一、引言

　　隨著(zhù)社會(huì )的信息化、現代化的發(fā)展，現代建筑物是越蓋越高，對供電的可靠性要求越來(lái)越高，特別是現代大型建筑，如機場(chǎng)、車(chē)站、會(huì )展中心、體育館、政府機構辦公樓及居民生活高層建筑等，一旦供電系統突然發(fā)生故障而中斷供電，將會(huì )給社會(huì )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移，因為無(wú)論供電部門(mén)管理得再?lài)栏�，電網(wǎng)設施再先進(jìn)，斷電也在所難免。國家標準《高層民用建筑設計防火規范》GH50045-95（2005年修訂版），就嚴格規定：“一級負荷應由兩個(gè)電源供電，當一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源應不致同時(shí)受到損壞。一級負荷中特別重要負荷，除上述兩個(gè)電源外，還必須增設應急電源�！�

　　何為兩個(gè)電源供電，即電網(wǎng)供電時(shí)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(xiàn)路停電，則由備用線(xiàn)路供電，采用這種方式雖然簡(jiǎn)單、可靠，但供電線(xiàn)路復雜。

　　多年來(lái)的運行經(jīng)驗表明，獨立于正常電源的備用電源線(xiàn)路往往在技術(shù)上難于實(shí)現或經(jīng)濟上負擔很重，而且電力部門(mén)也從未保證過(guò)不斷電。因此，現代高層建筑在設計時(shí)就必須考慮應急電源（即在供電線(xiàn)路發(fā)生故障時(shí)的應急電源），應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，可并機運行且連續供電時(shí)間長(cháng)，所以至今已經(jīng)有十年的歷史了。

　　柴油發(fā)電機組設備構造簡(jiǎn)單，過(guò)去在無(wú)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(zhù)環(huán)保和消防要求的提高，給柴油發(fā)電機組的使用帶來(lái)更多困難，這種傳統的做法也暴露出許多問(wèn)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，設計難度大，造價(jià)高、進(jìn)風(fēng)、出風(fēng)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(gè)極為危險的“炸彈”，萬(wàn)一失火，后果難以設想。而使用C02滅火，費用則越來(lái)越高。

　　三、EPS應急電源近年來(lái)，隨著(zhù)電力電子逆變技術(shù)的成熟及其產(chǎn)品價(jià)格的下降，一種新型的無(wú)公害、高可靠性、動(dòng)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(lǐng)域得到廠(chǎng)泛推廠(chǎng)，并被用戶(hù)開(kāi)始所接受，許多用戶(hù)放棄采購柴油發(fā)電機組而改用EPS，以免日后因購買(mǎi)柴汕發(fā)電機組而顯得落后或被淘汰。

　　而且隨著(zhù)電網(wǎng)供電的好轉，停電次數和斷電時(shí)間己明顯地減少和縮短，柴油發(fā)電機也越來(lái)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(lái)說(shuō)，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(dòng)執行市電供電？逆變器電源供電切操作的轉開(kāi)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(jiàn)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(jiàn)的電池組電壓有：220V，480V、600V和l000V.基于上述原因，當用戶(hù)在選購大功率EPS電源時(shí)，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(guò)高的工作電壓必然會(huì )對用戶(hù)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(lái)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(jiǎn)單描述如下。

　　1.市電供電正常當市電供電正常時(shí)，市電電源經(jīng)過(guò)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(gè)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(shí)，市電電源經(jīng)由EFS的交流旁路和轉開(kāi)關(guān)所組成的供電通道向用尸的各種應急負載供電。與此同時(shí)，在EPS的邏輯控制板的調控下，逆變器處于停止工作的自動(dòng)關(guān)機狀態(tài)。在此條件下，用戶(hù)負載所實(shí)際使用的電源是來(lái)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(lái)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(shí)，EPS在對它的逆變器執行開(kāi)機啟動(dòng)的同時(shí)，還需在很短的時(shí)間內，利用它的轉換開(kāi)關(guān)執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(hù)負載所使用的電源是EPS的逆變器電源，并不是來(lái)自電網(wǎng)的市電電源。

　　3.市電恢復正常；當 市電恢復正常工作時(shí)，EPS在對逆變器執行自動(dòng)關(guān)機操作的同時(shí)，還通過(guò)它的轉換開(kāi)關(guān)執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(shí)，還經(jīng)充電器向電池組充電。

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

　　電網(wǎng)有電時(shí)，處于靜態(tài)，無(wú)噪音；無(wú)市電時(shí)，UPS應急電源啟動(dòng)，噪音小于60db.不需排煙、防震處理，而且具有無(wú)公害、無(wú)火災隱患的特點(diǎn)。

　　1.自動(dòng)切換，可實(shí)現無(wú)人值守，節能，電網(wǎng)供電與EPS電源供電相互切換時(shí)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(fēng)機、辦公自動(dòng)化設備、應急照明等。

　　3.使用可靠、主機壽命長(cháng)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(chǎng)所就地設置，減少供電線(xiàn)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(fēng)機，EPS還可直接與電機相連變頻啟動(dòng)后，再進(jìn)入正常運行狀態(tài)，可省去電機的軟啟動(dòng)和控制箱等設置。

　　6.應急備用時(shí)間：標準型為60min（有延時(shí)接口），可長(cháng)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(méi)有第二路市電，又不便于使用柴油發(fā)電機組的場(chǎng)合，既可以采用類(lèi)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(chǎng)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的區別。

　　EPS和UPS均是采用了工GBI逆變技術(shù)和脈寬調制（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(jìn)行，只有在逆變器故障或過(guò)載時(shí)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(shí)的切換時(shí)間小于10ms.而10ms的斷電時(shí)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(shí)間是l0ms.所以，UPS廣泛應用于計算機，程控交換機。數據處理系統、醫療診斷儀及精密電子儀等不能中斷供電的場(chǎng)所。但因為UPS是只要開(kāi)機，就連續不間斷的工作，因此，壽命相對較短，一般約為8年。價(jià)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(shuō)是近兩年才迅猛發(fā)展起來(lái)的一個(gè)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(diǎn)在于都具備在市電故障（中斷）情況下繼續向負載提供交流電源的功能，均采用了IGBI逆變技術(shù)和脈寬調制（PWM）技術(shù)。不同之處為UPS除了提供應急供電外，還兼備改善市電品質(zhì)的功能，而EPS則主要解決市電故障時(shí)的應急供電問(wèn)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(shí)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(lèi)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(hù)監控為主，EPS主要用于應急供電，要求與消防聯(lián)動(dòng)；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(jiǎn)單地理解為：EPS就是大功率后備式UPS.目前，市場(chǎng)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(lèi)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(mén)、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(dòng)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(dòng)力/照明）應急電源為例，該產(chǎn)品是與德國專(zhuān)家技術(shù)合作，采用國際著(zhù)名廠(chǎng)家生產(chǎn)的整體式模塊化逆變器，應用最新的IGBI逆變技術(shù)，采用CPU控制、數字電路、高集成度電子元件，研制出的高科技環(huán)保型專(zhuān)利產(chǎn)品。該產(chǎn)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(yǔ)

　　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范的具有獨立回路的應急供電系統，該系統能夠在應急狀態(tài)下提供緊急供電，用來(lái)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(chǎng)合使用。相信在今后的高層建筑中會(huì )得到越來(lái)越多的應用。