EPS在消防工程设计中的应用

杨文娟 / 张　亮 / 王　锋

(中国五洲工程设计集团有限公司，北京 100053)



EPS在消防工程设计中的应用

0引言

近年来，建筑物火灾事故频发，给人民生命财产安全带来了重大损失。GB 50016-2014《建筑设计防火规范》[1]的出台使得对消防配电系统的要求越来越严格，保证消防配电系统能正常安全运行的消防应急电源也越来越引起人们的高度重视。

GB 50052-2009《供配电系统设计规范》[2]指出以下电源可作为应急电源：独立于正常电源的发电机组、供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路、蓄电池及干电池。

在民用建筑及一些中小型工业建筑中，由于从市政供电网络中取得独立于正常电源的专用馈电线路难度大且费用高，因此一般会采用自备应急电源作为消防应急电源，目前较为常见的是独立于正常电源的柴油发电机组和EPS(Emergency Power Supply)。EPS具有占地面积较小、响应速度较快、没有可燃油料、不排气、不排烟、无振动、噪音小等优点，被广泛用作消防设备的应急电源。

1EPS概述

1.1EPS的系统组成及工作原理

EPS是满足消防行业特殊要求的应急电源，由充电器、逆变器、蓄电池、隔离变压器、切换开关、监控器和显示器、保护装置及机箱等组成。它是一种能够把蓄电池的直流电逆变成交流电的应急电源，适用于为允许中断供电时间>0.25s的用电负荷供电。当市电正常时，由市电经过静态开关互投装置给负载供电，同时充电器给备用电池进行智能充电；当市电断电或不在设备要求范围内时，由控制器提供逆变信号来启动逆变电源，同时静态开关互投装置将立即投切至逆变器输出从而继续提供正弦波交流电，市电电压正常后恢复市电供电。

1.2EPS的特点

EPS是一种静态应急电源，它具备以下特点：

1)消防联动控制功能：当接收到消防联动控制信号时，切换到预先设定的联动控制功能。

2)手动和自动应急转换功能：自动状态时主电源运行，主电源异常时切换为应急逆变电源供电，手动应急时切换到应急电源供电且不受主电源的影响，正常运行时设定为自动状态。

3)强制运行启动开关功能：在紧急情况下，打开强制运行启动开关后由应急电源提供供电，并取消电池低电压保护功能直至蓄电池能量耗尽。

4)智能数字化控制技术：采用高速微控制器和可编程逻辑器件来实现电路控制、参数设定与运行管理，先进的自检和自侦测功能，可对电路板上所有独立电路的连接进行故障分析，经数码转换后的纯正弦波电压可确保系统超稳定运行。

5)优越的负载特性：能承受0～100%的负载跃变，保护输出稳定可靠。

6)完善的保护功能：具备输入/输出过欠压保护、输入浪涌保护、相序保护、电池过充放保护、输出过载短路保护、高温保护等多种系统保护和报警功能。

7)高性能的动态特性：采用瞬时控制方式和有效值反馈等多种反馈控制，既实现了高动态调节，又减小了输出电压失真度。

8)采用独立整流充电器，具备智能化的电池管理：可根据用户的电池配置自动调整电池的充电参数，并根据供电环境对电池进行均充/浮充转换、温度补偿充电及放电管理，延长了电池的使用寿命且减小管理负担。

9)具有标配件电池巡检模块：可对单节电池的参数进行测量，并显示在显示板上。若电池发生故障应立即报警并通知管理员。

10)智能侦测功能：该系统的微处理器实时对所有的电源、断路器、熔断器及所有的电路工作状态进行在线侦测，如有故障立即启动保护措施并通知管理员。

11)智能通讯：采用的RS485通讯接口能真正实现多用途通讯和远程监视。对可选的干接点接口采用无源接点的方式实现对EPS的状态监控。

1.3EPS的分类

根据所带负载的种类可将EPS大致归纳为以下三种：

1)单相EPS应急电源

如图1所示的单项EPS应急电源是专门为照明系统用电而设计的，它是为消防应急照明、消防疏散照明提供集中供电的电源设备。

图1　单相EPS应急电源原理图

2)三相EPS应急电源

如图2所示的三相EPS应急电源是专门为消防应急照明、消防疏散照明、小型消防水泵、电机、空调等设备提供供电的电源设备。

图2　三相EPS应急电源原理图

3)混合型EPS应急电源

如图3所示的混合型EPS应急电源是专门为各种混合用电系统而设计的，它是为消防应急照明、消防疏散照明、消防电梯、消防水泵等设备提供集中供电的电源设备。适用于照明、动力供电设施或一级负荷其他应急供电设备，可解决照明系统与电机负载的应急供电及启动过程对设备的冲击。

图3　混合型EPS应急电源原理图

1.4EPS的选择

1)选择供电时间

EPS的应急供电时间一般为60min、90min、120min三种，在选用时需符合JGJ 16-2008《民用建筑电气设计规范》[3]中规定的各类消防用电设备在火灾发生期间最少持续供电时间的要求。

2)选择容量

依据《工业与民用配电设计手册》[4]可知，选用EPS的容量必须同时满足以下条件：

图4　某建筑物应急照明配电箱系统图

图5　某建筑物EPS配电箱系统图

(1)负载中最大的单台直接启动的电机容量只占EPS容量的1/7以下。

(2)EPS容量应是所供负载中同时工作容量总和的1.1倍以上。

(3)直接启动风机、水泵时，EPS容量应为同时工作的风机、水泵容量的5倍以上。

(4)若风机、水泵为变频启动，则EPS的容量为同时工作的电机总容量的1.1倍。

(5)若风机、水泵采用星-三角降压启动，则EPS容量应为同时工作的电机总容量的3倍以上。

2EPS应用实例

2.1单相EPS应用实例

以某建筑物的照明系统为例，该建筑物内走廊、配电间等场所的消防应急照明供电的工作电源引自厂区内一台变压器的低压配电屏，备用电源来自安装在本照明配电箱内的EPS。根据相关规范及设计手册要求，备用照明在火灾时继续工作的最小持续供电时间为180min，故选用容量为0.5kW且持续供电时间≥180min的EPS。其应急照明配电箱系统图见图4。

2.2混合型EPS应用实例

以某建筑物为例，该建筑物由市政引来一路工作电源，建筑物内的消防应急照明、排烟风机、电动排烟窗等消防设备的备用电源由EPS提供。根据实际情况及规范要求，选用容量为80kW且持续供电时间≥180min的EPS。其配电箱系统图见图5。

3结束语

EPS具有运行灵活、供电可靠性高的优点，既可以根据需要在工程中进行集中设置，也可以分散就地设置，适用于容量不大的消防设备，因此在工程设计中得到了广泛的应用。在具体设计中，需要结合具体工程实际需求，拟定多个可选择的方案，并通过技术经济比较来确定合理的EPS建设方案。

参考文献

[1]GB 50016-2014 建筑设计防火规范[S].北京：中国计划出版社， 2015.

[2]GB 50052-2009 供配电系统设计规范[S].北京：中国计划出版社，2010.

[3]JGJ 16-2008 民用建筑电气设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[4]工业与民用配电设计手册[M].北京：中国电力出版社，2005.

Application of EPS in the Fire Protection Design

Yang Wenjuan / Zhang Liang / Wang Feng

杨文娟 / 张亮 / 王锋

(中国五洲工程设计集团有限公司，北京 100053)

摘要EPS依托其占地面积较小、响应速度较快等优势，被广泛用作消防设备供电的应急电源。现总结EPS的工作原理、特点、分类及选择条件，通过两个应用实例说明如何结合具体工程实际需求合理选择EPS设备。

关键词EPS消防应急电源柴油发电机

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