EPS應急電源
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1. EPS就是后備式UPS 從IEC的定義來說,后備式UPS是市電正常時,由市電向負載供電,當市電出現(xiàn)故障時,由電池組提供能量,經(jīng)逆變器向負載供電。EPS從功能上來說與上述后備式UPS定義符合。但是,說EPS就是后備式UPS,這種說法不科學,有意無意貶低EPS的重要作用。大家知道,常用后備式UPS是小功率范圍,保護對象大多為PC機。由于保護對象非重點,而且市場需求量大,技術含量低,價格競爭激烈,冒牌貨較多,導致產品質量不高,返修率大,給人們留下不良印象,后備式UPS是可有可無的IT業(yè)外設。 而EPS是應急電源,重點在于應急。其真正是“養(yǎng)兵千日,用兵一時”的設備,為了真正應急,可想對EPS的可靠性有很高的期望值。 2. EPS拓撲設計不是簡單的組合 有人認為:EPS(電子部分)=整流/充電器+逆變器+輸出轉換開關(互投裝置)+控制單元等部件就能構成應急電源。不錯,EPS的基本單元是由上述部分組成,但是為了滿足整機可靠性,各基本單元的可靠性如何分配才是最合理呢?下式告訴我們:EPSMTBF=(整流/充電器)MTBF +(逆變器)MTBF +(轉換開關)MTBF +(控制單元)MTBF 從上式可知,EPS整機的MTBF是由各大部件的MTBF疊加而成,因此EPS整體設計就需要詳細研究、分析、計算各大部件的MTBF,提高薄弱部件的MTBF,從EPS整體安全生命周期的需要來配置各大組成部件的安全生命周期. 三、EPS與UPS的異同 1. EPS是UPS的應用發(fā)展 在歐美先進國家,由于并網(wǎng)供電,電力充足,同時供電質量良好,加上用電設備規(guī)范,不會在電網(wǎng)上造成電網(wǎng)污染。因此,許多場合并不建議使用雙逆變在線式UPS,而是推薦使用節(jié)能ECO(ECONOMY CONTROL OPERATION)工作狀態(tài)下的UPS,即平常由市電供應負載,在市電不正常時,再由蓄電池經(jīng)逆變器逆變輸出供電。在歐洲,此類具有節(jié)能工作狀態(tài)的UPS稱作CPS(Center Power Supply),廣泛采用的原因是:雙逆變工作方式的在線UPS,在市電正常時,其AC→DC→AC的能量轉換效率約為90%,而節(jié)能工作狀態(tài)下的UPS(CPS,EPS)在市電正常時,其能量轉換效率高達99%,而且并網(wǎng)市電的可用率可達99.99%以上,即只有0.01%的停電機率,因此使用CPS(EPS)供電,其節(jié)能效果是非常顯著的。同時,EPS的逆變器是處于啟動狀態(tài),但不輸出功率,類似休眠狀態(tài),EPS逆變器比UPS的逆變器連續(xù)輸出功率能大大延長壽命。其實,EPS的高端產品就是休眠狀態(tài)下的UPS。在市電正常時,EPS除了輸電質量不及UPS外,但在市電并網(wǎng)的今天,能滿足大部分用電設備的要求。因此,人們關心節(jié)電這個永恒的主題以及高可靠性兩大因素,大多數(shù)情況下EPS是優(yōu)于UPS的。如果電網(wǎng)質量良好,供電可靠,用電設備規(guī)范,在我國許多場合下有可能用EPS取代雙逆變在線式UPS,而不是用UPS代替EPS。當然,在某些非常關鍵的設備,仍需用雙逆變在線式UPS。
2. EPS與UPS的差別 (1)我國EPS的發(fā)展是起源于電網(wǎng)突發(fā)故障時,為確保電力保障和消防聯(lián)動的需要,它能即時提供逃生照明和消防應急,保護用戶生命或身體免受傷害,其產品技術要求受公安部消防認證監(jiān)督,并接受安裝現(xiàn)場消防驗收。而UPS只是用來保護用戶設備或業(yè)務免受經(jīng)濟損失,其產品技術要求受信息產業(yè)部認證。兩者適用的安全規(guī)范明顯不同,因而具有不同的價值觀。 (2)EPS和UPS均能提供兩路選擇輸出供電,UPS為保證供電優(yōu)質,是選擇逆變優(yōu)先;而EPS是為保證節(jié)能,是選擇市電優(yōu)先。當然兩者在整流/充電器和逆變器的設計指標上是有差異的。 (3)UPS由于是在線式使用,出現(xiàn)故障可以及時報警,并有市電作后備保障,使用者能及時掌握故障并排除故障,不會對事故造成更大的損失。而EPS是離線式使用,是最后一道供電保障,因而其可靠性設計要求更高,不能簡單理解為后備式UPS,否則就把EPS的重要性一筆勾銷了。如果EPS在市電故障時,不能通過蓄電池應急供電,則EPS如同虛設,造成的后果將不堪設想。
UPS供電對象是計算機及網(wǎng)絡設備,負載性質(輸入功率因數(shù))差別不大,所以國標規(guī)定UPS輸出功因為0.8。而EPS供電對象則是電力保障及消防安全,負載性質為感性、容性及整流式非線性負載兼而有之,其輸出功率因數(shù)就不能設定為0.8(EPS國標將規(guī)定其數(shù)值),而且有些負載是停市電后才投入工作的,因而要求EPS能提供很大的沖擊電流,EPS需要輸出動態(tài)特性要好,抗過載能力更強。因此EPS與UPS各組成部分的技術設計指標分配是不同的。 四、EPS系統(tǒng)的總體設計 從前面討論可知,既然了解EPS在實踐中的重要性,因此應根據(jù)不同的使用場合設計高可靠的EPS系統(tǒng),下面提出一種高可靠的設計模式: 1. 提高EPS逆變器供電的可靠性 (1)EPS主機采用一體化線路設計方案,保證各大功能部件的硬件匹配與軟件的協(xié)調。 (2)采用EPS的逆變器處于啟動工作狀態(tài)但不輸出功率。這樣可利用自動檢測軟件對逆變器各工作點進行反復自動巡檢,一有異常,立即報警,及時排除故障隱患。同時,逆變器能隨時跟蹤市電相位,確保快速轉換。(3)采用高可靠的自動切換輸出開關(STS)代替落后的不可靠的磁電式開關,使市電⇌逆變能達到快速可靠的轉換(轉換時間<10ms)。 (4)雙路輸入電源互投裝置可采用磁電式自動/手動轉換開關(ATS),使整個系統(tǒng)的技術指標分配合理化。 2. 提高蓄電池組供電的可靠性 (1)使用設計壽命長,忍受較惡劣環(huán)境的高質量品牌蓄電池。 (2)采用對單節(jié)電池的電壓(均充/浮充)、電流(充電/放電)、電導(內阻)、溫度等參數(shù)進行在線監(jiān)測,當超出預設閾值立即報警,以便對個別電池及時處理。 3. EPS系統(tǒng)綜合參數(shù)監(jiān)測與報警 (1)通過小總線對雙路市電互投裝置、EPS主機靜態(tài)運行參數(shù)、蓄電池單節(jié)電池工作參數(shù)、輸出配電柜運行參數(shù)、狀態(tài)報警信息集中統(tǒng)一顯示,能在本地進行監(jiān)測。 (2)通過網(wǎng)絡總線,將分布式現(xiàn)場總線EPS有關信息上傳至中心監(jiān)控系統(tǒng)。
EPS產品具有以下特點:電網(wǎng)有電時,處于靜態(tài),無噪音;有市電時,小于60db。不需排煙、防震處理, 而且具有無公害、無火災隱患的特點。@ 自動切換,可實現(xiàn)無人值守,節(jié)能,電網(wǎng)供電與EPS電源供電相互切換時間均為0.1~0.25S。 @ 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、風機、辦公自動化設備、應急照明等。 @ 使用可靠、主機壽命長達20年以上。 @ 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所就地設置,減少供電線路。 @ 對于某些功率較大的用電設施,如:消防水泵、風機,EPS還可直接與電機相連變頻啟動后,再進入正常運行狀態(tài),可省去電機的軟啟動和控制箱等設置。 @ 應急備用時間:標準型為60分鐘(有延時接口),可長可短。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有第二路市電,又不便于使用柴油發(fā)電機組的場合,既可以采用類同于柴油發(fā)電機的配電方案,也適用于一些工程在局部重要場合作為末端應急備用電源。
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