EPS在消防工程設計中的應用

楊文娟 / 張　亮 / 王　鋒

(中國五洲工程設計集團有限公司，北京 100053)

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EPS在消防工程設計中的應用

0引言

近年來，建筑物火災事故頻發，給人民生命財產安全帶來了重大損失。GB 50016-2014《建筑設計防火規范》[1]的出臺使得對消防配電系統的要求越來越嚴格，保證消防配電系統能正常安全運行的消防應急電源也越來越引起人們的高度重視。

GB 50052-2009《供配電系統設計規范》[2]指出以下電源可作為應急電源：獨立于正常電源的發電機組、供電網絡中獨立于正常電源的專用饋電線路、蓄電池及干電池。

在民用建筑及一些中小型工業建筑中，由于從市政供電網絡中取得獨立于正常電源的專用饋電線路難度大且費用高，因此一般會采用自備應急電源作為消防應急電源，目前較為常見的是獨立于正常電源的柴油發電機組和EPS(Emergency Power Supply)。EPS具有占地面積較小、響應速度較快、沒有可燃油料、不排氣、不排煙、無振動、噪音小等優點，被廣泛用作消防設備的應急電源。

1EPS概述

1.1EPS的系統組成及工作原理

EPS是滿足消防行業特殊要求的應急電源，由充電器、逆變器、蓄電池、隔離變壓器、切換開關、監控器和顯示器、保護裝置及機箱等組成。它是一種能夠把蓄電池的直流電逆變成交流電的應急電源，適用于為允許中斷供電時間>0.25s的用電負荷供電。當市電正常時，由市電經過靜態開關互投裝置給負載供電，同時充電器給備用電池進行智能充電；當市電斷電或不在設備要求范圍內時，由控制器提供逆變信號來啟動逆變電源，同時靜態開關互投裝置將立即投切至逆變器輸出從而繼續提供正弦波交流電，市電電壓正常后恢復市電供電。

1.2EPS的特點

EPS是一種靜態應急電源，它具備以下特點：

1)消防聯動控制功能：當接收到消防聯動控制信號時，切換到預先設定的聯動控制功能。

2)手動和自動應急轉換功能：自動狀態時主電源運行，主電源異常時切換為應急逆變電源供電，手動應急時切換到應急電源供電且不受主電源的影響，正常運行時設定為自動狀態。

3)強制運行啟動開關功能：在緊急情況下，打開強制運行啟動開關后由應急電源提供供電，并取消電池低電壓保護功能直至蓄電池能量耗盡。

4)智能數字化控制技術：采用高速微控制器和可編程邏輯器件來實現電路控制、參數設定與運行管理，先進的自檢和自偵測功能，可對電路板上所有獨立電路的連接進行故障分析，經數碼轉換后的純正弦波電壓可確保系統超穩定運行。

5)優越的負載特性：能承受0～100%的負載躍變，保護輸出穩定可靠。

6)完善的保護功能：具備輸入/輸出過欠壓保護、輸入浪涌保護、相序保護、電池過充放保護、輸出過載短路保護、高溫保護等多種系統保護和報警功能。

7)高性能的動態特性：采用瞬時控制方式和有效值反饋等多種反饋控制，既實現了高動態調節，又減小了輸出電壓失真度。

8)采用獨立整流充電器，具備智能化的電池管理：可根據用戶的電池配置自動調整電池的充電參數，并根據供電環境對電池進行均充/浮充轉換、溫度補償充電及放電管理，延長了電池的使用壽命且減小管理負擔。

9)具有標配件電池巡檢模塊：可對單節電池的參數進行測量，并顯示在顯示板上。若電池發生故障應立即報警并通知管理員。

10)智能偵測功能：該系統的微處理器實時對所有的電源、斷路器、熔斷器及所有的電路工作狀態進行在線偵測，如有故障立即啟動保護措施并通知管理員。

11)智能通訊：采用的RS485通訊接口能真正實現多用途通訊和遠程監視。對可選的干接點接口采用無源接點的方式實現對EPS的狀態監控。

1.3EPS的分類

根據所帶負載的種類可將EPS大致歸納為以下三種：

1)單相EPS應急電源

如圖1所示的單項EPS應急電源是專門為照明系統用電而設計的，它是為消防應急照明、消防疏散照明提供集中供電的電源設備。

圖1　單相EPS應急電源原理圖

2)三相EPS應急電源

如圖2所示的三相EPS應急電源是專門為消防應急照明、消防疏散照明、小型消防水泵、電機、空調等設備提供供電的電源設備。

圖2　三相EPS應急電源原理圖

3)混合型EPS應急電源

如圖3所示的混合型EPS應急電源是專門為各種混合用電系統而設計的，它是為消防應急照明、消防疏散照明、消防電梯、消防水泵等設備提供集中供電的電源設備。適用于照明、動力供電設施或一級負荷其他應急供電設備，可解決照明系統與電機負載的應急供電及啟動過程對設備的沖擊。

圖3　混合型EPS應急電源原理圖

1.4EPS的選擇

1)選擇供電時間

EPS的應急供電時間一般為60min、90min、120min三種，在選用時需符合JGJ 16-2008《民用建筑電氣設計規范》[3]中規定的各類消防用電設備在火災發生期間最少持續供電時間的要求。

2)選擇容量

依據《工業與民用配電設計手冊》[4]可知，選用EPS的容量必須同時滿足以下條件：

圖4　某建筑物應急照明配電箱系統圖

圖5　某建筑物EPS配電箱系統圖

(1)負載中最大的單臺直接啟動的電機容量只占EPS容量的1/7以下。

(2)EPS容量應是所供負載中同時工作容量總和的1.1倍以上。

(3)直接啟動風機、水泵時，EPS容量應為同時工作的風機、水泵容量的5倍以上。

(4)若風機、水泵為變頻啟動，則EPS的容量為同時工作的電機總容量的1.1倍。

(5)若風機、水泵采用星-三角降壓啟動，則EPS容量應為同時工作的電機總容量的3倍以上。

2EPS應用實例

2.1單相EPS應用實例

以某建筑物的照明系統為例，該建筑物內走廊、配電間等場所的消防應急照明供電的工作電源引自廠區內一臺變壓器的低壓配電屏，備用電源來自安裝在本照明配電箱內的EPS。根據相關規范及設計手冊要求，備用照明在火災時繼續工作的最小持續供電時間為180min，故選用容量為0.5kW且持續供電時間≥180min的EPS。其應急照明配電箱系統圖見圖4。

2.2混合型EPS應用實例

以某建筑物為例，該建筑物由市政引來一路工作電源，建筑物內的消防應急照明、排煙風機、電動排煙窗等消防設備的備用電源由EPS提供。根據實際情況及規范要求，選用容量為80kW且持續供電時間≥180min的EPS。其配電箱系統圖見圖5。

3結束語

EPS具有運行靈活、供電可靠性高的優點，既可以根據需要在工程中進行集中設置，也可以分散就地設置，適用于容量不大的消防設備，因此在工程設計中得到了廣泛的應用。在具體設計中，需要結合具體工程實際需求，擬定多個可選擇的方案，并通過技術經濟比較來確定合理的EPS建設方案。

參考文獻

[1]GB 50016-2014 建筑設計防火規范[S].北京：中國計劃出版社， 2015.

[2]GB 50052-2009 供配電系統設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2010.

[3]JGJ 16-2008 民用建筑電氣設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2009.

[4]工業與民用配電設計手冊[M].北京：中國電力出版社，2005.

Application of EPS in the Fire Protection Design

Yang Wenjuan / Zhang Liang / Wang Feng

楊文娟 / 張亮 / 王鋒

(中國五洲工程設計集團有限公司，北京 100053)

摘要EPS依托其占地面積較小、響應速度較快等優勢，被廣泛用作消防設備供電的應急電源。現總結EPS的工作原理、特點、分類及選擇條件，通過兩個應用實例說明如何結合具體工程實際需求合理選擇EPS設備。

關鍵詞EPS消防應急電源柴油發電機

AbstractEPS is wildly utilized as fire emergency power supply because of its small footprint and fast response characteristics.The working principle,characteristics,classification and selection criteria of EPS are summarized, and the equipment choosing principle that combine with the actual needs of the specific project is illustrated through two application examples.

Keywordsemergency power supply, fire emergency power supply, diesel generator