EPS在有色領域中的應用及分析

劉志遠

(中國恩菲工程技術有限公司 電氣及自動化事業部， 北京 100038)

EPS在有色領域中的應用及分析

劉志遠

(中國恩菲工程技術有限公司 電氣及自動化事業部， 北京 100038)

本文完整的介紹了各種應急電源的特點，并結合某工程實際確定適用的應急電源，最后結合規程、規范對含有蓄電池的機柜室的設計要求進行分析。

應急電源；蓄電池

1 問題提出

工藝描述：國內某金屬加工項目硫酸工程，煙氣凈化是煙氣制酸的第一環節，而一級洗滌塔位于該工段的首端，擔負著煙氣降溫、除塵等任務，屬于工藝流程中大型關鍵設備，玻璃鋼材質，煙氣進口溫度在280 ℃，正常狀態下通過冷卻水泵輸送循環液冷卻煙氣進口溫度，冷卻水泵電源引自車間變電所～0.4 kV配電室，事故狀態下，車間變電所～0.4 kV電源中斷，為保證煙氣高溫不致毀壞塔體，需由上清液輸送泵將稀酸打入事故高位槽，再進入塔體溢流堰，達到冷卻煙氣、保護設備的目的，可見上清液輸送泵屬于保安負荷，應做為一級負荷中特別重要負荷考慮，需要設置應急電源。

2 應急電源的類別

應急電源應該采用獨立于正常公用電網電源的各種電源，如柴油發電機組、蓄電池等，或者兩個供電線路能保證不同時中斷的專用饋電線路，或者用戶設置的不并網運行的自備電源。

由于現代電網的并網運行，工程應用中的電網很難提供專用饋電線路，即使能夠提供，對于企業級別的工廠用戶來說建設投資和運行費用較高，另外此類工廠用戶的用電點存在小容量、分散式的特點，不可能采用多條專用饋電線路，如果采用工廠級別公用母干線的應急供電方式，反而會做不到專線專用。各種應急負荷的性質和應急啟動時間也存在差別，目前有根據應急負荷的性質和應急啟動時間劃分不同應急供電系統的做法，所謂集中式應急供電方式，一定程度上解決了同類性質的應急負荷的多點、分散的問題，但是性質不同的應急負荷同樣存在需要多條專線的問題。

用戶自備電源設置條件苛刻，需結合工藝、周邊環境、經濟技術諸多因素，綜合考慮，一般不鼓勵使用。

柴油發電機組在企業工廠設置廣泛，運行經驗豐富，一般用于大容量應急電源系統，需設置專用柴油發電機房，備用狀態時要定期進行維護保養，運行初期需要很好的解決并網問題，運行過程中噪音大，空氣污染嚴重，應急切換時間在20 s以內。

工業鉛酸式蓄電池目前廣泛應用于靜態交流不停電電源裝置中，作為電/化學能的重要儲能元件，從最初的富液開口式發展到目前的全密封免維護的閥控式，工藝技術日益完善，電池性能大大提升，目前已經廣泛用于各個領域的應急交/直電源系統，是一種日臻完善的靜態無公害電源裝置，根據《電力工程直流系統設計技術規程》7.10.2條，一般小于200 Ah的小容量可以做成成套直流電源裝置，某公司生產的經消防認證的EPS容量最大可達300 kVA，其體積小，結構緊湊，不需要設置專用房間，可布置在配電室、中控室內，由于裝置中設置了整流環節，所以不存在電源并列問題，應急切換時間根據用電負荷性質和要求可以做到0.1～0.25 s甚至2～10 ms。

3 工程設計

本工程上清液輸送泵配備兩臺，一用一備，每臺功率37 kW，要求事故狀態工作時間為15 min。根據以上分析結合工程實際特點，決定選用適合電機負荷的靜態交流不停電電源裝置EPS，切換時間0.1～0.25 s，運行時間30 min即可。為降低選用電源裝置的容量及啟動過程中對電網的沖擊，選用可變頻三相應急電源，本次設計選型為某公司的YJS/P系列，容量可以按照負載容量的1.1倍選擇，參照樣本可選標準容量為45 kW的EPS。其工作原理及接線如圖1所示。

圖1 YJS/P系列EPS單逆變單負荷一用一備原理及接線

原理描述：EPS系統的兩路正常三相輸入電源分別接自車間變電所的兩段～0.4 kV母線，當其中至少一路輸入電源正常時，經過雙電源切換裝置后，KM1吸合，整流后提供給逆變器直流電源，逆變成交流電源后接入負載電機，通過主備轉換控制實現工作/備用電機的切換，同時，在雙電源切換裝置后端充電器對電池組進行浮充電；如果正常電源均失電或者低于母線標稱電壓一定值后(根據電機頻繁啟動與否取母線標稱電壓的90%或85%)，KM4吸合，由電池組提供逆變器直流電源，逆變后的交流電源通過變頻裝置，頻率可以由零逐步升至50 Hz，從而完成電機負載的變頻啟動。電機可以就地/遠方控制，就地/遠方轉換開關設置在EPS機柜面板上，在負載調試及檢修階段，選擇就地控制方式，可以人工操作現場控制箱+AC108/+AC109，此時遠方控制失效，但遠程可以監視電機運行狀態；負載正常生產運行時，選擇遠方控制方式，由遠方信號自動控制負載的運行，并將狀態上傳至EPS機柜，遠方信號可以來自工藝流程中某個聯鎖信號，也可以為中控室內手動操作按鈕，即手/自動狀態選擇，手/自動轉換開關設置在EPS機柜面板上。

4 使用中的問題

該工程設計中為EPS機柜設置專用EPS機柜室，為其通風散熱考慮，室內設置空調，其他房間要求同控制室要求。安全驗收評價部門提出，EPS機柜室未按DL5027- 93《電力設備典型消防規程》7.5.5條規定執行，提出部門認為該室存在硫酸蒸汽及殘留氫氣，室內電氣設備、線路需要考慮防腐防爆問題。設計人員認為提出單位對全密封免維護閥控鉛酸蓄電池的工藝結構了解不夠，其實在正常維護操作過程中，全密封免維護閥控鉛酸蓄電池不需要加酸補液，不會逸出氫氣和硫酸蒸汽，與固定式鉛酸蓄電池或防酸隔爆式蓄電池不可相提并論；另外本工程EPS機柜容量遠小于200 Ah，參照《電力工程直流系統設計技術規程》8.1.2條“直流電源成套裝置可布置在電氣控制室內”的做法，EPS機柜室內電氣設計可以不考慮防腐防爆問題。

5 結論

目前EPS電源廣泛應用于工業、民用的各個領域，極大的保證了電源的可靠性，擔負著大型關鍵設備的保護和避免人員傷亡的重任。在小容量應用時，占地少，操作維護工作簡單，污染少，是一種很值得推廣的應急電源。

[1] 中國航空工業規劃設計研究院.工業與民用配電設計手冊(第3版)[M].北京：中國電力出版社，2005.

[2] 《工廠常用電氣設備手冊》編寫組.工廠常用電氣設備手冊(第2版)[M].北京：中國電力出版社，2002.

[3] 電力工程直流系統設計技術規程，DL/T5044—2004[S].

[4] 供配電系統設計規范，GB 50052—2009[S].

[5] 電力設備典型消防規程，DL 5027—1993[S].

ApplicationandAnalysisofEPSintheFieldofNon-ferrousMetals

LIU Zhi-yuan
(Electrical and Automation Department, China ENFI Engineering Corporation, Beijing 100038, China)

The paper completely introduces all kinds of electric sources for safety service and their characteristics, combing an actual application to choose the suitable one, analyses design requirements for the cabinet room including batteries according to codes and regulations.

electric sources for safety services； battery

2014-01-22

劉志遠(1977-)，女，河北徐水人，工程師，碩士研究生，主要從事供配電設計工作。

TN86

A

1003-8884(2014)02-0027-02