应急电源 20KVA EPS 电源备电 90 分钟方案选配

一、方案设计依据与目标

（一）设计依据

本方案严格遵循国家应急供电相关标准，包括《应急电源装置（EPS）》（GB/T 19668.1 - 2014）、《建筑设计防火规范》（GB 50016 - 2014，2018 年版）、《民用建筑电气设计标准》（GB 51348 - 2019）等，结合应急负载（如应急照明、消防设备、关键控制回路等）的供电特性、启动要求及持续运行需求，确保方案符合应急场景下的安全规范与功能标准。

（二）设计目标

为应急负载提供稳定、可靠的应急供电保障，选用 20KVA EPS 电源，实现90 分钟（1.5 小时）备电目标。在市电中断、电网故障等突发情况下，确保应急负载无间断启动并持续运行，保障人员疏散安全、消防系统正常工作及关键设备应急操作，同时兼顾方案的合规性、安全性与经济性。

二、核心设备选型

（一）EPS 主机选型

应急场景对电源的切换速度、负载适应性及可靠性要求极高，选用三相高频在线式 EPS 主机（20KVA），具体型号推荐为 [某知名应急电源品牌] 20KVA EPS。该类型 EPS 具有以下核心优势：

1. 毫秒级切换：采用静态开关与双变换技术结合，市电中断时切换时间≤10ms，远低于应急负载（如消防水泵、应急照明）的允许中断时间（通常要求≤50ms），确保负载无间断运行。

2. 宽负载适配：支持 0.8 滞后功率因数，可适配应急照明（阻性负载）、消防水泵（感性负载）、风机（混合型负载）等多种应急负载类型，且能承受 120% 过载 10 分钟、150% 过载 1 分钟，应对负载启动冲击。

3. 应急优先设计：具备 “市电优先 - 应急保障” 双模式，市电正常时通过旁路给负载供电并为蓄电池充电；市电中断时立即切换至蓄电池逆变供电，且支持手动强制应急启动功能，满足消防应急场景要求。

4. 完善的保护体系：配备过载保护、短路保护、过压保护、欠压保护、蓄电池过充 / 过放保护、过温保护等，同时具备消防联动接口（干接点信号），可与消防控制系统联动，实现应急状态下的自动启动与故障报警。

5. 智能监控与管理：支持 RS485、CAN 总线及消防联动接口，可接入楼宇自控系统（BAS）或消防控制室监控平台，实时显示输入电压、输出电压、输出电流、蓄电池容量、运行状态等参数，故障时通过声光报警、远程通知（短信 / 平台推送）提醒运维人员。

（二）蓄电池选型

根据 20KVA EPS 备电 90 分钟的需求，结合 EPS 的功率因数（取 0.8）、蓄电池放电效率（取 0.85）及应急场景下的放电深度（允许 100% 深度放电，确保备电时间充足），计算所需蓄电池总容量：

1. EPS 实际输出功率：20KVA×0.8 = 16KW

2. 90 分钟所需总能量：16KW×1.5h = 24KWh

3. 蓄电池总容量（考虑放电效率）：24KWh÷0.85÷（蓄电池组额定电压）

应急场景中，EPS 常用蓄电池组额定电压为 220V（适配单相应急负载）或 384V（适配三相应急负载），本方案按384V 蓄电池组（32 节 12V 蓄电池串联） 计算，总容量为：24000Wh÷0.85÷384V≈73.5Ah

综合考虑蓄电池的应急放电性能（高倍率放电能力）、低温适应性（-10℃~45℃正常工作）及使用寿命（应急场景下使用寿命≥5 年），选用12V/80Ah 阀控式密封铅酸（VRLA）蓄电池，共 32 节，组成 384V 蓄电池组。该蓄电池具有以下特点：

1. 应急放电可靠：支持 1.5 小时率放电（放电电流约 0.67C），放电末期电压稳定，满足 90 分钟持续供电需求，且能承受短时间大电流启动（如消防水泵启动电流）。

2. 免维护设计：密封结构，无电解液泄漏，无需添加蒸馏水，适合应急机房、地下室等不易维护的场景，减少运维工作量。

3. 环境适应性强：耐受一定的温度波动与湿度变化，在应急场景常见的高温（如火灾初期环境）或低温（如地下车库）环境下仍能稳定放电。

4. 安全性能高：具备防爆排气阀，可防止内部气压过高导致壳体破裂，且采用阻燃外壳，符合消防安全要求。

（三）蓄电池柜与辅助设备选型

1. 蓄电池柜选型：选用 2 台立式双列蓄电池柜（每台容纳 16 节 12V/80Ah 蓄电池），材质为冷轧钢板（厚度≥1.2mm），表面经静电喷塑处理，防锈等级达 IP20，具备以下功能：

• 分层存放：内部设有分层支架，蓄电池间距≥50mm，确保通风散热，避免局部过热影响放电性能。

• 安全防护：配备机械门锁（防非授权开启）、接地端子（防止静电累积）及底部防滑垫（确保柜体稳定），柜体侧面设有通风孔（通风面积≥0.02㎡），满足散热需求。

• 布线便捷：柜内预留导线槽与固定卡扣，便于蓄电池串联接线，且导线槽采用绝缘材质，防止短路风险。

2. 辅助设备选型：

• 蓄电池连接线：选用 16mm² 铜芯绝缘导线（耐温等级≥105℃），确保大电流放电时线路损耗≤2%，且导线外皮具备阻燃特性（符合 GB/T 19666 标准）。

• 断路器与熔断器：在蓄电池回路中安装 100A 直流断路器（具备过流保护与手动分断功能），在 EPS 输入 / 输出回路中安装 250A 交流断路器（适配 20KVA EPS 额定电流），同时配备 10A 熔断器（保护控制回路），所有器件均符合 GB 10963.1 标准。

• 消防联动模块：选用 DC24V 干接点联动模块，可接收消防控制室的 “应急启动”“应急停止” 信号，实现 EPS 与消防系统的联动控制，符合《火灾自动报警系统设计规范》（GB 50116）要求。

• 声光报警器：在 EPS 主机旁安装 220V 声光报警器，当 EPS 出现故障（如蓄电池亏电、逆变故障）或进入应急状态时，发出声光报警信号，提醒现场人员及时处理。

三、系统配置与连接

（一）系统配置清单

（二）系统连接方式

1. 市电输入回路：

• 市电（380V 三相四线）通过输入配电箱接入 EPS 主机的 “市电输入” 端子，输入回路中串联 250A 交流断路器（控制市电通断）与浪涌保护器（SPD，标称放电电流≥20kA，防护等级 IP20），防止雷击或电网过电压损坏 EPS 主机。

2. 蓄电池回路：

• 32 节 12V/80Ah 蓄电池分 2 组（每组 16 节）安装在 2 台蓄电池柜内，每组蓄电池串联后再进行总串联，组成 384V 蓄电池组；蓄电池组正极通过 100A 直流断路器接入 EPS 主机的 “蓄电池正极” 端子，负极直接接入 EPS 主机的 “蓄电池负极” 端子，回路中导线采用 16mm² 铜芯绝缘导线，接线处用铜鼻子压接并涂抹抗氧化剂，确保接触可靠。

3. 应急输出回路：

• EPS 主机的 “应急输出” 端子（380V 三相四线）通过 250A 交流断路器接入应急负载配电箱，再由应急负载配电箱分路给消防水泵、应急照明、应急风机等负载供电；输出回路电缆选用 3×95mm²+1×50mm² 铜芯电缆，穿镀锌钢管保护（管径≥DN50），沿墙面或地面暗敷，避免机械损伤。

4. 监控与联动回路：

• 通过 RS485 通信线将 EPS 主机与楼宇自控系统（BAS）或消防控制室监控平台连接，实现运行参数实时监控；通过 DC24V 电源线与信号线连接消防联动模块，模块接收消防控制室的 “应急启动” 信号后，触发 EPS 主机切换至应急模式；声光报警器通过控制线与 EPS 主机的 “故障报警” 端子连接，故障时自动启动报警。

四、安装部署要求

（一）安装环境要求

1. 环境温度：-5℃~40℃（蓄电池运行最佳温度 15℃~25℃），避免阳光直射、热源（如暖气、配电柜）直接烘烤，若安装在地下室等低温环境，需配备伴热装置（如电加热片，功率≤500W），防止蓄电池容量下降。

2. 相对湿度：≤85%（无凝露），避免安装在潮湿、积水区域（如卫生间附近），若环境湿度较高，需安装除湿机（除湿量≥10L / 天），防止设备受潮短路。

3. 安装空间：

• EPS 主机安装区域：正面操作空间≥1.2m，侧面散热空间≥0.8m，背面维护空间≥0.6m，确保运维人员操作与设备散热。

• 蓄电池柜安装区域：与 EPS 主机距离≤5m（减少电缆损耗），柜体之间间距≥0.5m，避免阳光直射与水源接触。

4. 地面承重：EPS 主机（含包装）重量约 300kg，单台蓄电池柜（含 16 节蓄电池）重量约 200kg，安装地面承重需≥500kg/㎡，若为楼板安装，需进行承重验算，必要时加装承重支架。

（二）设备安装规范

1. EPS 主机安装：

• 主机放置在水平地面上，通过 M12 膨胀螺栓（4 个）固定在地面（螺栓深度≥100mm），确保主机无倾斜（倾斜度≤1°），减少运行时的震动噪声。

• 主机接地：通过 6mm² 铜芯接地线连接至机房接地极（接地电阻≤4Ω），接地端子紧固力矩≥10N・m，确保接地可靠。

• 电缆接线：输入 / 输出电缆穿过主机底部的电缆孔时，需加装橡胶护圈，防止电缆外皮磨损；接线端子紧固力矩按厂家要求（通常为 16~20N・m），避免虚接发热。

2. 蓄电池柜安装：

• 柜体放置在水平地面上，底部垫 5mm 厚橡胶垫（减震防滑），柜体垂直度偏差≤3mm/m，2 台柜体并排安装时，间距≥0.5m，且柜体侧面通风孔朝向空气流通方向（如靠近通风口）。

• 蓄电池安装：蓄电池放入柜体分层支架后，用绝缘卡扣固定（防止晃动），串联接线时严格区分正负极（红色导线接正极，黑色导线接负极），避免反接短路；接线完成后，测量蓄电池组总电压（应约为 384V），确认无异常后再接入 EPS 主机。

3. 辅助设备安装：

• 输入 / 输出配电箱安装在 EPS 主机附近（距离≤3m），箱体采用冷轧钢板材质（防护等级 IP30），安装高度 1.5m（便于操作），箱内布线整齐，标识清晰（如 “市电输入”“应急输出 - 消防水泵”）。

• 声光报警器安装在 EPS 主机上方 2m 高度处（视线可见、声音可及），避免安装在墙角或遮挡物后方，确保报警信号能有效传递。