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移，因為無論供電部門管理得再嚴格，電網設施再先進，斷電也在所難免。國家標準《高層民用建筑設計防火規(guī)范》GH50045-95（2005年修訂版），就嚴格規(guī)定：“一級負荷應由兩個電源供電，當一個電源發(fā)生故障時，另一個電源應不致同時受到損壞。一級負荷中特別重要負荷，除上述兩個電源外，還必須增設應急電源。”

　　何為兩個電源供電，即電網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，但供電線路復雜。

　　多年來的運行經驗表明，獨立于正常電源的備用電源線路往往在技術上難于實現(xiàn)或經濟上負擔很重，而且電力部門也從未保證過不斷電。因此，現(xiàn)代高層建筑在設計時就必須考慮應急電源（即在供電線路發(fā)生故障時的應急電源），應急電源一般清祝下是與電網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，所以至今已經有十年的歷史了。

　　柴油發(fā)電機組設備構造簡單，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，設計難度大，造價高、進風、出風管道多；

　　4.冷卻、排煙、減震、消音等設施都需要充分考慮；

　　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，后果難以設想。而使用C02滅火，費用則越來越高。

　　三、EPS應急電源近年來，隨著電力電子逆變技術的成熟及其產品價格的下降，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。

　　而且隨著電網供電的好轉，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。

　　（一）EPS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開關，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產品，不宜選用電池組電壓為l000V的EPS產品。因為過高的工作電壓必然會對用戶的安裝設備的絕緣電阻、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，市電電源經由EFS的交流旁路和轉開關所組成的供電通道向用尸的各種應急負載供電。與此同時，在EPS的邏輯控制板的調控下，逆變器處于停止工作的自動關機狀態(tài)。在此條件下，用戶負載所實際使用的電源是來自電網的市電電源。眾所周知：市電電網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，利用它的轉換開關執(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，并不是來自電網的市電電源。

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

　　（二）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，使切換開關切換至應急輸出狀態(tài)，向負載提供電能。

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

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

　　2.帶載能力強，EPS適應于電感性、電容性、及綜合性負載的設備，如電梯、水泵、風機、辦公自動化設備、應急照明等。

　　3.使用可靠、主機壽命長達10年以上。

　　4.適應惡劣環(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急負荷使用場所就地設置，減少供電線路。

　　5.對于某些功率較大的用電設施，如電梯電機、消防水泵、風機，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置。

　　6.應急備用時間：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急供電電源，它尤其適用于高層建筑消防設施沒有第二路市電，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急備用電源。

　　三、EPS應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逆變技術和脈寬調制（PWM）技術，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作為不間斷供電設備，是因為當市電異常轉為電池供電或市電恢復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廣泛應用于計算機，程控交換機。數(shù)據處理系統(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房間。

　　應急電源可以說是近兩年才迅猛發(fā)展起來的一個新興產業(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逆變技術和脈寬調制（PWM）技術。不同之處為UPS除了提供應急供電外，還兼?zhèn)涓纳剖须娖焚|的功能，而EPS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(yè)設備提供用電保障，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則要求能適應各種環(huán)境：UPS以一般用戶監(jiān)控為主，EPS主要用于應急供電，要求與消防聯(lián)動；UPS以維護信息傳遞暢通為主要目的，EPS以防范重大災難事故為主要目的。一般EPS功率較大，機內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：一是主要用于應急照明和事故照明的單相EPS；二是用于應急照明、事故照明之外，還有應用于空調、電梯、卷簾門、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的YJS系列三相（動力/照明）應急電源為例，該產品是與德國專家技術合作，采用國際著名廠家生產的整體式模塊化逆變器，應用最新的IGBI逆變技術，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)保型專利產品。該產品為一級負荷和特別重要負荷用電設備或消防設備提供第二或第三電源。

　　四、結語

　　EPS應急電源是以解決應急照明、事故照明、消防設施、電梯電機、水泵等一級負荷供電設備為主要目標，提供一種符合消防規(guī)范的具有獨立回路的應急供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在應急狀態(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用。