柴油发电机设计选择

发表时间：2010-11-17   来源：《中小企业管理与科技》2010年6月下旬刊供稿   作者：邓琪瑜 

[导读] 

摘要：本文就柴油发电机组的设置原则、容量选择、机房设计等问题提出一些理解和看法。

关键词：柴油发电机组  设置原则  容量选择  机房设计

        引言

        现代建筑人流密集，出于防火、消防安全的需要，对供电可靠性提出了较高的要求。选用恰当的备用电源来满足紧急情况下消防负荷及某些重要负荷的供电要求，是民用建筑电气设计中一个不可忽视的问题。目前我们经常采用柴油发电机组作为备用电源。本文就民用建筑中如何选择柴油发电机组、如何设计机房等问题提出一些理解和看法。

        1 设置原则

        根据《民用建筑电气设计规范》、《高层民用建筑设计防火规范》、《建筑设计防火规范》等有关规范中的规定和设计技术措施，本人总结了备用柴油发电机组的设置原则：

        1.1 给民用建筑中的一级负荷供电时，若城市电网能提供两路电源，则可不设柴油发电机组；但当一级负荷中有特别重要的负荷时，则一般应设柴油发电机组作为应急电源。

        1.2 当城市电网只能提供一路电源时，为满足对一、二级负荷的供电要求，一般应设置柴油发电机组作为备用电源。

        1.3 大、中型商业建筑中为确保市电中断时不造成较大的经济损失，也宜设柴油发电机组。由于城市电网不可能完全，两路电源即使来自两个区域电站，其上级还是共站联系在一起。一个电源故障或检修时，另一电源有可能同时故障，因此，即使有两路或以上电源供电，为确保民用建筑中消防及其他重要设备（如智能化设备、通讯设备、数据机房设备等）的可靠供电，一般都设置柴油发电机组作为备用电源。

        2 柴油发电机组容量的选择

        2.1 方案或初步设计阶段

        备用柴油发电机组的容量按供电变压器总容量的10％～20％确定。

        2.2 施工图阶段

        2.2.1 按计算负荷选择发电机组的容量

        负荷分析：

        一般民用建筑中，柴油发电机组在火灾时为消防负荷、平时为重要负荷提供备用电源。柴油发电机组的容量首先要满足计算负荷的需要，包括消防负荷和非消防重要负荷两部分。

        消防负荷如何正确计算应引起重视。推荐的计算原则是：只考虑一个防火分区发生火灾，即认为两个及以上的防火分区同时发生火灾的可能性是非常低的。通常，消防泵作为固定负荷必须计入，而消防电梯、防排烟风机等负荷计入多少，则要视其在某防火分区火灾时投入服务的负荷大小而定。确定发电机容量，应以最不利的一个防火分区发生火灾时，同时投入运行的消防负荷为准。

        负荷计算：

        ①必保的消防及保安负荷

        a. 平时备用火灾时才启用的专用消防设备计算负荷（Pj1）。如：一般按最不利的一个防火分区发生火灾时考虑需开启的消防水泵、防排烟风机、电动防火卷帘、电动防火门、消防新风机等。同层有几个防火分区时，若某一个防火分区着火，所开启的防排烟最大负荷为本着火分区及相邻的两个防火分区的防排烟设备。

        b.停市电时，必须由发电机供电的计算负荷（Pj2）。如：应急照明、消防电梯、消防控制室、通信机房、安防监控机房、大中型计算机房等重要设备用电，特别重要负荷，一级负荷中的部分或全部负荷。

        ②宜保的非消防重要负荷

        停市电非火灾时，宜由发电机供电的重要计算负荷（Pj3）。如：部分或全部客梯、生活水泵、厨房动力、餐厅1/4～1/3照明、商场1/4～1/3照明、宾馆锅炉房、星级客房照明等。宜将大型封闭式商场中的空气处理机、新风机作为重要负荷。

        发电机组的额定功率（PH）应大于或等于1.1 倍的计算功率（Pj）：PH≥1.1Pj。

        当Pj1＞Pj3时，应选PH≥1.1（Pj1+Pj2）。

        当Pj3＞Pj1时，应选PH≥1.1（Pj2+Pj3）。

        为充分利用发电机，应把重要负荷接到发电机母线上，这样既能满足消防负荷用电，又能向非消防重要负荷供电，为首选设计方案。

        2.2.2 按最大的单台电动机起动需要校验发电机组的容量

        ①应该满足 PH≥ K×P。式中PH：发电机组的额定功率；K：最大一台电动机的启动倍数，P：最大一台电动机的额定功率。 

        在不同的启动方式下，发电机功率为被启动电动机功率的最小倍数（K值）

        表中值为K，为了可靠宜将表中K值乘以1.1～1.3的可靠系数。

        ②一般的，消防水泵起动，可按15％ 允许瞬时压降来选择、校验发电机组容量。

        ③较大功率的消防水泵考虑采用Y/△方式启动。发电机容量足够，水泵容量较小，又不经常起动，直接起动时压降≤ 15％ 时，可采用直接起动。

        2.2.3 按起动电动机时母线容许电压降需要校验发电机组的容量

        最大一台电动机启动时，应保证发电机端母线的瞬时电压降在有电梯负荷的情况下不应大于额定电压的20％，无电梯负荷时，不应大于25％。

        3 工程实例

        以本人设计的某工程（深圳市龙轩豪庭）为例：该工程建筑面积4.3万m2，33层，高99.8米，为一类高层公共建筑。市政提供一路电源，设一台柴油发电机组，作为消防负荷和非消防重要负荷的备用电源。消防时计算功率（Pj1+Pj2）为275kW，非消防时计算功率（Pj3+Pj2）为265kW。最大一台电动机为消火栓泵110kW，其次为喷淋水泵45kW，均采用Y/△方式降压起动。

        计算过程：

        3.1 按计算负荷选择发电机组的容量

        应选的发电机组功率PH≥1.1（Pj1+Pj2）＝1.1×275kW＝303kW

        查样本选择PH =360kW 的发电机组。

        3.2 按最大的单台电动机起动需要校验

        校验：最大一台电动机为消火栓泵110kW，采用Y/△方式启动，按15％ 压降查表得K＝2.3，取1.2 可靠系数。

        1.2×K×P＝1.2×2.3×110＝304 ＜360kW

        3.3 按起动电动机时母线容许电压降需要校验

        从发电机房敷设至水泵房的电缆为ZNYJV－(3x240+2x120)，长度为70米，

        最大一台电动机启动时，从水泵至发电机端母线的线路电压降为：

        M＝I×L＝（IQ/3+45×1.9）×0.07＝（7×110×2/3+45×2）×0.07＝42.2A.Km

        查表得△ua％＝0.054％

        △u％＝△ua%×M＝0.054％×42.2＝2.3％

        估算发电机端母线的瞬时电压降：2.3％+15％＝17.3％＜20％（有电梯负荷的情况）

        经校验，所选机组满足要求。

        4 柴油发电机房的设计

        4.1 机房位置的确定

        考虑到柴油发电机组的进排风、散热、排烟等情况，机房最好设在首层或地下一层。高层建筑功能复杂，首层商业价值高，因此，一般把发电机房设在地下室的地下一层，不宜设在地下二层及以下。在选择机房位置时应注意以下几点：①尽量靠近变配电所，这样便于接线、缩短线缆长度、减少电能损耗。②设置在地下一层时，尽量要有一面靠外墙，以便通风、排烟。③应注意机组的吊装、搬运和检修方便。一般利用停车库出入通道作为搬运通道，但若通道不能满足要求，要考虑预留吊装孔。

        4.2 机房设备的布置 机房的净高应满足机组的需要，机房设备的平面布置应根据机组尺寸大小和台数而定，应力求紧凑、经济合理、保证安全及便于维护。

        当发电机房只设一台小容量机组时，一般不设控制室。这时配电屏、控制屏宜布置在发电机端或发电机侧。

        对于单机容量较大的多台机组，考虑到运行维护、管理和集中控制的方便，宜设控制室。一般将发电机控制屏、机组操作台及照明配电箱等放在控制室。

        当机房与控制及配电室毗邻布置时，发电机出线端宜布置在靠近控制及配电室一侧。

        另外，还要注意柴油发电机组的通风、散热设计和排烟、降噪设计。

参考文献：

[1]《民用建筑电气设计规范》.JGJ 16－2008.

[2]《建筑设计防火规范》.GB 50016－2006.

[3]《高层民用建筑设计防火规范》.GB 50045－95（2005年版）.

[4]《全国民用建筑工程设计技术措施－电气》.（2003版）.

[5]《供配电系统设计规范》.GB 50052－1995.