一、    EPS應急電源的概念

 

1．EPS的發展

 

EPS應急電源系統是Emergency Power Supply的縮寫,是滿足消防行業的特殊要求的應急電源.當市電出現故障能自動轉入到應急工作狀態,由電池組經高效逆變提供後備電力供應.它具備手動,自動轉換及供專業人員操作的強制啟動按鈕,超載120%能正常工作,對電池組分段保護智能充電，應急時間要求更長,整機功能更齊備,可靠性更高。

 

EPS可以為您解決許多應急供電的問題，給你的生活帶來意想不到的幫助。在正常的商業電源下EPS為您提供與商業電源相同的或經過穩壓調整的電源;當突然停電或商業電源電壓超出臨界值時,由電池組經過高效率的逆變為你提供電壓穩定,頻率穩定的電力供應,使您有足夠時間的照明和設備運營電力供應,EPS電源為您提供安全,可管理的應急電源系統。最初出現在市場上應用是為逃生目的沿應急通道的指示燈或應急燈，曾幾何時，發揮過多大的作用？不可而知。更由於布點太多而且分散，又沒有監控和定期檢測，損坏后不能及時修復，在突發事件來臨時起不到應急作用。隨着人們觀念的轉變，安全意識的提高，萌發將集中供電的應急照明電源取代分散的應急燈，應急照明電源是發展的必然趨勢。電力故障常具有突發性，不以人們的意志為轉移，即使電網設施再先進，意外的斷電也在所難免，尤其當今處於“防恐”時期，應急供電更是十分必要。同時，火災與停電幾乎是孖生兄弟，因此，具備多功能的應急電源EPS便應運而生，它需要同時解決電力保障和消防安全的首要問題。為了確保某些重大工程的應急供電需要，確保萬無一失，科學的、完善的、可靠的應急電源系統便應運而生。這就是由單個應急燈→集中照明電源→具備電力保障和消防安全的應急電源→高可靠的應急電源系統的發展過程。

 

如果談到消防應急電源，EPS應急電源是絕對不能少的，根據近年來的情況來看，EPS應急電源的發展非常快。EPS應急電源是允許短時電源中斷的應急電源裝置。作為消防應急電源系統，當建築物發生火災時，為疏散照明和其它重要的一級供電負荷提供集中供電對於當今大規模、高性能的智能建築物來說，系統供電的連續性及穩定性使得應急電源及後備電源技術不斷推陳出新。EPS系統以其專業的設計為智能大型建築物在意外故障（供電中斷，緊急搶險）的情況下，仍能保証大型建築物的整體智能安全系統正常運行。充分保証應急照明，消防聯動，綜合控制中心，通訊指揮中心，監視記錄系統的能源供給。

 

隨着社會的發展，建築技術水平的不斷提高，城市的建築趨向于大規模，高層化發展隨之而來對建築的供電要求越來越高，社會的信息化，建築的現代化，使建築對供電的依賴也越來越大，尤其是一些重要的公共建築，一旦中斷供電，將造成重大的政治影響或經濟損失，如果是發生火災，後果就更不堪設想。所以現行的《高層民用建築設計防火規範》及《民用建築電氣設計規範》就有嚴格規定：“一級負荷應由兩個電源供電，當一個電源發生故障時，另一個電源不致同時受到損坏。一級負荷中特別重要的負荷，除上述兩個電源外，還必須增設應急電源，常用的應急電源有：(1)獨立于正常電源的發電機組；(2)供電網絡中有效地獨立于正常電源的專門供電線路；(3)蓄電池。”多年來，運行經驗表明，電網供電時採用兩路獨立的電源．若主供電錢路停電，則由備用才路供電，採用這種方式雖然簡單、可靠，但供電線路複雜。當發生大麵積停電事故時，兩路電源均可能發生停電事故。因此，應急電源作為獨立于電網之外的備用電源．被廣氾應用於各種建築工程之中。目前，應急電源包括柴油發電機組和蓄電池，近年來，EPS蓄電池作為應急電源，被廣氾應用，尤其是被用做消防應急電源。

 

2．EPS應急電源的工作原理

 

    EPS應急電源是允許短時電源中斷的應急電源裝置 (EPS：Emergency Power Supply)。做為消防應急電源系統，當建築物發生火災時，其做為疏散照明和其它重要的一級供電負荷提供集中供電。應急照明和事故照明類照明型的EPS一般以單相為主，主要為應急照明場合（商場、娛樂場所、辦公場所、交易場所等）提供集中供電。當輸入電源正常時，市電一路通過轉換裝置輸出給日常照明，另一路通過充電器給電池組充電，當控制器檢測到市電中斷或異常(偏低或偏高)時，向逆變器發出啟動信號，並控制互投轉換裝置轉至逆變器輸出。當然，對於EPS的接法不同，還可以把EPS當作二路電源、三路電源使用。在交流市電正常時，由交流市電經過互投裝置給重要負載供電，當交流市電斷電後，互投裝置將立即投切至逆變器供電，供電時間由蓄電池的容量決定，當市電電壓恢復時，應急電源將恢復為市電供電。

 

    1）EPS應急電源的系統組成

 

EPS應急電源主要採用SPWM(交流脈帶調製)技術，主要包括整流充電器、蓄電池組、逆變器，互投裝置等部分組成，其中逆變器是核心，整流器的作用是將交流電變成直流電，實現對蓄電池及向逆變器模塊供電；逆變器的作用則是將直流電變換成交流電，供給負載設備穩定持續的電力，互投裝置保証負載在市電及逆變器輸出間的順利切換；系統控制器對整個系統進行實時監控，可以發出告警信號，同時可通過串行口與計算機或Modem連接，實現對供電系統的微機監控和遠程監控。

 

2）EPS應急電源的分類

 

目前市場上的EPS應急電源品牌眾多，大家在設計上所採用的控制方式和控制手段不盡相同，但針對所帶負載的種類大致可以歸納為以下三種，一是主要用於應急照明和事故照明的單相EPS相應我公司的WY系列；二是用於應急照明、事故照明之外，還有應用於空調、電梯、捲簾門、排氣風機、水泵等電感性負載或兼而有之的混合供電的三相WYS系列及三相WYS/B系列的 EPS。

 

應急照明及混合型負載類此類型EPS一般適用於負載性質比較複雜的場合，譬如既有照明型負載，又有動力型負載，所以一般以三相居多。適用場合為賓館、高層建築、醫院、大型商場等。

 

電機專用的變頻起動類此種類型EPS主要為電機類負載而設計，避免因電機起動過程中的大電流衝擊而損坏設備。被廣氾應用於大功率電動機負載，比如電梯、消防水泵、大型風機等。與其他EPS的不同之處是此類EPS一般只有單路輸出。當三相輸入市電正常時經整流后給逆變器提供直流電，同時經充電器對電池組充電；當三相輸入斷電或異常時，自動轉由電池組給變頻器提供直流電。當需要電機負載工作時，送給變頻器啟動信號(運行信號、遠程控制信號等)，變頻器會立即輸出。從0～50Hz變頻，供給電動機進行變頻起動，當其頻率到達50Hz后保持正常運行。

 

    3）EPS應急電源在消防領域的應用及特性

 

    目前一些企業專門為消防應急措施而設計研製的EPS消防應急電源，具有一定的先進性和實用性，它可以完全實現微機監控、微機處理，全部為自動化、模塊化，對消防應急照明、捲簾門，消防電梯、水泵、排煙風機等消防設施實現自動控制。目前，該產品多為一些大型的高層建築，機場、電信辦公樓字、重要場館等工程採用，其具體有以下特性：

 

    a、電網有電時，處於靜態，無噪音，小於60db，不需排煙、防震處理，而且具有無公害、無火災隱患的特點。

 

    b、自動切換，可實現無人值守，節能，電網供電與EPS電源供電相互切換時間為0.1—0.25S。

 

    c、帶載能力強，EPS適應于電感性，電容性及綜合性負載的設備，如消防電梯、水泵、風機、應急照明等，尤其在事故或火災強切時，電源可以在120％過載情況下工作，一直到電池完全耗盡。

 

    d、使用可靠，在重要場合可以採用雙機熱備方式，確保事故和火災情況下供電可靠，同時主機壽命可長達20年以上，電池5—10年以上。

 

    e、適應惡劣環境，可放置於地下室或配電室，甚至建築豎井裹，可以緊靠應急負荷使用場所就地設置，減少供電線路。可就地控制，也可以由消防聯動控制。

 

    f、對於某些功率較大的用電設施，如：消防水泵、風機，EPS還可直接與電機相連變頻啟動後，再進入正常運行狀態，可省去電機的軟啟動和控制箱等設置。

 

g、應急備用時間：標準型為90分鐘(有延時接口)，可長可短。

 

3、EPS應急電源的設計要求

 

EPS應急電源可以說是近兩年才迅猛發展起來的一個新興產業，相比于發展成熟的UPS而言，有相同之處，也有不同之處。其相同點在於都具備在市電故障(中斷)情況下繼續向負載提供交流電源的功能，均採用了IGBT逆變技術和脈寬調製(PWM)技術。不同之處是UPS除了提供不間斷供電外，還兼備改善市電品質的功能，而EPS應急電源則主要解決市電故障時的應急供電問題；UPS主要是為IT行業設備提供用電保障，EPS應急電源則適用於各種行業；UPS供電模式要求切換時間很短(0～10ms)，EPS應急電源則相對較寬(0～4s)；UPS主要帶計算機類負載，而EPS應急電源所帶負載混雜；UPS對於運行環境要求較高，EPS應急電源則要求能適應各種環境；UPS以一般用戶監控為主，EPS應急電源主要用於應急供電，要求與消防聯動；UPS以維護信息傳輸暢通為主要目的，EPS應急電源以防範重大災難事故為主要目的。可以形象地比喻，UPS以“救數據”為主，而EPS以“救人”為主。一般EPS功率較大，機內的逆變器處於備用狀態。鑒於EPS應急電源的主要設計思想是在市電突然中斷時提供安全可靠的應急電力供應，有效避免發生災害時的人身傷亡和財產損失為原則。因此，在設計EPS時應着重考慮其安全性、可靠性、適用性及合理性。主要有：

 

   （1）斷電轉換時間一般在毫秒級(25ms)，以保証供電的及時性；

 

   （2）負載適應能力強，包括電容性、電感性、混合型負載，而且過載能力和抗衝擊能力強；

 

   （3）有多路輸出，防止輸出單一形成的故障；

 

   （4）有消防聯動和遠程控制信號，可手動與自動相互轉換；

 

   （5）環境適應能力強，適用於各種惡劣環境，有防止高低溫、濕熱、鹽霧、灰塵、震動及鼠咬等措施；

 

   （6）使用壽命長，有電池快速充電能力和管理能力；

 

   （7）節能，運行效率高，運行成本低；

 

   （8）有無人值守、自動操作功能；

 

   （9）報警功能齊全，能及時提供各種異常狀況的報警；

 

   （10）有強啟動功能，避免電池環節保護后無法啟動；

 

   （11）無煙霧、無噪音、無公害等；

 

（12）維護簡單，維護費用低。

 

二、EPS應急電源與UPS不間斷電源的區別

 

從IEC的定義來說，後備式UPS是市電正常時，由市電向負載供電，當市電出現故障時，由電池組提供能量，經逆變器向負載供電。EPS從功能上來說與上述後備式UPS定義符合。但是，說EPS就是後備式UPS，這種說法不科學，有意無意貶低EPS的重要作用。大家知道，常用後備式UPS是小功率範圍，保護對象大多為PC機。由於保護對象非重點，而且市場需求量大，技術含量低，價格競爭激烈，冒牌貨較多，導致產品質量不高，返修率大，給人們留下不良印象，後備式UPS是可有可無的IT業外設。而EPS是應急電源，重點在於應急。其真正是“養兵千日，用兵一時”的設備，為了真正應急，可想對EPS的可靠性有很高的期望值。採用不間斷電源(UPS)供電方式，可使負載“萬無一失”，但UPS造價昂貴，特別是在繞式UPS，其轉換效率較低，長期連續運行，必然造成電能浪費，事實上，UPS廣氾應用於信息類負荷，在應急，事故照明場合使用UPS無疑是“大材小用”。因此，EPS不等於UPS,目前人們對EPS主要存在以下問題：

 

1．EPS拓扑設計不是簡單的組合

 

有人認為：EPS（電子部分）=整流/充電器+逆變器+輸出轉換開關（互投裝置）+控制單元等部件就能構成應急電源。不錯，EPS的基本單元是由上述部分組成，但是為了滿足整機可靠性（MTBF），各基本單元的可靠性如何分配纔是最合理呢？從中可以看出：EPSMTBF=（整流/充電器）MTBF +（逆變器）MTBF +（轉換開關）MTBF +（控制單元）MTBF從上式可知，EPS整機的MTBF是由各大部件的MTBF疊加而成，因此EPS整體設計就需要詳細研究、分析、計算各大部件的MTBF，提高薄弱部件的MTBF，從EPS整體安全生命週期的需要來配置各大組成部件的安全生命週期。

 

2．EPS市場混亂的原因

 

人們越來越清楚地認識到應急電源EPS在生活和生產當中的重要性，但是由於至今仍未有國家標準統一其技術標準和生產規範，是導致中國EPS市場混亂的主要原因，最終的受害者可能是直接用戶。與其對照的IT業中的UPS就大不相同了，不僅有國家明確的國標，而且還有各系統、各行業自己的選型標準。EPS廠家要象UPS廠家一樣，為了贏得市場，必須進行優化設計，採用新技術，提高生產效率，降低成本，提高可靠性，滿足用戶不同要求。只有產品質量不斷提高，售后服務不斷改進，EPS產品才能獲得用戶的認可。

 

3．EPS是UPS的應用發展

 

在歐美先進國家，由於並網供電，電力充足，同時供電質量良好，加上用電設備規範，不會在電網上造成電網污染，互相幹擾。因此，許多場合併不建議使用雙逆變在線式UPS，而是推薦使用節能ECO（ECONOMY CONTROL OPERATION）工作狀態下的UPS，即平常由市電供應負載，在市電不正常時，再由蓄電池經逆變器逆變輸出供電。在歐洲，此類具有節能工作狀態的UPS稱作CPS（Center Power Supply），廣氾採用的原因是：雙逆變工作方式的在線UPS，在市電正常時，其AC→DC→AC的能量轉換效率約為90%，而節能工作狀態下的UPS（CPS，EPS）在市電正常時，其能量轉換效率高達99%，而且並網市電的可用率可達99.99%以上，即只有0.01%的停電機率，因此使用CPS（EPS）供電，其節能效果是非常顯著的。同時，EPS的逆變器是處於啟動狀態，但不輸出功率，類似休眠狀態，EPS逆變器比UPS的逆變器連續輸出功率能大大延長壽命。其實，EPS的高端產品就是休眠狀態下的UPS。在市電正常時，EPS除了輸電質量不及UPS外，但在市電並網的今天，能滿足大部分用電設備的要求。因此，人們關心節電這個永恆的主題以及高可靠性兩大因素，大多數情況下EPS是優于UPS的。如果電網質量良好，供電可靠，用電設備規範，在我國許多場合下有可能用EPS取代雙逆變在線式UPS，而不是用UPS代替EPS。當然，在某些非常關鍵的設備，仍需用雙逆變在線式UPS。

 

4．EPS與UPS的差別

 

    1）我國EPS的發展是起源於電網突發故障時，為確保電力保障和消防聯動的需要，它能即時提供逃生照明和消防應急，保護用戶生命或身體免受傷害，其產品技術要求受公安部消防認証監督，並接受安裝現場消防驗收。而UPS只是用來保護用戶設備或業務免受經濟損失，其產品技術要求受信息產業部認証。兩者適用的安全規範明顯不同，因而具有不同的價值觀。

 

    2）EPS和UPS均能提供兩路選擇輸出供電，UPS為保証供電優質，是選擇逆變優先；而EPS是為保証節能，是選擇市電優先。當然兩者在整流/充電器和逆變器的設計指標上是有差異的。

 

    3）UPS由於是在線式使用，出現故障可以及時報警，並有市電作後備保障，使用者能及時掌握故障併排除故障，不會對事故造成更大的損失。而EPS是離線式使用，是最後一道供電保障，因而其可靠性設計要求更高，不能簡單理解為後備式UPS，否則就把EPS的重要性一筆勾銷了。如果EPS在市電故障時，不能通過蓄電池應急供電，則EPS如同虛設，造成的後果將不堪設想。

 

4）UPS供電對象是計算機及網絡設備，負載性質（輸入功率因數）差別不大，所以國標規定UPS輸出功因為0.8。而EPS供電對象則是電力保障及消防安全，負載性質為感性、容性及整流式非線性負載兼而有之，其輸出功率因數就不能設定為0.8（EPS國標將規定其數值），而且有些負載是停市電后才投入工作的，因而要求EPS能提供很大的衝擊電流，EPS需要輸出動態特性要好，抗過載能力更強。因此EPS與UPS各組成部分的技術設計指標分配是不同的。

 

    三、EPS消防應急與柴油發電機的區別

 

柴油發電機組是目前大部分工程所採用的，由於柴油發電機的容量較大，可並機運行且連續供電時間長，所以至今已經有五、六十年的曆史了，然而，隨着社會的進步，需求的提高，這種傳統的做法也暴露出許多問題，主要有：

 

    1）柴油發電機噪音大，產生公害。

 

    2）排煙中有大量的二氧化硫，污染大氣，嚴重影響環保。

 

    3）在高層建築中，柴油發電機組—般放在地下室，設計難度大，造價高，進風、冷卻、排煙、減震，消音等設施都需要充分考慮。

 

    4）日常維護必須到位，工作量大。

 

5）存在火災隱患。因為油罐象一個極為危險的“炸彈”，萬一失火，後果難以設想，而使用C02滅火，費用則越來越高。

 

EPS消防應急電源則不存在以上的問題。

 

 四、EPS消防應急電源與分散式的應急電源區別

 

    分散的應急電源方式在目前的消防安全中應用最為廣氾，但只能侷限于應急照明，隨着樓宇智能化的普及及消防安全設施的完善，除了照明外，需要給供水、通風、監控等各種應急設備供電，此時分散的應急電源已顯得無能馬力了。EPS則完全可以勝任以上的工作。

 

    五、舉例與價格比較

 

    某工程採用二路高壓IOKV進線，設有4台1250KVA變壓器，其中一級負荷有：(1)消防設備包括消防電梯，正壓送風機，排煙風機、消防泵、噴淋泵等。(2)應急和疏散照明。(3)變電所用電。消防設備容量共計400KW左右。甲方因為增容費、設備購置費的功能費用問題，引來的二路高壓電源是來自同一個變電站，只是同源不同路徑而已，電網出問題時，照樣要停電，不能做到真正意義上的互為備用關係。由於是改建工程，無設置發電機 。