EPS电源与其应用

EPS电源与其应用（共4篇）

EPS电源与其应用 篇1

摘要：针对EPS作为机组油泵应急电源在运行中存在的中断供电、产生高电压、烧坏电气设备等问题, 分析其原因, 并提出合理的解决方案。

关键词：应急电源,存在问题,分析研究,解决措施

0 引言

EPS是一种应急电源产品, 不是长时间性质的备用电源, 它只用于当正常电源故障时, 维持重要负载的供电可靠性, 保证重要负荷在一段时间内或规定时间范围内供电的连续性。在网电正常时, 应急电源向负载转送网电, 同时进行蓄电池充电管理, 逆变单元不工作;接到应急信号, 将网电或应急电 (网电故障时) 强制送至负荷末端;网电发生故障时, 自动转为应急供电。网电恢复或应急信号解除, 应急电源恢复网电工作状态。

1 EPS作为压缩机组油泵应急电源存在的问题

庆阳石化公司是中国石油炼化企业中首次应用EPS给大型压缩机组润滑油泵供电的企业。该公司一联合催化装置、二联合催化重整装置、二联合柴油加氢装置、空分空压站、燃气回收装置共采用5套北京动力源生产的EPS作为机组油泵应急电源。

在2010年9月至2012年4月的数次外网晃电中, 二联合催化重整EPS馈电柜所带重整氢增压机K-202A、K-202B、K-202BC油泵均停电3s, 导致机组工艺联锁停机。为此, 北京动力源专家将EPS芯片逻辑程序的慢速掉电算法由3s改为80ms, 并于2012年5月庆阳石化大检修期间实施完成改造。

2012年12月4日外电网晃电, 引起一联合催化装置EPS馈出线产生高电压, 烧坏EPS显示屏电源、电源指示灯8只;12月6日外电网再次晃电, 二联合EPS馈出线产生高电压, 烧坏电源指示灯11只、电机保护器 (压敏电阻) 8台、控制回路熔断器11只。

2013年11月26日外电网晃电, 引起一联合主风机1#油泵接触器、主风机2#油泵接触器、备用主风机1#油泵接触器、备用主风机2#油泵接触器、气压机1#油泵接触器、气压机2#油泵接触器主触头烧坏。

2 EPS的应急供电原理

2.1 一联合催化EPS

一联合催化EPS供电原理如图1所示。压缩机1#油泵、2#油泵分别由0.4k V I段和0.4 k V II段供电, 1#、2#油泵互为备用。市电正常时, EPS处于热备用状态;0.4k V I段、II段同时失电时, EPS通过后端ATS双电源互投装置给油泵供电, 满足油泵连续运行30min。

2.2 二联合重整、加氢EPS

正常情况下, EPS转供0.4 k V某一段电源 (I段或II段) 给所有油泵供电;I段 (II段) 故障时, 通过前端双电源互投装置AST, 由EPS转供0.4 k V II段 (I段) 电源给所有油泵供电;I段、II段同时发生故障时, EPS的逆变器向负载供电, 满足油泵连续运行60min。

2.3 空分空压站、燃气回收EPS

空分空压站、燃气回收EPS供电原理如图3所示。压缩机油泵电源均由0.4 k V II段提供, 0.4k V II段失电后, EPS通过后端ATS双电源互投装置给油泵供电, 满足油泵连续运行30min。

3 市电掉电切换流程

(1) 快速掉电算法。根据交流采样点的瞬时值, 78μs中断中采样一次, 一个交流周期共采样256个点, 约20ms, 利用瞬时值检测判断, 能够在2.5ms以内完成市电的掉电检测, 判断出市电故障, 置切换标志, 迅速切换至逆变输出。整个切换流程从市电供电切换至逆变供电, 用时3ms。此方法检测速度快, 精度高, 但是要求比较严格, 必须在保证市电电压与逆变电压同步的情况下, 才能应用。

(2) 慢速掉电算法。计算交流采样点一个周期的有效值, 进行加权平均, 从平方和计算出有效值需要39ms。根据有效值判断市电异常计数值400次, 主函数循环一次6~8ms, 所以判断市电异常需要时间400× (6~8ms) =2.4~3.2s。根据有效值判断市电正常计数值2000次, 主函数循环一次6~8ms, 所以判断市电正常需要时间2000× (6~8ms) =12~16s。

两种算法流程同时起作用, 出口相同, 不论哪个流程起作用, 都是同一个变量输出, 即市电正常还是异常, 然后根据切换逻辑, 进行切换动作。切换流程如图4所示。

4 问题分析

4.1 中断供电3s

二联合重整EPS在晃电过程中表现出3s的供电中断现象, 经分析, 在晃电条件下, 市电会发生频率及相位的跳变, EPS由于跟踪不上电网频率而进入慢速掉电算法, 慢速掉电算法的时间为2.4s~3.2s;而EPS前端双电源切换装置ATS在任意一相电压跌至170V左右, 就会进行自动切换, ATS从主用到备用的切换时间为5s;在此过程中, 由于EPS进入了慢速掉电算法, 只能在3 s后投入逆变电源, 故负载电机会断电3s。电网晃电模拟如图5所示。

4.2 产生高电压

逻辑程序的慢速掉电算法由3s改为80ms后, 继续保留了3ms快速切换的特点, 正常条件下, 程序可进入快速掉电算法, 通过可控硅搭接实验快速切换。

但是若前端ATS没有检测到低电压而发生切换, 晃电时快速切换开关又因为不同步进入慢速掉电算法, 切换时逆变器无法及时和市电脱离。在后端负载轻载或空载的条件下, 切换瞬间由于电网频率和相位发生跳变, 容易发生变压器电感和电容谐振。仿真实验结果如图6所示, 仿真时长1s, 轻载时能谐振出最高幅值高达2000V、持续时长约500ms的谐振电压, 这种能量足以造成后端低压电器损坏。

4.3 烧坏接触器

气压机1#、2#油泵电机功率37k W, 接触器选用A-95型;主风机1#、2#油泵电机功率30 k W, 接触器选用A-75型;备用主风机1#、2#油泵电机功率22k W, 接触器选用A-50型。从设备选型看, 接触器完全能够满足要求。一联合EPS容量为300k VA, 大电网停电后, EPS所带负载为178k W, 在低油压情况下, 6台油泵同时启动时的启动电流约2380A。EPS带多台电动机且都同时启动时, EPS的容量应遵循如下原则:

EPS容量=变频启动电动机功率之和+软启动电动机功率之和×2.5+星三角启动机功率之和×3+直接启动电动机之和×5倍。

因此, 一联合EPS只能供最大60k W的负载同时启动。

EPS所带的6台油泵同时启动时, EPS输出电压由380V降落到200V左右, 根据P=1.732U×I×cosΦ, 电压降低的倍数与电流升高倍数相同, 所以, 电动机的电流升高到1.9倍, 即流过接触器主触头电流增大到1.9倍。而当电压降低到200V左右时接触器失压脱扣, EPS输出电压又恢复到380V。接触器如此反复吸合、断开大电流, 是烧坏接触器主触头的直接原因。

5 改进措施

(1) 将逻辑程序后关闭慢速掉电算法, 程序修改为市电切换逆变或逆变切换市电间隔11ms。当判断市电不在正常范围内时, 无论同步与否, 关掉市电输出可控硅, 11ms后接通逆变输出可控硅, 使市电和逆变完全脱离, 既防止晃电跳频跳相时搭接过程引发的EPS并联谐振, 又杜绝慢速掉电算法运算过程中的停电3s。改造后实验波形如图7所示:

(2) 拆除搭接可控硅, 增加阻尼电阻, 防止异常切换因逆变输出电压和电机旋转产生的残余电压谐振造成的输出过压现象。在EPS设备逆变输出变压器的滤波电容上增加50mΩ/200W阻尼电阻, 形成阻容滤波电路, 如图8所示。

EPS电源与其应用 篇2

EPS为英文“Emergency Power Supply”的缩写, 译为中文为应急电源。EPS是应急电源的通用词。用于消防应急照明时EPS属于消防应急灯具的一部分, 必须按GB17945-2000《消防应急灯具》标准执行。

1 EPS电源的特点

EPS应急电源为应用逆变技术, 采取CPU控制、数字化电路、高集成度电子元件生产出的高科技环保型产品, 为一、二级负荷和特别重要用电设备及消防设施、应急照明等提供第二或第三电源。可以消防联动, 也可实现远程或楼宇智能监控, 且其启动时间0.1S, 大大小于柴油发电机组的启动时间。

1.1 电网有电时, 处于静态, 无噪音;

有市电时, 小于60db。不需排烟、防震处理。而且具有无公害、无火灾隐患的特点。

1.2 自动切换, 可实现无人值守, 节能, 电网供电与EPS电源供电相互切换时间均为0.1~0.25S。

1.3 带载能力强, EPS适应于电感性、电容性、

及综合性负载的设备, 如电梯、水泵、风机、办公自动化设备、应急照明等。

1.4 使用可靠、主机寿命长达20年以上。

1.5 适应恶劣环境, 可放置于地下室或配电

室, 甚至建筑竖井里可以紧靠应急负荷使用场所就地设置, 减少供电线路。

1.6 对于某些功率较大的用电设施, 如:

消防水泵、风机, EPS还可直接与电机相连变频启动后, 再进入正常运行状态, 可省去电机的软启动和控制箱等设置。

1.7 应急备用时间:标准型为60min (有延时接口) , 可长可短。

2 EPS电源的工作原理

应急电源采用单体逆变技术, 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。

2.1 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的逻辑控制板的调控下, 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的效果。

2.2 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的支持下, 此时, 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, 而不是来自市电。

2.3 当市电电压恢复正常工作时, EPS的控制

中心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在经交流旁路供电通路向负载提供市电的同时, 还通过充电器向电池组充电。

3 几种应急电源的比较

3.1 柴油发电机组。

柴油发电机组是目前大部分工程所采用的, 其优点是柴油发电机的容量较大, 可并机运行且连续供电时间长;缺点也比较明显, 影响环保、需要设置专门发电机房, 设计难度大、日常维护费用高等。

3.2 UPS。

不间断电源装置 (UPS:Uninterruptable Power System) 优点是安全、安装简便, 且可以不间断供电, 所以, UPS广泛应用于计算机、程控交换机、数据处理系统、医疗诊断仪及精密电子仪等不能中断供电的场所;缺点是只要开机, 就连续不间断的工作, 因此, 寿命相对较短, 一般为8年左右。价格却是同容量的EPS的1.5倍。UPS对使用环境要求也很高, 只能放在计算机房或空调房间。

4 EPS电源的应用

EPS在使用中可以部分地代替柴油发电机。凡是用于应急供电的场合均可以用EPS代之, 但如需长时间供电则EPS有一定困难, 还是用柴油发电机有优势。所以EPS定位为应急电源, 而柴油发电机通常为备用电源。

4.1 作为第二路电源, 就地设置EPS;

此种方案适用于小型工程, 既不能从市政取得第二电源, 单独设置柴油发电机房又不经济, 因此最好采用此方法。以本人设计的深圳一派出所的改造工程为例, 由于场地限制没有地下室, 但有应急照明、消防泵及电梯等, 按规范要求这些设备需要双电源供电, 且需末端切换。考虑到所需备用容量不大且场地条件限制, 设置柴油发电机组不经济, 经与甲方协商笔者在水泵房设一台EPS应急电源, 带消防水泵、电梯及应急照明等负荷。经过施工、调试, 运行情况很好, 且此种方案还减少了因末端切换所需的电缆, 既经济又方便。

4.2 作为第二路电源与变电所相连;此种方案

适用于较大工程, 各风机、水泵、电梯及其他消防设备的数量多的情况。采用此方案建议根据实际情况, 比较发电机组与EPS电源哪种方案更经济合理。EPS电源前期投资较大, 发电机组后期维护费用较多。

4.3 我们在选择EPS应急电源时, 容量计算很关键, 下面是EPS应急电源的几种容量计算方法。

(1) 当EPS带多台电动机且都同时启动时:EPS容量=带变频启动电动机功率之和+带软启动电动机功率之和×2.5+带星三角启动电动机功率之和×3+直接启动电动机功率之和×5。

(2) 当EPS带多台电动机且都分别单台启动时 (不是同时启动) :EPS容量=各个电动机功率之和, 但必须满足以下条件:

a.上述电动机中直接启动的最大的单台电动机功率是EPS容量的1/7;

b.星三角启动的最大的单台电动机功率是EPS容量的1/4;

c.软启动的最大单台电动机功率是EPS容量的1/3;

d.变频启动的最大的单台电动机功率不大于EPS的容量;

e.如果不满足上述条件, 则应按上述条件中的最大数调整EPS的容量, 电动机启动时的顺序应为直接启动的在先, 其次是星三角启动, 再是软启动, 最后是变频启动。

(3) EPS带混合负载时:EPS容量=所有负载总功率之和, 但必须满足以下条件, 若不满足, 则按其中最大的容量来确定EPS的容量。

a.负载中直接同时启动的电动机功率之和是EPS容量的1/7;

b.负载中星三角同时启动的电动机功率之和是EPS容量的1/4;

c.软启动的电动机功率之和是EPS容量的1/3;

d.变频启动的电动机功率之和不大于EPS的容量;

e.同时启动的电动机当量功率之和不大于EPS的容量。

电动机当量功率=变频且同时启动电动机功率之和+带软启动且同时启动电动机功率之和×2.5+星三角且同时启动电动机功率之和×3+直接且同时启动电动机功率之和×5。

若电动机前后启动时间差大于1min, 可不视为同时启动。

f.同时启动的所有负载当量功率之和不大于EPS的容量;同时启动的所有负载当量功率之和=同时启动的非电动机负载总功率×功率因数+电动机当量功率。

参考文献

[1]JGJ/T16-92, 民用建筑电气设计规范[S].

[2]GB50045-2006, 高层民用建筑设计防火规范[S].

EPS电源与其应用 篇3

1 EPS的基本工作原理

可变频三相 (动力型) 应急电源的选择是本公司对供电、电能质量、可持续时间并结合氯碱生产系统的特点综合比较选出的一款应急电源。可变频三相 (动力型) 应急电源设备内部由逆变、变频器、充电器、电池组、控制器、远程/本地控制接口、接触器等部分构成。其中逆变器是核心, 通常采用DSP或单片CPU对逆变部分进行SPWM调制控制, 使之获得良好的交流波形输出;并采用变频器启动电机, 缓解启动电流对应急电源设备的影响。当设备处于正常时, 接触器一直处于吸合状态;如果市电输入正常, 则由市电和电池组同时给逆变器供电, 同时, 市电经充电器对蓄电池充电。当市电中断或异常时, 逆变器由电池组单独供电, 实现市电和电池组的无缝切换。该系统由控制器集中实时控制, 可引入中央操作室通过标准通讯接口由上位机实现远程控制, 当在控制器收到启动信号 (本地启动、远程启动) , 才会控制逆变器、变频器启动, 实现事故状态下电气设备启动并可反馈故障报警和提示信号。

事故氯处理装置的主要设备由吸收塔、氯气缓冲罐、事故氯吸收槽、两台事故氯碱泵22KW及碱液冷却器、鼓风机等组成, 本公司选择了山大华天的HTY-22KW应急电源作为事故氯装置中的事故氯碱泵及废氯气鼓风机的应急电源, 应急电源采用密封铅酸蓄电池可为碱泵和风机提供长达90分钟的电能。具体操作规程如下:

1) 在市电输入正常时, 由市电给两台事故氯碱泵及鼓风机供电, 通常EPS充电器的容量仅相当于10%蓄电池组容量 (Ah) , 仅需提供蓄电池组浮充或补充电功能, 并不需要具备直接向逆变器提供直流电源的能力。此时, 由市电向用户的应急负载供电。与此同时, 在EPS的系统控制器的调控下, 逆变器停止工作处于自动关机状态。用户负载在此时实际使用是电网电源, 此时通常称EPS应急电源处在睡眠状态, 可以有效达到节能的效果。

2) 当市电失电时, 逆变器和变频器将根据控制器指令实现无缝切换投切至逆变器供电, EPS系统在电池组所提供的直流能源的支持下供电。同时离子膜电解过来的事故氯气或氯氢处理来的停车氯气均进入事故氯吸收塔的下部, 启动事故氯碱泵运行, 与预先储存好的的32%碱液逆流接触反应, 用废氯气鼓风机抽出尾气, 排入大气中。

3) 当输入市电电压恢复正常工作时, 通过本地控制、远程控制和联动信号由控制器发出指令逆变器和变频器推出运行。此后EPS在经交流旁路供电通路向事故氯配电装置提供市电, 同时继续通过整流充电器向其蓄电池组充电。

3 EPS应急电源日常维护

1) 公司EPS应急电源安装在低压配电室, 日常巡检人员检查室内是否通风透气、环境温度要求在-20~50℃之间, 温度对蓄电池使用寿命影响较大, 25℃以上每升高10℃蓄电池使用寿命减半。

2) 日常巡检人员对市电输入端的进行维护, 利用钳形表检测市电电压是否正常, EPS应急电源制定每三个月进行事故氯装置模拟演练, 对蓄电池充放电, 保证蓄电池寿命。

3) 定期检查故障报警及保护信号, 通过液晶显示装置查看是否出现电池欠压、电池连接故障、充电器故障、持续过载、逆变器故障等

4 结语

通过现场模拟演练和市电突发停电检验, 该装置可以在短时间内启动并保证事故氯装置的配电需要。EPS应急电源日常维护简单易操作, 本公司制定了详细的日常巡检制度和设备定时维护制度, 可保证设备在应急状态下的运行可靠性。在事故氯设计中合理正确应用EPS应急电源可以为整个氯碱系统的可靠运行提供可靠安全的动力能源保障。

摘要：氯碱企业对供电负荷的要求;简要介绍EPS应急电源的工作原理;重点介绍了EPS应急电源在事故氯装置中的应用。

EPS电源与其应用 篇4

双电源自动切换开关一般由两部分组成:开关本体 (ATS) 、控制器。 而ATS又有PC级 (整体式) 与CB级 (断路器) 之分。 双电源自动转换开关电器 (ATSE) 质量的好坏关键取决于ATS。

PC级AT为一体式结构 (三点式) 。 它是双电源切换的专用开关, 具有结构简单、体积小、自身联锁、转换速度快 (0.2s内) 、安全、可靠等优点, 但需要配备短路保护电器。

CB级ATS即配备过电流脱扣器的ATS, 其主触头能够接通并用于分断短路电流。 它由两台断路器加机械联锁组成, 具有短路保护功能。

控制器主要用来检测被监测电源 (两路) 工况, 当被监测的电源发生故障 (如任意一相断相、欠压、失压或频率出现偏差) 时, 控制器发出动作指令, 开关本体则带着负载从一个电源自动转换至另一个电源, 备用电源容量一般仅是常用电源容量的20%~30%。 控制器与开关本体进线端相连。

控制器也有两种形式:一种由传统的电磁式继电器构成; 另一种是数字电子型智能化产品, 具有性能好, 参数可调及精度高, 可靠性高, 使用方便等优点。

双电源主要分为PC级双电源 (整体式) 和CB级双电源 (双断路器式) 。 PC级双电源:能够接通、承载、但不用于分断短路电流的双电源。 不具有过电流脱扣器的负荷开关作为执行器则属于PC级自动转换开关, 不具备保护功能, 但其具备较高的耐受和接通能力, 能够确保开关自身的安全, 不因过载或短路等故障而损坏, 保证回路可靠接通。 CB级双电源:配备过电流脱扣器的双电源, 主触头能够接通并用于分断短路电流。 具有过电流脱扣器的断路器作为执行器则属于CB级自动转换开关, 具备选择性的保护功能, 能对下端的负荷和电缆提供短路和过载保护, 其接通和分断能力远大于使用接触器和继电器等其他元器件。

2 智能双电源切换装置结构原理

智能双电源切换开关主要用于一些消防设备或重要设备的双回路供电系统中, 比如消防喷淋管道消火栓管道电伴热系统、消防排烟风机、消防加压送风机、 防火卷帘、EPS应急照明电源、UPS不间断电源等供电系统, 供电方式一备一用。

两路电来自不同低压母线, 正常情况下主回路电源投入供负荷用电, 主回路电源故障或停电后自动投入备用回路, 主回路投入具有优先权, 有主电时备电永不投入, 除非手动状态用手柄投入, 投入备电时主电则自动断开, 两回路电不会同时投入供负荷用电。

一个不需要外接控制器的智能双电源切换开关实物如图1 所示。

开关打到自动位置时装置可自动进行主备电切换;开关打到手动位置时通过装置前面的手柄来切换。

装置内部结构如图2 所示。

装置主回路如图3所示。

二次回路如图4所示。

手动模式:把手动、自动开关打到手动位置, 控制回路由于零线N断开只能通过装置手柄来投入主用电或者备用电。

自动模式:不管手、自动开关在什么位置, 只要主用电有电则KA吸合。 KA的开点控制电机合主电转动方向, 闭点控制电机合备电转动方向, 所以主电具有优先权。

3 EPS输出与市电互相切换的控制原理

某单位区域内的EPS系统, 市电两路供电一用一备, 经过成套互投装置输出与EPS输出互投。 与EPS输出双电源互投没有用成套装置, 而是用两个接触器的逻辑控制系统形成与市电的互投, 但完全可实现市电优先投切、市电断电EPS输出自动投切、市电恢复正常EPS输出自动断开市电自动投切的功能。 两个接触器一、二次系统如图5 所示。

左侧为市电输入电源, 右侧为EPS输出输入电源, 1KM为市电投入接触器, 2KM为EPS投入接触器。 1SA为LW12-16 系列万能转换开关, 1SA打到手动档位时触点3 和4 闭合、7 和8 闭合, 1SA打到自动档位时触点1 和2 闭合、5 和6 闭合。 KA为自动状态的投切继电器, 吸合电源取自市电电源, KA的开点与闭点取自市电与EPS的控制电源, 两接触器之间有互锁关系, 故两个接触器不会同时吸合。 SB1/SB2 为1KM的停止/启动按钮, SB3/SB4 为2KM的停止/启动按钮。

1SA在手动状态时, 触点3 和4 接通、7 和8 接通, 按SB2 则1KM吸合, 按SB1 则1KM断开, 按SB4则2KM吸合, 按SB3 则2KM断开。