一、    EPS应急电源的概念

 

1．EPS的发展

 

EPS应急电源系统是Emergency Power Supply的缩写,是满足消防行业的特殊要求的应急电源.当市电出现故障能自动转入到应急工作状态,由电池组经高效逆变提供后备电力供应.它具备手动,自动转换及供专业人员操作的强制启动按钮,超载120%能正常工作,对电池组分段保护智能充电，应急时间要求更长,整机功能更齐备,可靠性更高。

 

EPS可以为您解决许多应急供电的问题，给你的生活带来意想不到的帮助。在正常的商业电源下EPS为您提供与商业电源相同的或经过稳压调整的电源;当突然停电或商业电源电压超出临界值时,由电池组经过高效率的逆变为你提供电压稳定,频率稳定的电力供应,使您有足够时间的照明和设备运营电力供应,EPS电源为您提供安全,可管理的应急电源系统。最初出现在市场上应用是为逃生目的沿应急通道的指示灯或应急灯，曾几何时，发挥过多大的作用？不可而知。更由于布点太多而且分散，又没有监控和定期检测，损坏后不能及时修复，在突发事件来临时起不到应急作用。随着人们观念的转变，安全意识的提高，萌发将集中供电的应急照明电源取代分散的应急灯，应急照明电源是发展的必然趋势。电力故障常具有突发性，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，尤其当今处于“防恐”时期，应急供电更是十分必要。同时，火灾与停电几乎是孖生兄弟，因此，具备多功能的应急电源EPS便应运而生，它需要同时解决电力保障和消防安全的首要问题。为了确保某些重大工程的应急供电需要，确保万无一失，科学的、完善的、可靠的应急电源系统便应运而生。这就是由单个应急灯→集中照明电源→具备电力保障和消防安全的应急电源→高可靠的应急电源系统的发展过程。

 

如果谈到消防应急电源，EPS应急电源是绝对不能少的，根据近年来的情况来看，EPS应急电源的发展非常快。EPS应急电源是允许短时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，为疏散照明和其它重要的一级供电负荷提供集中供电对于当今大规模、高性能的智能建筑物来说，系统供电的连续性及稳定性使得应急电源及后备电源技术不断推陈出新。EPS系统以其专业的设计为智能大型建筑物在意外故障（供电中断，紧急抢险）的情况下，仍能保证大型建筑物的整体智能安全系统正常运行。充分保证应急照明，消防联动，综合控制中心，通讯指挥中心，监视记录系统的能源供给。

 

随着社会的发展，建筑技术水平的不断提高，城市的建筑趋向于大规模，高层化发展随之而来对建筑的供电要求越来越高，社会的信息化，建筑的现代化，使建筑对供电的依赖也越来越大，尤其是一些重要的公共建筑，一旦中断供电，将造成重大的政治影响或经济损失，如果是发生火灾，后果就更不堪设想。所以现行的《高层民用建筑设计防火规范》及《民用建筑电气设计规范》就有严格规定：“一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不致同时受到损坏。一级负荷中特别重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源，常用的应急电源有：(1)独立于正常电源的发电机组；(2)供电网络中有效地独立于正常电源的专门供电线路；(3)蓄电池。”多年来，运行经验表明，电网供电时采用两路独立的电源．若主供电钱路停电，则由备用才路供电，采用这种方式虽然简单、可靠，但供电线路复杂。当发生大面积停电事故时，两路电源均可能发生停电事故。因此，应急电源作为独立于电网之外的备用电源．被广泛应用于各种建筑工程之中。目前，应急电源包括柴油发电机组和蓄电池，近年来，EPS蓄电池作为应急电源，被广泛应用，尤其是被用做消防应急电源。

 

2．EPS应急电源的工作原理

 

    EPS应急电源是允许短时电源中断的应急电源装置 (EPS：Emergency Power Supply)。做为消防应急电源系统，当建筑物发生火灾时，其做为疏散照明和其它重要的一级供电负荷提供集中供电。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（商场、娱乐场所、办公场所、交易场所等）提供集中供电。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。在交流市电正常时，由交流市电经过互投装置给重要负载供电，当交流市电断电后，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，应急电源将恢复为市电供电。

 

    1）EPS应急电源的系统组成

 

EPS应急电源主要采用SPWM(交流脉带调制)技术，主要包括整流充电器、蓄电池组、逆变器，互投装置等部分组成，其中逆变器是核心，整流器的作用是将交流电变成直流电，实现对蓄电池及向逆变器模块供电；逆变器的作用则是将直流电变换成交流电，供给负载设备稳定持续的电力，互投装置保证负载在市电及逆变器输出间的顺利切换；系统控制器对整个系统进行实时监控，可以发出告警信号，同时可通过串行口与计算机或Modem连接，实现对供电系统的微机监控和远程监控。

 

2）EPS应急电源的分类

 

目前市场上的EPS应急电源品牌众多，大家在设计上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相应我公司的WY系列；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WYS系列及三相WYS/B系列的 EPS。

 

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。适用场合为宾馆、高层建筑、医院、大型商场等。

 

电机专用的变频起动类此种类型EPS主要为电机类负载而设计，避免因电机起动过程中的大电流冲击而损坏设备。被广泛应用于大功率电动机负载，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EPS一般只有单路输出。当三相输入市电正常时经整流后给逆变器提供直流电，同时经充电器对电池组充电；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，送给变频器启动信号(运行信号、远程控制信号等)，变频器会立即输出。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。

 

    3）EPS应急电源在消防领域的应用及特性

 

    目前一些企业专门为消防应急措施而设计研制的EPS消防应急电源，具有一定的先进性和实用性，它可以完全实现微机监控、微机处理，全部为自动化、模块化，对消防应急照明、卷帘门，消防电梯、水泵、排烟风机等消防设施实现自动控制。目前，该产品多为一些大型的高层建筑，机场、电信办公楼字、重要场馆等工程采用，其具体有以下特性：

 

    a、电网有电时，处于静态，无噪音，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。

 

    b、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为0.1—0.25S。

 

    c、带载能力强，EPS适应于电感性，电容性及综合性负载的设备，如消防电梯、水泵、风机、应急照明等，尤其在事故或火灾强切时，电源可以在120％过载情况下工作，一直到电池完全耗尽。

 

    d、使用可靠，在重要场合可以采用双机热备方式，确保事故和火灾情况下供电可靠，同时主机寿命可长达20年以上，电池5—10年以上。

 

    e、适应恶劣环境，可放置于地下室或配电室，甚至建筑竖井裹，可以紧靠应急负荷使用场所就地设置，减少供电线路。可就地控制，也可以由消防联动控制。

 

    f、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。

 

g、应急备用时间：标准型为90分钟(有延时接口)，可长可短。

 

3、EPS应急电源的设计要求

 

EPS应急电源可以说是近两年才迅猛发展起来的一个新兴产业，相比于发展成熟的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，均采用了IGBT逆变技术和脉宽调制(PWM)技术。不同之处是UPS除了提供不间断供电外，还兼备改善市电品质的功能，而EPS应急电源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应急电源则适用于各种行业；UPS供电模式要求切换时间很短(0～10ms)，EPS应急电源则相对较宽(0～4s)；UPS主要带计算机类负载，而EPS应急电源所带负载混杂；UPS对于运行环境要求较高，EPS应急电源则要求能适应各种环境；UPS以一般用户监控为主，EPS应急电源主要用于应急供电，要求与消防联动；UPS以维护信息传输畅通为主要目的，EPS应急电源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。鉴于EPS应急电源的主要设计思想是在市电突然中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。

 

二、EPS应急电源与UPS不间断电源的区别

 

从IEC的定义来说，后备式UPS是市电正常时，由市电向负载供电，当市电出现故障时，由电池组提供能量，经逆变器向负载供电。EPS从功能上来说与上述后备式UPS定义符合。但是，说EPS就是后备式UPS，这种说法不科学，有意无意贬低EPS的重要作用。大家知道，常用后备式UPS是小功率范围，保护对象大多为PC机。由于保护对象非重点，而且市场需求量大，技术含量低，价格竞争激烈，冒牌货较多，导致产品质量不高，返修率大，给人们留下不良印象，后备式UPS是可有可无的IT业外设。而EPS是应急电源，重点在于应急。其真正是“养兵千日，用兵一时”的设备，为了真正应急，可想对EPS的可靠性有很高的期望值。采用不间断电源(UPS)供电方式，可使负载“万无一失”，但UPS造价昂贵，特别是在绕式UPS，其转换效率较低，长期连续运行，必然造成电能浪费，事实上，UPS广泛应用于信息类负荷，在应急，事故照明场合使用UPS无疑是“大材小用”。因此，EPS不等于UPS,目前人们对EPS主要存在以下问题：

 

1．EPS拓扑设计不是简单的组合

 

有人认为：EPS（电子部分）=整流/充电器+逆变器+输出转换开关（互投装置）+控制单元等部件就能构成应急电源。不错，EPS的基本单元是由上述部分组成，但是为了满足整机可靠性（MTBF），各基本单元的可靠性如何分配才是最合理呢？从中可以看出：EPSMTBF=（整流/充电器）MTBF +（逆变器）MTBF +（转换开关）MTBF +（控制单元）MTBF从上式可知，EPS整机的MTBF是由各大部件的MTBF叠加而成，因此EPS整体设计就需要详细研究、分析、计算各大部件的MTBF，提高薄弱部件的MTBF，从EPS整体安全生命周期的需要来配置各大组成部件的安全生命周期。

 

2．EPS市场混乱的原因

 

人们越来越清楚地认识到应急电源EPS在生活和生产当中的重要性，但是由于至今仍未有国家标准统一其技术标准和生产规范，是导致中国EPS市场混乱的主要原因，最终的受害者可能是直接用户。与其对照的IT业中的UPS就大不相同了，不仅有国家明确的国标，而且还有各系统、各行业自己的选型标准。EPS厂家要象UPS厂家一样，为了赢得市场，必须进行优化设计，采用新技术，提高生产效率，降低成本，提高可靠性，满足用户不同要求。只有产品质量不断提高，售后服务不断改进，EPS产品才能获得用户的认可。

 

3．EPS是UPS的应用发展

 

在欧美先进国家，由于并网供电，电力充足，同时供电质量良好，加上用电设备规范，不会在电网上造成电网污染，互相干扰。因此，许多场合并不建议使用双逆变在线式UPS，而是推荐使用节能ECO（ECONOMY CONTROL OPERATION）工作状态下的UPS，即平常由市电供应负载，在市电不正常时，再由蓄电池经逆变器逆变输出供电。在欧洲，此类具有节能工作状态的UPS称作CPS（Center Power Supply），广泛采用的原因是：双逆变工作方式的在线UPS，在市电正常时，其AC→DC→AC的能量转换效率约为90%，而节能工作状态下的UPS（CPS，EPS）在市电正常时，其能量转换效率高达99%，而且并网市电的可用率可达99.99%以上，即只有0.01%的停电机率，因此使用CPS（EPS）供电，其节能效果是非常显著的。同时，EPS的逆变器是处于启动状态，但不输出功率，类似休眠状态，EPS逆变器比UPS的逆变器连续输出功率能大大延长寿命。其实，EPS的高端产品就是休眠状态下的UPS。在市电正常时，EPS除了输电质量不及UPS外，但在市电并网的今天，能满足大部分用电设备的要求。因此，人们关心节电这个永恒的主题以及高可靠性两大因素，大多数情况下EPS是优于UPS的。如果电网质量良好，供电可靠，用电设备规范，在我国许多场合下有可能用EPS取代双逆变在线式UPS，而不是用UPS代替EPS。当然，在某些非常关键的设备，仍需用双逆变在线式UPS。

 

4．EPS与UPS的差别

 

    1）我国EPS的发展是起源于电网突发故障时，为确保电力保障和消防联动的需要，它能即时提供逃生照明和消防应急，保护用户生命或身体免受伤害，其产品技术要求受公安部消防认证监督，并接受安装现场消防验收。而UPS只是用来保护用户设备或业务免受经济损失，其产品技术要求受信息产业部认证。两者适用的安全规范明显不同，因而具有不同的价值观。

 

    2）EPS和UPS均能提供两路选择输出供电，UPS为保证供电优质，是选择逆变优先；而EPS是为保证节能，是选择市电优先。当然两者在整流/充电器和逆变器的设计指标上是有差异的。

 

    3）UPS由于是在线式使用，出现故障可以及时报警，并有市电作后备保障，使用者能及时掌握故障并排除故障，不会对事故造成更大的损失。而EPS是离线式使用，是最后一道供电保障，因而其可靠性设计要求更高，不能简单理解为后备式UPS，否则就把EPS的重要性一笔勾销了。如果EPS在市电故障时，不能通过蓄电池应急供电，则EPS如同虚设，造成的后果将不堪设想。

 

4）UPS供电对象是计算机及网络设备，负载性质（输入功率因数）差别不大，所以国标规定UPS输出功因为0.8。而EPS供电对象则是电力保障及消防安全，负载性质为感性、容性及整流式非线性负载兼而有之，其输出功率因数就不能设定为0.8（EPS国标将规定其数值），而且有些负载是停市电后才投入工作的，因而要求EPS能提供很大的冲击电流，EPS需要输出动态特性要好，抗过载能力更强。因此EPS与UPS各组成部分的技术设计指标分配是不同的。

 

    三、EPS消防应急与柴油发电机的区别

 

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—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C02灭火，费用则越来越高。

 

EPS消防应急电源则不存在以上的问题。

 

 四、EPS消防应急电源与分散式的应急电源区别

 

    分散的应急电源方式在目前的消防安全中应用最为广泛，但只能局限于应急照明，随着楼宇智能化的普及及消防安全设施的完善，除了照明外，需要给供水、通风、监控等各种应急设备供电，此时分散的应急电源已显得无能马力了。EPS则完全可以胜任以上的工作。

 

    五、举例与价格比较

 

    某工程采用二路高压IOKV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、设备购置费的功能费用问题，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 。