摘  要：针对小型化工企业进线电源不能满足消防电源供电要求的现状，比较分析了各种应急电源的优缺点，提出了用EPS作为应急电源的解决方案，并从工程角度给出了EPS各种典型配电方案及选型原则。从实际应用角度看，效果较理想。

关键词：小型化工企业；消防电源；EPS；配电方案；使用效果
 

1  引言   

近年来，个体经济、民营企业发展迅速，其中小型化工企业以其投资少、见效快、转产快的优势在各地区大量出现，成为地区经济发展中的一支重要力量。小型化工企业虽然规模较小，但其生产所需的原材料及产品本身大多是易燃易爆或有毒性，且生产过程多是在高温高压、有毒等条件下进行，极易发生火灾爆炸等群死群伤恶性事故。随着《消防法》的颁布及消防安全管理工作的不断加强，各小化工企业都在按要求不断整改，在原有消火栓系统基础上陆续增设了相关消防设施。如：火灾自动报警系统、消防泵房及疏散应急照明系统等。

消防用电设备对电源的供电可靠性要求较高。《建筑设计防火规范》GBJl6—87中规定：建筑高度超过50米的乙、丙类厂房和丙类库房，其消防用电设备应按一级负荷供电；室外消防用水量超过30L/s的工厂、仓库及室外消防用水量超过35L/s的易燃材料堆场、甲类和乙类液体储罐或储罐区、可燃气体储罐或储罐区的消防用电设备按二级负荷供电。且《供配电系统设计规范》中规定：一级负荷应由两个电源供电；当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。二级负荷的供电系统宜由两回线路供电，在负荷较小或地区供电条件有困难时，二级负荷可由一回6kV及以上专用的架空线或电缆供电。

小型化工企业大多分布在农村，远离城镇，点多面广，分布分散。其供电线路大多为一路l0kV架空线引自地区电网，并为多个企业所共用，并且难以从地区电网获得第二电源。因此无法满足消防电源的供电要求。当发生火灾、电源故障断电时，消防用电设备将因失电而无法正常工作，从而造成重大经济损失和人员伤亡。所以，设计好小型化工企业消防电源，设置在电气上独立于电网的应急电源非常有必要。
 

 2  应急电源类型的确定 

利用具有自启动功能的柴油发电机组作为应急电源。

正常情况下一动力照明负荷及消防用电负荷均由市电供电，当发生火灾且正常电源故障时，柴油发电机组自启动，向消防用电负荷供电。

柴油发电机组因具有容量大、可并机运行、连续供电时间长等特点而被广泛使用，但在具体使用过程中也暴露出了其本身固有的一些问题，主要有：

(1)这种供电方式要求发电机组具有自启动的功能，但停电时机组自起动时间需15秒，因此，只能用于疏散照明、备用照明(转换时间小于或等于15秒)和其它对转换时间要求不高的消防用电设备；而不能用于安全照明(转换时间小于或等于0.5秒)和那些对转换时间要求较高的场所的备用照明。

(2)供电电压不稳、频率不稳、效率低。

(3)过载能力弱，选用备用发电机组容量与负载功率比率一般要1.5：1才行，加大了投资。

(4)排烟中有大量的二氧化硫、噪音特大，有振动，严重影响环保。

(5)需专人看管，定期维护。且辅助设施造价高，后续运行费用多。

(6)存在火灾隐患。因为机组中的油罐本身就是一个火灾隐患，万一失火，后果难以想象。且使用CO₂灭火的费用则越来越高。

(7)占地面积大。在改造或改建项目中，常因总平面位置紧张而难以放置。

利用蓄电池组作为应急电源

蓄电池组有允许短时电源中断(小于0.1～0.2s)的应急电源装置(EPS：Emergency Power Supply)和不间断电源装置(UPS：Uninterruptable Power Sup-ply)两种。EPS和UPS均是采用了IGBT逆变技术和脉宽调制PWM技术。但工作原理和特点不完全相同。

2.1  EPS与UPS工作原理比较

利用UPS作为应急电源，如图l所示。

当市电正常工作时，整流器(RECT)在输出直流的同时向电池组(BATT)充电及向逆变器(INV)供电，逆变器将整流器供给的直流电转换成交流电并通过逆变器静态开关(SSI)供电给负载。当市电异常或整流器故障时，由电池组继续向逆变器供电，逆变器将电池组供给的直流电转换成交流电通过逆变器静态开关供电给负载。由此可见，UPS不论市电是否正常，它都一直由逆变器供电，即按照“市电输入—整流(充电)—逆变—输出”的步骤进行，只有在逆变器故障或过载时才改由静态旁路供电。

UPS在当市电异常转化为电池供电或市电恢复正常后将负载切换至市电时的切换时间均为10ms。因此能满足计算机、自控DCS系统、数据处理系统等不能中断供电的场所。但UPS在电网正常时也工作，故寿命相对较短，一般为8年左右。UPS价格较高，约为同容量的EPS的1.5倍。UPS对环境要求较高，只能放在计算机房或空调房间。

用EPS作为应急电源，如图2所示。

当市电正常时，市电直接对负载供电，同时充电器对电池充电。只有当控制系统检测到市电停电或市电电压过低时，由电池组向逆变器提供直流电，逆变器将电池组供给的直流电转换成交流电向负载供电。

图1   UPS工作原理

图2  EPS工作原理