一、引言

　　隨著社會的信息化、現(xiàn)代化的發(fā)展，現(xiàn)代建筑物是越蓋越高，對供電的可靠性要求越來越高，特別是現(xiàn)代大型建筑，如機場、車站、會展中心、體育館、政府機構(gòu)辦公樓及居民生活高層建筑等，一旦供電系統(tǒng)突然發(fā)生故障而中斷供電，將會給社會正常的生活秩序造成破壞，造成重大的政治影響或經(jīng)濟損失。

　　然而電力故障突發(fā)性強，往往不以人們的意志為轉(zhuǎn)移，因為無論供電部門管理得再嚴格，電網(wǎng)設(shè)施再先進，斷電也在所難免。國家標準《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》GH50045-95（2005年修訂版），就嚴格規(guī)定：“一級負荷應(yīng)由兩個電源供電，當一個電源發(fā)生故障時，另一個電源應(yīng)不致同時受到損壞。一級負荷中特別重要負荷，除上述兩個電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源�！�

　　何為兩個電源供電，即電網(wǎng)供電時采用兩路獨立的電源其中一路為主供電電源，另一路為備用電源。若主供電線路停電，則由備用線路供電，采用這種方式雖然簡單、可靠，但供電線路復(fù)雜。

　　多年來的運行經(jīng)驗表明，獨立于正常電源的備用電源線路往往在技術(shù)上難于實現(xiàn)或經(jīng)濟上負擔(dān)很重，而且電力部門也從未保證過不斷電。因此，現(xiàn)代高層建筑在設(shè)計時就必須考慮應(yīng)急電源（即在供電線路發(fā)生故障時的應(yīng)急電源），應(yīng)急電源一般清祝下是與電網(wǎng)在電氣上獨立的各種電源，目前選用最多的是柴油發(fā)電機組或者含蓄電池組的應(yīng)急電源（EPS）。

　　二、柴油發(fā)電機組柴油發(fā)電機組是目前大部分工程所采用的，由于柴油發(fā)電機的容量較大，可并機運行且連續(xù)供電時間長，所以至今已經(jīng)有十年的歷史了。

　　柴油發(fā)電機組設(shè)備構(gòu)造簡單，過去在無其他選擇的情況下，柴油發(fā)電機組成為應(yīng)急電源的必選。然而，在高層建筑中使用柴油發(fā)電機組有許多弊端，特別是伴隨著環(huán)保和消防要求的提高，給柴油發(fā)電機組的使用帶來更多困難，這種傳統(tǒng)的做法也暴露出許多問題主要有：

　　1.柴油發(fā)電機機噪音大，產(chǎn)生公害；

　　2.排煙中有大量的二氧化硫，污染大氣，嚴重影響環(huán)保；

　　3.在高層建筑中，柴油發(fā)電機組一般放在地下室，設(shè)計難度大，造價高、進風(fēng)、出風(fēng)管道多；

　　4.冷卻、排煙、減震、消音等設(shè)施都需要充分考慮；

　　5.日常維護必須到位，工作量大；

　　6.存在火災(zāi)隱患。因為儲油罐就是一個極為危險的“炸彈”，萬一失火，后果難以設(shè)想。而使用C02滅火，費用則越來越高。

　　三、EPS應(yīng)急電源近年來，隨著電力電子逆變技術(shù)的成熟及其產(chǎn)品價格的下降，一種新型的無公害、高可靠性、動力型的大型應(yīng)急電源（EPS）逐步成為替代柴油發(fā)電機組的綠色電源，目前已在建筑領(lǐng)域得到廠泛推廠，并被用戶開始所接受，許多用戶放棄采購柴油發(fā)電機組而改用EPS，以免日后因購買柴汕發(fā)電機組而顯得落后或被淘汰。

　　而且隨著電網(wǎng)供電的好轉(zhuǎn)，停電次數(shù)和斷電時間己明顯地減少和縮短，柴油發(fā)電機也越來越失去了它的優(yōu)勢。

　�。ㄒ唬〦PS電源的工作原理

　　對于熟悉UPS電源的人士來說，可以把它理解為：一臺由交流旁路供電通道、逆變器電源供電通道和能自動執(zhí)行市電供電？逆變器電源供電切操作的轉(zhuǎn)開關(guān)，所組成的中、大型后備式UPS電源。它的逆變器電源供電通道主要是由充電器、蓄電池和逆變器所組成。傳統(tǒng)的后備式UPS電源的輸出功率較小、一般僅為0.5～2kVA.然后，當今的UPS的輸出功率的復(fù)蓋范圍去可寬達1～400kVA.單相EPS的輸出功率（功率因cosφ＝0.8）為：140kVA左右，常見的電池組電壓有：24V、48V、ll0V和220V.三相EPS的輸出功率（coSφ=0 8）為：5500kVA左右，常見的電池組電壓有：220V，480V、600V和l000V.基于上述原因，當用戶在選購大功率EPS電源時，直選用電池組電壓為：220V/480V的EPS產(chǎn)品，不宜選用電池組電壓為l000V的EPS產(chǎn)品。因為過高的工作電壓必然會對用戶的安裝設(shè)備的絕緣電阻、防靜電保護、人員的操作安全及保護帶來相當嚴格的要求，從而增大投資成本和維護的難度。

　　EPS電源的工作原理簡單描述如下。

　　1.市電供電正常當市電供電正常時，市電電源經(jīng)過充電器對蓄電池組充電。然后再由蓄電池組向逆變器提供直流能源。在這里，充電器是一個僅須向蓄電池組提供相當于10%蓄電池組容量（Ah）的充電電流的小功率的直流電源，它并不具備直接向逆變器提供直流能源的能力。此時，市電電源經(jīng)由EFS的交流旁路和轉(zhuǎn)開關(guān)所組成的供電通道向用尸的各種應(yīng)急負載供電。與此同時，在EPS的邏輯控制板的調(diào)控下，逆變器處于停止工作的自動關(guān)機狀態(tài)。在此條件下，用戶負載所實際使用的電源是來自電網(wǎng)的市電電源。眾所周知：市電電網(wǎng)具有足夠的帶載能力來帶電阻性、電感性和電容性負載。

　　2.市電供電中斷當供電中斷或市電電壓超限（土15％或士20%額定輸人電壓）時，EPS在對它的逆變器執(zhí)行開機啟動的同時，還需在很短的時間內(nèi)，利用它的轉(zhuǎn)換開關(guān)執(zhí)行從交流旁路供電向逆變器電源供電的切操作。在此條件下，在電池組所提供的直流能源的支持下，用戶負載所使用的電源是EPS的逆變器電源，并不是來自電網(wǎng)的市電電源。

　　3.市電恢復(fù)正常；當 市電恢復(fù)正常工作時，EPS在對逆變器執(zhí)行自動關(guān)機操作的同時，還通過它的轉(zhuǎn)換開關(guān)執(zhí)行從逆變器電源供電向交流旁路供電的切操作。此后，EPS在經(jīng)交流旁路供電通路向負載提供市電電源的同時，還經(jīng)充電器向電池組充電。

　�。ǘ�）EPS電源的特點EPS當有市電時則由市電向負載供電，同時充電器對電池充電。當控制系統(tǒng)檢測到市電停電或者市電過低時，逆變器工作，使切換開關(guān)切換至應(yīng)急輸出狀態(tài)，向負載提供電能。

　　電網(wǎng)有電時，處于靜態(tài)，無噪音；無市電時，UPS應(yīng)急電源啟動，噪音小于60db.不需排煙、防震處理，而且具有無公害、無火災(zāi)隱患的特點。

　　1.自動切換，可實現(xiàn)無人值守，節(jié)能，電網(wǎng)供電與EPS電源供電相互切換時間為0.1～1s.

　　2.帶載能力強，EPS適應(yīng)于電感性、電容性、及綜合性負載的設(shè)備，如電梯、水泵、風(fēng)機、辦公自動化設(shè)備、應(yīng)急照明等。

　　3.使用可靠、主機壽命長達10年以上。

　　4.適應(yīng)惡劣環(huán)境，可放置于地下室或配電室，甚至建筑豎井里可以緊靠應(yīng)急負荷使用場所就地設(shè)置，減少供電線路。

　　5.對于某些功率較大的用電設(shè)施，如電梯電機、消防水泵、風(fēng)機，EPS還可直接與電機相連變頻啟動后，再進入正常運行狀態(tài)，可省去電機的軟啟動和控制箱等設(shè)置。

　　6.應(yīng)急備用時間：標準型為60min（有延時接口），可長可短。

　　所以EPS可以作為一種可靠的綠色應(yīng)急供電電源，它尤其適用于高層建筑消防設(shè)施沒有第二路市電，又不便于使用柴油發(fā)電機組的場合，既可以采用類同于柴油發(fā)電機的配電方案，也適用于一些工程在局部重要場合作為末端應(yīng)急備用電源。

　　三、EPS應(yīng)急電源的選擇選型之前首先了解一下EPS和UPS的區(qū)別。

　　EPS和UPS均是采用了工GBI逆變技術(shù)和脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)，但它們的工作原理又有不同。UPS不論市電是否正常，它都一直由逆變器供電，即按照“市電輸入—整流（充電）—逆變—輸出”的路程進行，只有在逆變器故障或過載時才改由市電供電。

　　UPS作為不間斷供電設(shè)備，是因為當市電異常轉(zhuǎn)為電池供電或市電恢復(fù)正常后將負載切換到市電時的切換時間小于10ms.而10ms的斷電時間屬于計算機正常工作清況，即計算機不向市電或UPS攝取能量的時間是l0ms.所以，UPS廣泛應(yīng)用于計算機，程控交換機。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、醫(yī)療診斷儀及精密電子儀等不能中斷供電的場所。但因為UPS是只要開機，就連續(xù)不間斷的工作，因此，壽命相對較短，一般約為8年。價格卻是同容量的EPS的1.5倍。UPS對使用環(huán)境要求也很高，只能放在計算機房或空調(diào)房間。

　　應(yīng)急電源可以說是近兩年才迅猛發(fā)展起來的一個新興產(chǎn)業(yè)，相比于發(fā)展成熟的UPS而言，有相同之處也有不同之處。其相同點在于都具備在市電故障（中斷）情況下繼續(xù)向負載提供交流電源的功能，均采用了IGBI逆變技術(shù)和脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)。不同之處為UPS除了提供應(yīng)急供電外，還兼?zhèn)涓纳剖须娖焚|(zhì)的功能，而EPS則主要解決市電故障時的應(yīng)急供電問題；UPS主要是為IT行業(yè)設(shè)備提供用電保障，EPS則適用于各種行業(yè)；UPS供電模式要求切換時間很短（0～10ms），EPS則相對較寬（0～4s）；EPS所帶負載混雜，UPS主要帶計算機類負載；UPS對于運行環(huán)境要求較高，EPS則要求能適應(yīng)各種環(huán)境：UPS以一般用戶監(jiān)控為主，EPS主要用于應(yīng)急供電，要求與消防聯(lián)動；UPS以維護信息傳遞暢通為主要目的，EPS以防范重大災(zāi)難事故為主要目的。一般EPS功率較大，機內(nèi)的逆變器處于備用狀態(tài)，因而可以簡單地理解為：EPS就是大功率后備式UPS.目前，市場上的EPS品牌眾多，大家在設(shè)計上所采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3種：一是主要用于應(yīng)急照明和事故照明的單相EPS；二是用于應(yīng)急照明、事故照明之外，還有應(yīng)用于空調(diào)、電梯、卷簾門、排氣風(fēng)機、水泵等電感性負載或兼而有之的混合供電的三相系列EPS；三是直接給電動機供電的變頻系列EPS.以深圳市龍源電氣有限公司生產(chǎn)的YJS系列三相（動力/照明）應(yīng)急電源為例，該產(chǎn)品是與德國專家技術(shù)合作，采用國際著名廠家生產(chǎn)的整體式模塊化逆變器，應(yīng)用最新的IGBI逆變技術(shù)，采用CPU控制、數(shù)字電路、高集成度電子元件，研制出的高科技環(huán)保型專利產(chǎn)品。該產(chǎn)品為一級負荷和特別重要負荷用電設(shè)備或消防設(shè)備提供第二或第三電源。

　　四、結(jié)語

　　EPS應(yīng)急電源是以解決應(yīng)急照明、事故照明、消防設(shè)施、電梯電機、水泵等一級負荷供電設(shè)備為主要目標，提供一種符合消防規(guī)范的具有獨立回路的應(yīng)急供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在應(yīng)急狀態(tài)下提供緊急供電，用來解決照明用電或只有一路市電缺少第二路電源，或代替發(fā)電機組構(gòu)成第二電源，或作為需要第三電源的場合使用。相信在今后的高層建筑中會得到越來越多的應(yīng)用。