浅谈蓄电池应急电源工作原理及选型要点
发表时间：2020-09-24T06:15:35.178Z 来源：《中国科技人才》2020年第14期 作者： 赵德俊[导读] 蓄电池应急电源的工作原理，以及如何使用户能够理性的去选择产品。深圳地铁物业管理发展有限公司 广东深圳 518000
摘要：蓄电池应急电源的工作原理，以及如何使用户能够理性的去选择产品。文中详细分析了蓄电池应急电源的构造和工作原理以及带负载时的工作特性和运行参数。
关键词：蓄电池应急电源；工作原理；特性；选型 一、引言
随着社会的发展，建筑技术水平的不断提高，城市的建筑趋向于大规模、高层化发展随之而来，对建筑的供电要求越来越高。社会的信息化，建筑的现代化，使建筑对供电的依赖也越来越大，尤其是一些重要的公共建筑，一旦中断供电，将造成重大的政治影响或经济损失，如果是发生火灾，后果就更不堪设想。所以现行的《高层民用建筑设计防火规范》及《民用建筑电气设计规范》就有严格规定：“一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不致同时受到损坏。一级负荷中特别重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源，常用的应急电源有：（1）于正常电源的发电机组；（2）供电网络中有效地于正常电源的专门供电线路；（3）蓄电池。
多年来，运行经验表明，采用两路电源供电时，若主供电线路停电，则由备用线路供电，采用这种方式虽然简单、可靠，但供电线路复杂。当发生大面积停电事故时，两路电源均可能发生停电事故。因此，应急电源作为于电网之外的备用电源，被广泛应用于各种建筑工程之中。目前，应急电源包括柴油发电机组和蓄电池，近年来，蓄电池应急电源凭借响应快、噪音小、维护简单、清洁，被广泛应用城市轨道交通场所，尤其是被用做消防应急电源。 二、蓄电池应急电源的工作原理
蓄电池应急电源一般简称EPS，是Emergency Power Supply的英文缩写。采用单体逆变技术，?集充电器、蓄电池、逆变器及控制器于一体，系统内部设计了电池检测、分路检测回路，其主要部件的工作原理框图如下所示。
⑴当市电正常时，由市电经过互投装置给重要负载供电，同时进行市电检测及蓄电池充电管理，然后再由电池组向逆变器提供直流能源。在这里，充电器是一个仅需向蓄电池组提供相当于10%蓄电池组容量（Ah）的充电电流的小功率直流电源，它并不具备直接向逆变器提供直流电源的能力。此时，市电经由EPS的交流旁路和转换开关所组成的供电系统向用户的各种应急负载供电。与此同时，在EPS的系统控制器的下，逆变器停止工作处于自动关机状态。在此条件下，用户负载实际使用的电源是来自电网的市电，因此，EPS应急电源也是通常说的，一直工作在睡眠状态，可以有效的达到节能效果。
⑵当市电供电中断或市电电压超限（±15%或±20%额定输入电压）时，互投装置将立即投切至逆变器供电，在电池组所提供的直流能源支持下，用户负载所使用的电源是通过EPS的逆变器转换的交流电源，从而确保了用户负荷电源的可靠性。
⑶当市电电压恢复正常工作时，EPS的系统控制器发出信号对逆变器执行自动关机操作，同时还通过它的转换开关执行从逆变器供电向交流旁路供电的切换操作。此后，EPS经交流旁路供电通路向负载提供市电，同时还通过充电器向电池组充电。 三、如何选配EPS
EPS照明型⑴通常产品特征分为以下三类产品EPS（0.5～10KW）分单路、双路供电输入二种类型，输入电压，220Vac或380Vac，输出电压220Vac，适应于应急照明和事故照明的照明负载，主要有白炽灯、节能灯、荧光灯、金属卤素灯、钠灯等。（2）混合型EPS（2.2～400KW），分单路、双路供电输入二种类型，输入电压380Vac，输出电压380Vac，除可用于应急照明、事故照明，同时也适应于消防电梯、卷帘门、风机、水泵等电感性负载或混合供电。（3）动力型EPS（2.2～400KW）分单逆变单台负载、单逆变单台负载一用一备、双逆
变单台负载一用一备三种类型，输入电压，380Vac，输出电压380Vac，仅为只有一路电源的消防设施或一级负荷中的电动机提供一种可变频的三相应急电源系统，消防行业中的应用有：消防电梯、消防水泵、逃生闸门等。
照明型EPS选配时应注意以下问题：采用分层分散式照明型EPS，一般为1-3KW的48VDC蓄电池系统型，相对每千瓦造价低；采用分层集中式照明型EPS，一般为4-10KW的192VDC蓄电池系统型，相对价高。采用分散式还是集中式EPS供电，应根据楼层电力布线实际情况，一般集中式相对管理方便，优势明显。?普通的应急照明灯具，由于应急照明的功耗是用有功功率P（KW）来标注的，而EPS逆变器的输出功率是用功率因数cosφ=0.8（滞后）时的视在功率S（KVA）来标注的。所以，实际选用EPS的满载输出功率应为：S=P/0.8；应急照明灯具为荧光灯时，启动时存在较大的”启动浪涌”电流，所选用的EPS满载输出功率应为S=（1.3~1.5）P/0.8；应急照明灯具为高压气体灯时
（例：高压钠灯，高压钯灯等），宜选用切换时间小于20ms的EPS产品，因为高压气体灯的供电中断时间超过20ms时，就有可能致使气体灯中的放电电弧”熄灭或中断”，一旦发生放电电弧中断现象，即使马上恢复供电也可能导致长达数分钟的灯具熄灭现象发生。
混合型负载用EPS选配时应注意以下问题：为了正确的选用EPS的输出功率，应首先分别统计电阻性照明负载与电感性机电负载的比例，对于电机负载而言，它的启动电流可能高达5~10倍额定工作电流。为确保电机及EPS本身的安全运行，对这部分电机负载而言，不仅要求所选的EPS输出功率应为6倍以上的电机标称功率。而且，还宜选用其切换时间小于15ms的EPS机型。
动力型EPS选配时应注意以下问题：电机硬启动工作方式，EPS输出功率的选用方案同混合型负载用EPS所述。其优点是不管在市电供电中断时还是在市电恢复正常工作时，EPS均可确保电机的连续运行；其缺点是需选用大功率的EPS，成本较高。选用带软启动功能的电机专用型EPS，市电供电正常时，经交流旁路和转换开关向电机负载供电，与此同时，市电还经充电器向电池组充电。当市电供电中断时，为确保EPS的安全运行，可以利用EPS交流逆变器的“转速自动跟踪”或“瞬间掉电自启动”功能是电机平滑上电，防止在EPS与处于”惯性运动状态”下的电机所产生的自激励电势发生短路故障。可以降低EPS的输出功率和降低投资成本，EPS的输出功率只需选取1.2~1.4倍电机的额定功率就可满足要求。 结语
随着社会的进步和发展，环境要求的不断提高，消防意识也越来越被人们重视。EPS以其特有的优越性已被人们认识并普遍采用，在一个工程中，它可以灵活的运用在消防供电回路末端、个别重要场合等多种情况。在选择应急电源上，不再只局限于柴油发电机了，因为它们各自的特点分别适用于不同的工程，这将为整个社会的安全提供更有力的保障。 参考文献：
[1]《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008? [2]国家标准（消防应急灯具）GB17945-2000
[3]李成章.应急电源用的EPS和UPS电源[J]. 电源世界，2004，（11）：29-33. [4]《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-2005 [5]《供配电系统设计规范》GB50052-2009
