常用应急电源的特点

EPS UPS 柴油发电机等应急电源的使用
1、 应急电源的应用范围
有关电气规程和国家标准规定，一类高层建筑应按一级负荷供电。
一级负荷供电的一般为：电视台、广播电台、民用机场、火车站、银行、县（区）级以上医院、市
（地区）及以上气象台、重要办公建筑、高等院校和科学院的重要实验室，大型博物馆以及计算中心等。

一级负荷，要求供电系统无论是正常运行还是发生事故时，都能保证其连续供电。因此对一级负荷，
应由两个独立的电源供电，并按生产的需要和允许停电的时间，采用双电源自动或手动切换，或采用双
电源分组同时供电的接线，一般情况下，还应有应急电源作备用。如果一级负荷不大，则可采用蓄电池、
自备发电机等设备，或者从邻近的单位取得第二个独立电源。这里所说的两个“独立电源”，是指其中任
一个电源发生故障或停电检修时，而不致影响另一个电源继续供电。

应急电源的应用范围：
·消防设施用电：消防水泵、消防电梯、防排烟设施、火灾自动报警系统、应急照明、电动防火门等。
·保安设施用电：防盗信号电源、事故应急照明、道路照明。
·大中型电子计算机系统电源。
·高级宾馆、重要办公大楼、商业金融大厦的中央控制室及计算机管理系统。
·具有重要政治、经济意义的部分电力和照明用电。
2、 常用应急电源
常用的应急电源包括：独立于正常电源的发电机组、供电网络中有效独立于正常电源的电池组。
由于柴油发电机的容量较大，可并机运行且持续供电时间长，还可独立运行，不与地区电网并列运
行，不受电网故障的影响，可靠性较高。尤其对某些地区常用市电不是很可靠的情况下，把柴油发电机
作为备用电源，既能起到应急电源的作用，又能通过低压系统的合理优化，将一些平时比较重要的负荷
在停电时使用，因此在工程中得到广泛的使用。

但柴油发电机的推广也带来诸多问题：首选是占用面积较大，除发电机组外，还需考虑控制、配电、
油箱等附属设备间，对平面和空间要求较高，加上储油间本身是一个火灾隐患，所以还需对其进行防火
处理。在城市用地日趋紧张的情况下，也应考虑其经济合理性。其次，柴油发电机组带来的噪音、振动、
排烟、通风、防潮、防冻的问题也很严重，这和目前所倡导的环保理念也格格不入，尤其是对环保要求
较高的医院、商业中心及高级商务楼更不合适。再次，柴油发电机组的运行必须是在市电同时失去的情
况下才能启动，严禁和市电并列运行。这样，如果发电机的自启动信号取自10 kV进线侧TV，虽然能
满足消防设备两路电源末端切换的要求，但出现线路故障时，由于市电并未失去，而此时柴油发电机组
也未能启动，这样造成两路电源形同虚设。如果发生火灾，应急电源不能起到相应的作用。在某些场合，
对允许中断时间要求较高的情况下，柴油发电机的启动时间一般在15 s以内，柴油发电机作为应急电源
是不能满足允许中断时间要求的。规程规定：在重要场所的安全照明电源转换时间规定不能超过0.5 s，
而备用照明在证券、银行等场所电源转换时间不能超过1.5 s。故在这种情况下，只能采用蓄电池作为应
急电源，而发电机组只是为了蓄电池投入运行前的过渡期使用，相当于采用了两套应急电源系统，一般
不经济很少采用。

采用蓄电池作为应急电源，主要指允许短时电源中断的应急电源装置（EPS），和不间断电源装置
（UPS）。

蓄电池是一种能量转换装置，充电时将电能转换成化学能而被贮存在蓄电池中，放电时又将化学能
转换成电能供负荷工作。蓄电池充电和放电均为直流，所以变（配）电所蓄电池的充电电源需由交流电
源经整流获得。

蓄电池的基本工作原理为电池通过氧化-还原电化学反应，将电池内活性物质的化学能直接转换为
电能的一种独立直流电源。它是由正极、负极、电解质、隔膜和容器等部分组成。
电池工作时，负极活性物质发生电化学氧化反应，释放出电子，在两极间电位差的作用下，电子由
负极流经外线路传递到正极。正极活性物质则接受电子发生电化学还原反应，同时电解质的离子通过扩
散和迁移，在电池内部传输电流，从而形成一个导电回路，隔膜的作用是把正、负极分隔开，防止发生
短路现象。电池容器可根据使用要求做成圆筒形、长方形等各种形状。

蓄电池是可以再充电并反复使用的电池，它的电极反应有很好的可逆性，放电时消耗的活性物质在
充电时得以恢复。放电时是化学能转变为电能的过程，而充电时是电能转变为化学能的过程，它是一种
化学能、电能相互转换的储能装置。

3、 EPS和UPS、柴油发电机的性能比较
EPS和UPS性能的比较见表1。

从表1可以看出，UPS适合计算机类负载，允许停电时间为ms级，EPS特别适合作为消防设施用
电的应急电源。

EPS和柴油发电机性能的比较见表2。
因此在许多场合，采用EPS取代柴油发电机作为应急电源是可行的。
4、 EPS的应用
EPS既可以采用类同于柴油发电机的配电方案，也可对一些应急负荷要求较高的场所，在配电末端
设置EPS，如图1所示。

无论L1、L2的正常停电或是L1、L2的线路故障，可通过蓄电池组直流储能放电，经过逆变环节
提供交流电源至应急负荷，由于整流环节的存在，因而蓄电池不会向工作电源进线侧反馈，因此不存在
像柴油发电机由于正常线路故障而不能启动的情况。

确定EPS电源容量，首先要使电源容量大于负荷功率，其次要根据不同的负载类型，对大容量的电
动机应考虑电压降对电动机启动的影响，或是增加EPS的容量，或是对电动机负载采取降压启动等方式。

对应急照明，目前采用较多的是独立供电式系统，即每个应急照明灯具自带蓄电池作为备用电源。
建议采用集中供电式系统，在每层配电小室设专用的EPS装置，用于应急照明的供电，应急照明灯具本
身不带蓄电池，正常照明电源故障时，由EPS集中供电。
如果采用EPS集中供电式系统，灯具内部所有复杂的电子线路能够被省略掉。由于EPS电子部分
对整个系统的价格和设备体积影响不大，可以充分设置各种电压、过电流、抗冲击等保护措施，选择较
好的元器件，使用寿命较长，平时的维护成本也能降低很多。

电池容量选择多大才合适，涉及到价格、体积、维护等多种因素，因此不是备用时间越长越好，而
是根据工程规模、性质、负荷的重要程度、相应消防设备在火灾中的使用极限等情况来确定。

电气规程规定：商业楼、展览馆、综合楼、一类建筑的财贸金融楼、图书馆、书库、重要的档案馆、
科研楼、高级宾馆的火灾延续时间应按3 h计算，其他高层可按2h计算。自动喷水灭火系统可按火灾延
续时间1h计算，排烟机在280 ℃时能连续工作时间为30 min，耐火电缆在火灾连续工作时间为90 min。
因此建议：用于消防泵的EPS电池备用时间≥90 min；用于喷淋泵的EPS电池备用时间≥60 min；用于排
烟风机的EPS电池备用时间≥30 min；用于火灾疏散标志的EPS电池备用时间≥20 min；用于火灾备用照
明电池备用时间≥60 min。

以上已考虑了全部失去供电电源而同时又发生火灾的最不利情况。
当前在高层建筑供电可靠性要求越来越高的情况下，对环保要求且趋增加的今天，如果地区电力网
中可靠性较高，柴油发电机连续长时间工作意义不大，用EPS取代柴油发电机作为应急电源也不失为一
种合适的选择。