众所周知,集中电源好比集控型疏散系统的供血心脏,它的重要性决定了系统运行的可靠度、稳定性。为此,某些优秀企业为了这个“供血心脏”性能更强,在新一代集中电源的技术创新上,打下一个又一个的行业烙印。
1、压铸式圆角柜体
颠覆了行业的柜体设计应用认知,具有六项优势:
①压铸式的门板与柜体为包扣式设计,牢固、抗变形能力强。传统的电焊式方形柜在运输、搬运碰撞中易变形,柜门缝隙大,门板往往关不牢。
②压铸式圆角柜均采用壁挂式设计,节省安装空间。电焊式方形柜的中号柜体以上行业普遍为落地式安装设计,安装占用空间大。
③压铸式圆角柜防水性能强,因门板与柜体为包扣式设计,密封性能更易达到真正IP65。电焊式柜体的大批量生产很难达到IP65,真正合格率较低(即大批量生产与少量几台送检样品做工工艺完全不同)。
④压铸式圆角柜内置的蓄电池为上置式设计,柜体为底部进出线方式,符合国标强条有关电气竖井等场合使用规定。行业方形柜内置的蓄电池普遍置于柜体底层,进出线普遍为顶部方式,不符合国标强条安装于电气竖井、地下场所等的规定(即非标产品)。
⑤圆角柜防人体撞伤,安全性高;方柜尖角发生碰撞时易伤到人。
⑥圆角柜精致美观、高端风格。
2、节能环保、高效能设计
体现在市电利用率、电能转换效率与电能安全三个方面。
①市电利用率:采用高效EMI设计及具有谐波隔离措施(也包括输出端),几乎无高次谐波污染用户及公共电网。行业低质产品产生的整流谐波污染用户及公共电网较大,对自身二线制输出回路的通讯干扰也较大。某些优秀企业利用高效整流、PFC功率因数自行调节电路设计,输入端电能利用率极高,输入功率因数高达0.998(行业普遍在0.9以下)。
②直流配电环节优秀企业均采用高效IGBT器件结合软开关(即零关断)PWM电路设计,开关耗损几乎为零,从而使整机电能转换效率(能效)高达95%以上。能耗低,自身安全性高。然而行业多数厂商采用低价、低效的MOS管器件,能耗较大,整机的电能转换效率(能效)普遍仅为85%左右。相对高效节能产品,过多损耗电能大约10%。高能耗,自身安全性差。对于高效节能产品,十年节省下的电费是个巨额数字:譬如一个普通项目在十年使用期内可节省电费高达14.2万元,即平均以50台0.5KVA集中电源计算:50×0.5KW×10%×24×365×10×0.65元/度=14.2万元(注:电费单价按0.65元/度)。
③社会建筑的电气火灾,更多的是由于电能的高能耗发热、过载、短路等原因引发。
3、使用寿命(耐用性)
超高的10年以上设计寿命,决定于:
①超高的电能转换效率:能效高达95%,整机采用自冷散热式设计(即无轴流风机散热)。
②采用先进高效IGBT功率器件及软开关(即零关断)PWM电路设计。
③采用高性能、高品质的开关电源、蓄电池等配件。但某些厂商产品使用寿命仅有2~5年,电能转换效率低,能效一般85%以下,多数采用轴流风机散热,使用寿命短。功率器件采用低价、低效MOS管,故障率高、损耗大。低配、虚标开关电源、蓄电池等配件容量/功率。十年内,其产品的(维修换新)维保费用惊人:优质产品与低劣产品的使用寿命相差2~3倍,对于一个20万元造价的集控型产品项目来说,集中电源占比按50%估算,后期维保需多付出10~20万元。
4、输出可靠性(输出回路压降因素)
某品牌集中电源的直流配电单元采用DC-DC独特恒压输出设计,避免了蓄电池电源加大低压二线制回路压降的缺陷:
①灯具回路运行稳定、可靠。
②回路布线可以更长、更远。
③设计回路配接的灯具节点可以数量更多、功率更大。
某些厂商产品可靠性低:行业普遍采用恒功率输出方式,蓄电池电源存在加大低压二线制回路压降的缺陷。
往往由于回路压降太大的原因而导致:
①灯具状态不稳定甚至无法点亮。
②回路布线仅限短距离。
③回路仅适合配接灯具数量较少、功率较小场合。尤其是在回路距离较长的隧道、地下管廊、大区域等应用场所,恒压输出设计产品优势更明显。恒功率输出回路配接的灯具数量一般仅在25盏以内(《民用建筑规范》有关限定也是出于此原因)。
5、蓄电池设计优势
某品牌集中电源采用单块蓄电池BOOST升压、恒压输出设计,具有八个方面的优势:
①价格成本:在能量守恒原则下,单块大电池(譬如12V/100AH),比三块小电池(譬如12V/33AH)价格成本相对略低。
②售后服务成本:单块电池的安装、拆换等维护更简便。采用单块电池,其正负极无需设计专用电池检测线。售后维护成本最低。三块电池的安装、检测线连接、拆换更耗时费力。按规范对电池组另需设计电池检测电路连接线。售后维护成本高。三块电池连接除了串联电池组连接外,按GB17945-2010规范还需有对电池检测电路连接线。
③可靠度:三块电池的故障率是一块电池的三倍,而且落后的电池会加速其它电池失效;可靠度相对比单块电池低。因此说,单块电池的故障率是三块电池的33%,可靠度相对比三块电池组的串联高三倍。三块电池因是串联设计,只要其中一块出现问题或故障,则整组电池受影响或无效。
④蓄电池放电性能:单块大蓄电池内阻很小,对外做功放电能力强(高倍率、大电流放电性能),电能转换效率也很高。小蓄电池内阻比大蓄电池大,再加上三块小蓄电池串联,内阻增大4倍以上;再算上多加的两条连线及接点更是额外加大了蓄电池组的内阻,串联内阻比单块大电池大6倍以上,放电性能差。在蓄电池使用的中后期阶段,随着容量的衰减,放电倍率逐步增大,由于小蓄电池组内阻大,电压跌落较快,放电时间剧减。
⑤在线监测与管理:仅对单块蓄电池在线监测、监控管理,更简便和高效。GB17946-2010规定:蓄电池组需有各节蓄电池的监测设计。对三块蓄电池设计连接监测电路,在线监测、监控管理相对更繁杂。
⑥占用柜体空间:单块电池占用柜体体积小,某品牌1KVA及以下机型均采取壁挂式设计,更便于诸如电气竖井等窄小空间场所的应用安装。而三块电池占用柜体体积大,0.5KVA以上机型由于体机较大一般采取立柜式设计,在电气竖井等窄小空间场所不便或无法安装。
⑦蓄电池使用寿命:采用容量较大的单块蓄电池;大容量蓄电池比小容量蓄电池的性能高(内阻低/高倍率、大电流放电性能优越)、使用寿命一般比小蓄电池大一倍,后期维保(费用)优势大。由三块小容量蓄电池串联设计;小容量蓄电池的性能差(内阻大、放电性能差)、设计寿命比中大容量蓄电池少很多,后期维保更换费用很大。单块大容量蓄电池设计的最大优势:中大容量蓄电池寿命一般在6年以上,而小容量蓄电池寿命一般只有2~3年。
⑧另设B型功能应用:行业B型集中电源及其回路普遍均为五线制回路:电源火零地三线+通讯正负两线。某品牌新一代锂电类1KVA高/低压混合输出型:采用BOOST升压/216VDC、36VDC恒压输出设计;其中升级改进型的B型高压回路为直流电源载波的二线制独特设计,替代行业B型普遍的五线制回路。在具有高空间场所的小型项目B型应用中,二线制替代行业普遍的五线制,节省一半以上线缆线材及施工布线成本。
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