EPS应急电源在工程的应用

摘要：阐述了应急电源在工程及其他领域中应用的重要性，对UPS电源、柴油发电机组与EPS电源三种应急电源的优缺点及各自的适用范围进行了分析比较，并举例说明了EPS设备的实际应用。

关键词：EPS；应急电源；供电

中图分类号：U223文献标识码： A 文章编号：

目前我国将电力负荷根据供电的可靠性及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度，分为一级负荷、二级负荷及三级负荷。不同性质的用电负荷(一、二、三级)对供电可靠性的要求不一样。《供配电系统设计规范》(GB50052-2009)中规定“一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏”，“一级负荷别重要负荷，除应由双重电源供电外，尚应增设应急电源”，“二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电”，“三级负荷对供电无特殊要求”，由此可见，属于一、二类负荷的用电设备，对供电可靠性要求较高，而属于可间断供电负荷(三类负荷)，对供电可靠性要求则较低。随着社会的不断迅速发展，电气化越来越与人们的日常生活及工业生产活动紧密相连，突然停电有时将对人们的人身安全及生产安全造成不可估量的损失。为了确保重要设备的安全运行与人员的安全，应急备用电源在供电网络中得到了越来越多的应用。

一、EPS应急电源简介

EPS应急电源是近些年发展的一种新型可靠的绿色应急供电电源，是以解决应急照明、事故照明、消防设施等一级负荷供电设备为主要目标，提供一种符合消防规范的具有独立回路的应急供电系统，该系统能够在应急状态下提供紧急供电，用来解决照明用电或只有一路市电缺少第二路电源，或代替发电机组构成第二电源，或作为需要第三电源的场合使用。同时，EPS也适用于一些工程中的局部重要场合,作为末端应急备用电源。

EPS消防电源可以适应恶劣的环境，如地下室、配电室甚至建筑竖井，也可以紧靠应急负荷使用场所就地设置，减少供电线路。对于某些功率较大的用电设施，如消防水泵、风机，EPS可直接与电机相连变频启动后，再进入正常运行状态，省去电机的软启动和控制箱等设置。

EPS作为一种新型备用电源与传统的UPS备用电源及柴油发电机组有何特点及区别，笔者在下文一一作了比较及说明。

二、EPS与UPS的区别

EPS应急电源全称Emergency Power Supply。EPS是以解决应急照明、事故照明、消防设施等一级负荷供电设备为主要目标，提供一种符合消防规范的具有独立回路的应急供电系统。

UPS电源及不间断电源全称Uninterruptible Power System，是指当正常交流供电中断时，将蓄电池输出的直流变换成交流持续供电的电源设备。

EPS电源是在UPS电源的基础上衍生出来的不同行业产品，应用的使用时间相对较晚。EPS电源与UPS电源两者均具有市电旁路及逆变电路，其功能区别是：EPS仅具有持续供电功能，一般对逆变切换时间要求不高，可有多路输出且对各路输出及单个蓄电池具有监控检测功能，日常着重旁路供电，市电停电时才转为逆变供电，电能利用率高。而UPS(在线式)仅有一路总输出，一般强调其三大功能：（1）稳压稳频（2）对切换时间要求极高的不间断供电（3）净化市电。日常着重整流/逆变的双变换电路供电，逆变器故障或超载时才转为旁路供电，电能利用率不高(一般为80%-90%)。不过在欧美电网及供电比较完善的国家，为了节能，部分UPS的使用场所已被逆变切换时间极短(小于10毫秒)的EPS取代。

在国内，EPS电源主要用于消防行业的用电设备或其他供电质量要求不高的用电设备，仅强调能持续供电这一功能，而UPS电源一般用于精密仪器负载(如电脑、服务器等IT业负载)要求供电质量较高场合，极度强调逆变切换时间、输出电压、频率稳定性、输出波型的纯正，无各种干扰等。

UPS保护的是计算机、服务器类要害负载，如果系统瘫痪造成的是经济损失，而EPS属于消防类产品，保护的重点是人的生命安全，火灾或其它意外灾难造成的是人命的丢失。UPS主要带计算机类负载，而EPS所带负载混杂；UPS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以维护信息传输畅通为主要目的，EPS以防范重大灾难事故为主要目的。可以形象地比喻，UPS以“救数据”为主，而EPS以“救人”为主。一般EPS功率较大，机内的逆变器处于备用状态。

EPS与UPS主要区别及EPS的应用优势详见表1。

表1EPS与UPS比较

三、EPS与柴油发电机组的区别

柴油发电机组是将柴油机的机械能转变为电能的装置，顾名思义就是以柴油发动机为动力，驱动发电机工作的设备。在市电缺失时，自动启动为设备提供交流电能的装置，一般由柴油发动机、发电机、控制系统、冷却系统、共用底座组成。适用矿场、工厂、消防等用电量大且持续时间长的场所。

用柴油发电机组作为应急电源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，无论发电机的起动速度有多快，从停电后使发电机接到起动信号开始，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，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出现生命财产的安全问题。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。

EPS与柴油发电机组的主要区别及EPS的应用优势详见表2。

表2EPS与柴油发电机组比较

四、EPS容量计算及选择

根据《工业与民用配电设计手册》第三版中规定：EPS容量=1.1×所有负荷总功率之和，并应同时满足以下条件：

（1）负荷中直接同时启动的电动机功率之和小于EPS容量的1/7；

（2）EPS容量大于同时启动的电动机功率之和的5倍。

在选用及设计EPS设备时，我们应注意以下几点：

（1）输入路数（是双路供电还是单路供电）；

（2）输入相数（是单相还是三相）；

（3）负载总容量（指一台的负载总容量）；

（4）负载种类（指做照明用，做动力用，带什么性质的负载）；

（5）应急备用时间（指EPS的应急供电时间）；

（6）输出支路数（指要求输出多少回路）；

（7）是否要求有消防联动及支路数。

五、EPS应用举例

随着社会及城市的进步及发展，环城水系工程由于具备提升城市形象及改造城市小流域环境的作用，在北方的城市改造建设中得到了普遍的应用，同时，我国北方地区普遍水源匮乏，橡胶坝又在环城水系中得到了越来越多的采用。

现以张家口市清水河水环境治理工程中的一座橡胶坝举例说明EPS设备在工程的应用。

此橡胶坝位于清水河的主河道中，为保证市区的安全，汛期需坍坝。因此，橡胶坝的用电负荷中，参与坍坝的均为二级负荷，需设置备用电源。根据橡胶坝的水机管路图，二级负荷主要包括：橡胶坝电动阀门(2台0.18kW，1台1.1kW)，应急照明0.2kW，PLC监控设备4kW，视频监视系统3kW。由于符合均较小，考虑到柴油发电机组的安装使用均有特殊要求，为降低使用成本，此工程采用EPS作为备用应急电源。其详细容量计算详见下表3。

表3EPS容量计算表

六、结语

EPS应急电源由于其自身的特点，现被广泛应用于消防、楼宇自控及其它对供电有较高要求的场所，随着社会的发展，相信EPS电源会有更大的应用发展空间。

[参考文献]

1．《工业与民用配电设计手册》第三版

2．《供配电系统设计规范》(GB50052-2009)