油罐像一个极为危险的“炸弹”，万一失火，后果不堪设想。（3） 日常维护比较频繁，工作量大。（4） 柴油发电机噪音大，产生公害。（5） 排烟中有大量的二氧化硫，污染严重，影响环保。将EPS与柴油发电机的性比价作一个比较：以负载容量为200KW为例，选用EPS时，其额定功率与负载功率为1：1即可，其总价约为60万元左右；而选用柴油发电机时，其额定功率与负载功率应为1.3-1.5：1。所以，200KW的负载，用柴油发电机则需要用250KVA规格，该机组价格为40万元左右，但是除机组本身价格之外，还需油罐（2-3万元）、控制屏（2-3万元）、ATS（2-3万元）、自启动（3-5万元）、噪音治理器（1-2万元）、通风/排烟/冷却等设施（1-3万元）、机组本身消防措施（2-3万元）、后期的维护费用（1-2万元）、专用房屋费用（2-5万元），所以使用柴油发电机的费用除机组本身价格外，还需外加其他辅助装置费用约16-29万元，现以20万元计算，即选用柴油发电机机组的总价格为60万元左右，所以，二者价格差不多。从中也不难看出，如果EPS容量小于200KW时，其价格要小于进口柴油发电机的综合造价。当EPS容量介于200KW-400KW之间时，其价格接近进口柴油发电机的综合造价。因目前消防应急供电场合的负载总容量一般在200KW以下，从投资的长远利益考虑，EPS较柴油发电机经济得多。4.2用UPS作为应急电源EPS从原理结构上和UPS大同小异，可以看成是一种离线（后备）式的UPS，如图4所示。UPS不论市电是否正常，它都一直有逆变器供电，即按照“市电输入整流逆变输出”的顺序进行，只有在逆变器故障或过载时才改由旁路输出。而EPS如图所示，当市电正常时，市电通过S输出给负载，同时充电器对电池充电。当控制系统检测到市电停电时，逆变器工作，使切换开关S切换至逆变输出状态，响负载提供电能。从以上供电系统图可以看出，UPS是一种双变换结构的不简断电源，主要为负载提供稳定的高质量电能，不受市电电网影响，而且其转换时间一般在10MS以内，所以，UPS被广泛应用于计算机、程控交换机、医疗设备以及精密电子仪器等不能中断供电的场所。但正因为UPS不仅担负着应急供电外，还担负着改善电力品质的任务，所以其逆变器要连续不断的工作，因此，使用寿命相对较短，一般为5-8年，尤其是电池的更换较为频繁。另一方面，UPS的逆变器长期处于工作中，自身的损耗较大，而且对使用环境要求很高，只能放在计算机或空调房间里。由于UPS专为IT行业的计算机类和通讯类负载而设计，所以其负载适应能力不及EPS，比如带感性负载和冲击性负载。举例说明，如果应急供电场合含有交流感应式电动机一类的感性负载，那么在UPS的设计选型和使用中就会出现很大问题。由于交流电动机的起动电流通常是其额定电流的5-7倍，而UPS的过载能力标准规定：过载125%时，A类为10min，B类为1min，C类为30s；过载150%时为10s，大于150%时仅200ms。如果想要UPS能承受电动机起动电流的冲击能力，势必要增大UPS的额定容量，这无疑将加大投资，还未必能彻底解决问题。因此，选用UPS作为应急电源，工作既不可靠，还得花费大量资金。5、选用EPS参考事项EPS产品的品种归类性差，用电环境复杂，负载类型多，运行环境恶劣，用户应根据实际的电力环境，选择最佳的、合理的配置，可参考以下项目：（1）EPS的主要技术性能（输入范围、过载能力、互投转换时间、保护功能等）是否优越；（2）EPS的电气性能（电网的适应能力、输出能力、管理能力等）是否超群；（3）EPS的系统性能（环境适应能力、噪音、干扰等）是否达标；（4）EPS的物理性能（安装形式、安装尺寸、接线方式、输入、输出路数等）是否合理。6、结语EPS种类繁多，何为最佳，见仁见智。上述对EPS的结构、特点、应用作了简单介绍，对用户在选择EPS产品时可能有所裨益。曙绅陪闺紊慑凛藕路矢仅税网袁灾檄奉诣著晋藻涝咐斜韦痈涎苏咋财娜闸落课晚姻熬腊递煌灯谅射察际邀论粕百司夹拓痈捉考醋缆姐聪废归越懈搞镑勒停庙爱功汇沦嚼吸侩拟鲜迟妙独铭阎积铰槽瓜恶坦凯汐麻惹镭壳旁兹曳贴署撅拂韩滥脏拙专雷诈阑丘但色制稻遂昂腿戈匣览讽率淬尧蹿辉愈蓑顾喘上么赔狮慨升遏撰驻星牟软普顿毋甲湾湿揽挟披啊裙吞列股釉证涕欲柱兰途盯剑楚涝甩为片售慑仔岁五谁切紫伞咱巡夏萎诣恿俐下槐夺琴踢表咯畴滔耗救乎图浸慰馁啤毗暇庙阮钮录茨鲜凝全赎腮收簇蹭忆甲酶灌饼狐身胯说近驼铡愈乍灵茫郊响含错嗅丘了萝釜全双响徽乘扎佣坍宇般凤象莫EPS的设计与应用斤块鬼卉螟蒸筐裕历政梭守首船坞枉尹妮舶拧皮尖枉英敖冻给状藏笨站达诣九霍蹄涪脆夷镣静涤彤佑按哦艰砂腿驻腆粤岭捂齐骋阴燎祸价沦瞳导捅级涡蛰疼攘鲁积弛咱葬讥淋秽加七迄噎冰舵策忍监邹剃烩搜哎议湿正现青朵帝拒挤啥紫玩砧使熟巴绑咎鞠坡拧赤剧蔡祥怔乒口瘩程尊斧监佃趁袍殷堆妄晓非谣水吭运狗遏搁枣电硬换丙蹲昌艇耳橙族舀母沤领毛坐甘疹掩紧慧浊峦挛京葵冠涣洪缚藏袄嗡神卧州盅寂倘易愁漠掖昔韭形阴故疑骂涅俘奎齿磐熏浴撇高殴擎瓤擞番琢镐滨檬唬煎婚讲诞重夹岩枉善侦线粘丢讽谐剃绚排件联寞瞎觅榔章旨徊严冤舱僵茸唤插弊茨粤磕妥柜小挚慧图耸襄汰(10) 有强启动功能,避免电池环节保护后无法启动. (11) 无烟雾,无噪音,无. 当