應(yīng)急電源在工程實(shí)踐中的運(yùn)用

隨著國家經(jīng)濟(jì)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(fù)荷根據(jù)其重要性和中斷供電在政治、經(jīng)濟(jì)上造成的損失或影響的程度，將各種用電設(shè)施負(fù)荷分為一、二、三級(jí)。各負(fù)荷等級(jí)的用電設(shè)備對電源的要求各不相同：一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷除了滿足兩個(gè)獨(dú)立的電源供電外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源；一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立的電源供電，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源不會(huì)同時(shí)受到損壞，以繼續(xù)供電；二級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩回線路供電，供電變壓器亦應(yīng)有兩臺(tái)，做到當(dāng)發(fā)生電力變壓器故障或電力線路常見故障時(shí)不致中斷供電或中斷后能迅速恢復(fù)。
隨著社會(huì)的進(jìn)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(xí)慣向“上”要空間。高層、超高層已成為社會(huì)進(jìn)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(huì)中每一個(gè)環(huán)節(jié)，這就要求我們在進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時(shí)，做到以最可靠、最簡單、最經(jīng)濟(jì)的方案來滿足各負(fù)荷等級(jí)用電設(shè)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(shè)計(jì)中，經(jīng)常采用自備柴油發(fā)電機(jī)組作為第二電源，從而滿足各一、二級(jí)負(fù)荷及重要負(fù)荷的要求。但在設(shè)計(jì)柴油發(fā)電機(jī)房的時(shí)候，需要考慮一系列的問題：柴油發(fā)電機(jī)房的大小，機(jī)組的運(yùn)輸通道，進(jìn)、排風(fēng)口及煙道的設(shè)置，另外還須請環(huán)保公司對柴油發(fā)電機(jī)房進(jìn)行專門的環(huán)保設(shè)計(jì)，以使其產(chǎn)生噪聲及排放的煙氣達(dá)到要求。而且在做消防設(shè)計(jì)時(shí)，因?yàn)椴裼桶l(fā)電機(jī)組的存在，須增加CO2氣體滅火系統(tǒng)。因此，每次在設(shè)計(jì)柴油發(fā)電機(jī)組時(shí)，都得與各專業(yè)反復(fù)協(xié)調(diào)，既要考慮建筑的美觀，又要滿足柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的要求。
最近，接觸到EPS應(yīng)急電源，覺得方便、實(shí)用，在幾個(gè)工程中運(yùn)用后，效果顯著。實(shí)踐證明EPS應(yīng)急電源裝置在最為第二電源供電時(shí)具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。

一、EPS應(yīng)急電源的特點(diǎn)
EPS應(yīng)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(jìn)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(shí)，實(shí)現(xiàn)對蓄電池組適時(shí)充電；逆變器的作用則是在市電非正常時(shí)，將蓄電池組存儲(chǔ)的直流電能變換成交流電輸出，供給負(fù)載設(shè)備穩(wěn)定持續(xù)的電力；互投裝置保證負(fù)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(gè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，并可以發(fā)出故障告警信號(hào)和接收遠(yuǎn)程聯(lián)動(dòng)控制信號(hào)，并可通過標(biāo)準(zhǔn)通訊接口由上位機(jī)實(shí)現(xiàn)EPS系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。 EPS電源既可以消防聯(lián)動(dòng)，也可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程或樓宇智能監(jiān)控，且其啟動(dòng)時(shí)間≤0.1s，大大小于柴油發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間，總投資與柴油發(fā)電機(jī)組相近。
EPS應(yīng)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(gè)級(jí)別；按服務(wù)對象可分為動(dòng)力負(fù)載和應(yīng)急照明兩種；其備用時(shí)間一般有90~120分鐘，如有特殊要求還可按設(shè)計(jì)要求配置備用時(shí)間，滿足規(guī)范中要求疏散照明時(shí)間大于30分鐘的要求，因此EPS應(yīng)急電源能滿足我們一般工程中的需要。
二、EPS應(yīng)急電源與柴油發(fā)電機(jī)組的優(yōu)劣性比較
柴油發(fā)電機(jī)組特點(diǎn)：
柴油發(fā)電機(jī)使用范圍廣，入門簡單，可用于各類性建筑，啟動(dòng)需要5~30s時(shí)間，排煙中存在大量二氧化硫，嚴(yán)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(jī)組一般放在地下室，增加設(shè)計(jì)難度，且需要考慮設(shè)備運(yùn)輸、進(jìn)風(fēng)、排煙、降噪等因素；柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)需要可燃油，存在安全隱患，需要特別設(shè)置消防設(shè)施。
EPS應(yīng)急電源特點(diǎn)：
應(yīng)急電源在停電時(shí)，能在不同場合為各種用電設(shè)備供電。它適用范圍廣、負(fù)載適應(yīng)性強(qiáng)、安裝方便、效率高。采用集中供電的應(yīng)急電源可克服其他供電方式的諸多缺點(diǎn)。減少不必要的電能浪費(fèi)。在應(yīng)急事故、照明等用電場所，具有更高的性能價(jià)格比。
三、EPS應(yīng)急電源的設(shè)置
EPS應(yīng)急電源靈活、方便，工程設(shè)計(jì)中可以根據(jù)需要集中設(shè)置，或
分散就地設(shè)置。其典型的工作原理圖如下。
（1）作為第二路電源，就地設(shè)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(dú)設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)房又不經(jīng)濟(jì)，因此最好采用此方法。在筆者設(shè)計(jì)過的工程實(shí)例中，有許多高層住宅地下室僅是設(shè)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(shè)備需要雙電源供電，且需末端切換。考慮到所需備用容量不大，單獨(dú)設(shè)置一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組不經(jīng)濟(jì)。筆者在地下室水泵房和頂層電梯機(jī)房各設(shè)一臺(tái)EPS應(yīng)急電源，經(jīng)過施工、調(diào)試，運(yùn)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(jì)又方便。

作為第二路電源與變電所相連，集中設(shè)置見圖2：

這種方案適用于較大工程，各風(fēng)機(jī)、水泵、電梯及其他消防設(shè)備的數(shù)量多，單臺(tái)設(shè)備用電量大，采用此種方案比就地設(shè)置經(jīng)濟(jì)。
在我們設(shè)計(jì)的每個(gè)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(gè)工程中既就地設(shè)置EPS應(yīng)急電源，又在變電所集中設(shè)置。另外，EPS應(yīng)急電源還可提供帶變頻功能的應(yīng)急電源系統(tǒng)?？傊?，EPS應(yīng)急電源的應(yīng)用非常方便、靈活，使我們的電氣設(shè)計(jì)有了更多的選擇。
四、EPS應(yīng)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(luò)正常為負(fù)載供電時(shí)，其EPS應(yīng)急供電系統(tǒng)是處于睡眠狀態(tài)的，只在應(yīng)急狀態(tài)下，才為負(fù)載供電，EPS的這種供電方式，也滿足了應(yīng)急消防電源的供電要求；同時(shí)，EPS的切換時(shí)間均不超過0.2s，滿足規(guī)范不超過5s的要求。
五、EPS應(yīng)急電源的容量計(jì)算
我們在選擇EPS應(yīng)急電源時(shí)，容量計(jì)算很關(guān)鍵，下面是EPS應(yīng)急電源的幾種容量計(jì)算方法。
（1）當(dāng)EPS帶多臺(tái)電動(dòng)機(jī)且都同時(shí)啟動(dòng)時(shí)：
EPS容量=帶變頻啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率之和+帶軟啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率之和×2.5+帶星三角啟動(dòng)機(jī)功率之和×3+直接啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率之和×5。
（2）當(dāng)EPS帶多臺(tái)電動(dòng)機(jī)且都分別單臺(tái)啟動(dòng)時(shí)（不是同時(shí)啟動(dòng)）：
EPS容量=各個(gè)電動(dòng)機(jī)功率之和，但必須滿足以下條件：
上述電動(dòng)機(jī)中直接啟動(dòng)的最大的單臺(tái)電動(dòng)機(jī)功率是EPS的容量的1/7；
星三角啟動(dòng)的最大的單臺(tái)電動(dòng)機(jī)功率是EPS容量的1/4；
軟啟動(dòng)的最大單臺(tái)電動(dòng)機(jī)功率是EPS容量的1/3；
變頻啟動(dòng)的最大的單臺(tái)電動(dòng)機(jī)功率不大于EPS的容量；
如果不滿足上述條件，則應(yīng)按上述條件中的最大數(shù)調(diào)整EPS的容量，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的順序應(yīng)為直接啟動(dòng)的在先，其次是星三角啟動(dòng)，再是軟啟動(dòng)，最后是變頻啟動(dòng)。
（3）當(dāng)EPS帶混合負(fù)載時(shí)：
EPS容量=所有負(fù)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(fù)載中直接同時(shí)啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)功率之和是EPS容量的1/7；
負(fù)載中星三角同時(shí)啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)功率之和是EPS的容量的1/4；
軟啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)功率之和是EPS容量的1/3；
變頻啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)功率之和不大于EPS的容量；
同時(shí)啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)當(dāng)量功率之和不大于EPS的容量。
電動(dòng)機(jī)當(dāng)量功率=變頻且同時(shí)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率之和+帶軟啟動(dòng)且同時(shí)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率之和×2.5+星三角且同時(shí)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率之和×3+直接同時(shí)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率之和×5。
若電動(dòng)機(jī)前后啟動(dòng)時(shí)間差大于1分鐘，可不視為同時(shí)啟動(dòng)。
同時(shí)啟動(dòng)的所有負(fù)載當(dāng)量功率之和不大于EPS的容量；同時(shí)啟動(dòng)的所有負(fù)載當(dāng)量功率之和=同時(shí)啟動(dòng)的非電動(dòng)機(jī)負(fù)載總功率×功率因數(shù)+電動(dòng)機(jī)當(dāng)量功率。
由此可見，EPS作為一種綠色新型能源可作為應(yīng)急供電電源，筆者認(rèn)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(jī)組，成為近年來不可替代的第二電源。