建筑電氣中柴油發(fā)電機組的選用與設計

張紅霞，葉 園

（武漢商學院機電工程與汽車服務學院，湖北武漢 430056）

建筑電氣中柴油發(fā)電機組的選用與設計

張紅霞，葉 園

（武漢商學院機電工程與汽車服務學院，湖北武漢 430056）

對建筑工程中采用柴油發(fā)電機組作為應急電源的電氣部分進行了設計，介紹了柴油發(fā)電機組容量選擇原則、柴油機房設備布置以及配電系統(tǒng)方案的設計。

柴油發(fā)電機組；容量選擇；機房選址；機房布置；配電方案

0 前言

在現(xiàn)代工程項目中，柴油發(fā)電機組的應用越來越廣泛，作為電力系統(tǒng)斷電后的供電連續(xù)性的可靠保障，一方面是作為設計規(guī)范中計算機通信設備的備用電源、消防設施的應急電源的優(yōu)先選擇，另一方面對于電力短缺或電源可靠性差的建筑環(huán)境下的必然選擇。因此，柴油發(fā)電機組在電氣系統(tǒng)中的應用與設計尤為重要，關(guān)系到建筑電氣系統(tǒng)的安全、可靠。接下來對柴油發(fā)電機組的容量選擇、機房布置、配電方案等幾個方面進行詳細闡述。

1 容量選擇

根據(jù)《工業(yè)與民用配電設計手冊》第三版中關(guān)于柴油發(fā)電機組容量選擇的依據(jù)，分為初步方案估算、實施階段容量計算。

初步方案階段估算原則為以下三種數(shù)據(jù)的最大值：按建筑面積估算（10 000 m2以上取20 W/m2，10 000 m2以下取10 W/m2）；按變壓器容量的10%～20%；按電動機起動容量估算（直接起動的最大一臺電動機容量的5倍）。

表1 消防設備用電負荷

實施階段需要通過計算比對得出最終結(jié)果；按穩(wěn)定負荷計算發(fā)電機容量，穩(wěn)定負荷根據(jù)一級負荷、消防負荷以及重要的二級負荷容量的總和；按尖峰負荷計算；按發(fā)電機母線允許壓降計算；按最大的單臺電動機或成組電動機啟動的需要來計算發(fā)電機容量[1]。最終的發(fā)電機容量為上述值的最大值。舉例：某項目的消防設備用電負荷數(shù)據(jù)見表1，重要的非消防設備的用電負荷數(shù)據(jù)見表2。按表1計算柴油發(fā)電機組容量為S=124/ 0.87/0.8=178 kW，選擇容量為180 kW的機組；按表2計算柴油發(fā)電機組容量為S=63/0.87/0.8= 91 kW，選擇容量為100 kW的機組。綜合應按消防用電負荷計算的數(shù)據(jù)選擇180kW的機組。

表2 非消防重要設備用電負荷

2 機房選址

根據(jù)建筑類別的不同，柴油發(fā)電機機房布置也不盡相同，一般來說，對于電廠、電子信息系統(tǒng)機房這類建筑，柴油發(fā)電機可設置在一層，柴油發(fā)電機房內(nèi)進、排風的墻體一般靠建筑端部臨道路，便于形成空氣流動的通路。對于高層民用建筑（一般有地下層），柴油發(fā)電機可設置在地下一層。需考慮到設備運輸、進排風問題，在下面的機房內(nèi)部布置中再行一一論述。

3 機房布置

柴油發(fā)電機房布置應符合發(fā)電機組運行工藝的要求，冷卻通風系統(tǒng)，環(huán)境噪音要求，荷載及基礎(chǔ)要求，排煙系統(tǒng)，隔震和消噪，設備間距要求等等。

（1）設備間距：根據(jù)設計圖集《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》04DX101-1中對機組外輪廓距墻的距離，從64 kW以下至2 000 kW，柴油發(fā)電機的四周距離墻的凈空均有嚴格規(guī)定，多臺機組之間的距離也有要求，可參照圖集所列表格。

（2）通風系統(tǒng)：機房的通風散熱應按機房設備的散熱量和有害氣體的排除，并能滿足柴油機所需的燃燒理論空氣量計算設計。一般優(yōu)先采用自然通風排除機房內(nèi)的余熱，當不能滿足溫度要求時，在機房墻上裝設機械通風扇以滿足通風散熱的要求。良好的通風系統(tǒng)可使發(fā)電機組在高溫環(huán)境下都可滿載運行[5]。機房設在地下室時，需要考慮進、排風系統(tǒng)，設計時應根據(jù)柴油機容量、機房面積預留進、排風和排煙井道。

（3）基礎(chǔ)要求：因柴油發(fā)電機組較重，一般設置在建筑首層或地下一層，機組基礎(chǔ)還應采取減震措施，還應防止與房屋主體產(chǎn)生共振。

圖1 獨立柴油機房平面布置圖

圖2 獨立柴油機房立面圖

（4）排煙系統(tǒng)：燃油燃燒產(chǎn)生高溫廢氣需要通過排煙管道排出室外，須根據(jù)當?shù)丨h(huán)保部門要求設置排放高度及位置。一般情況下應避開居民敏感區(qū)，可排至主樓屋面或裙樓屋面遠離主樓的位置，若設置在裙房屋頂時，宜將煙氣處理后再排放[2]。一般是預留排煙管道至屋頂，排煙管道需做保溫。

圖3 儲油間示意圖

圖4 機組冷卻方案

（5）隔震消噪：發(fā)電機組運行時會產(chǎn)生振動，為防止與房屋主體產(chǎn)生共振及本體損壞，需要進行隔震處理，電纜做軟連接，隔震處理可由柴油機組承包商隨機組配套提供。發(fā)電機房主要噪聲源有：進氣系統(tǒng)、廢氣渦輪增壓器、燃燒噪聲、次震動[4]。可通過增大墻壁硬度、機房空間，增設機組消音設備、使用吸音材料等措施來改善噪音問題。當然最終的噪聲應滿足當?shù)丨h(huán)保部門的要求。

（6）運輸通道：一般情況下如果柴油發(fā)電機組設置在地下層，則可以通過地下入口坡道，但需核實入口處的高度是否滿足要求，需要土建工程師核算運輸路線上的結(jié)構(gòu)承載能否滿足要求。如果柴油發(fā)電機房不能經(jīng)過入口坡道運輸就要考慮設置吊裝孔。

圖1-4為常用的柴油發(fā)電機組的設置方案。

4 配電方案設計

圖5 一段應急母線的配電系統(tǒng)主接線

圖6 兩段應急母線的配電系統(tǒng)主接線

如圖5、6所示。常用的主接線方式是設應急母線段，應急段平時由市電供電，當失去市電時，由柴油發(fā)電機供電。有些地區(qū)消防主管部門或?qū)＜艺J為應設置兩個應急母線段，以滿足消防規(guī)程的要求，筆者認為兩個應急母線段是分別為消防類和非消防類重要負荷供電，設置兩條應急母線段是十分必要的，目的是互不干擾，保證可靠性，這也印證了現(xiàn)行規(guī)范《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》GB50052-2009中第3.0.9條備用電源嚴禁接入應急供電系統(tǒng)[3]。

5 結(jié)語

隨著生產(chǎn)、生活水平的提高，社會對電源穩(wěn)定性要求越來越高，同時考慮到地域性差異、經(jīng)濟性的平衡，柴油發(fā)電機組作為應急電源、備用電源的用途也越來越廣泛，也十分具有優(yōu)勢，特別在建筑工程中用得越來越普遍，重要性日益受到重視。本文以建筑電氣中柴油發(fā)電機組設計中幾個比較重要的問題做了論述，由于建筑個體情況不同，柴油發(fā)電機的設置要切合具體的建筑。工程設計中，設計者應充分利用建筑布局和空間，開拓思路，要與土建專業(yè)進行充分的溝通與比選，從最基本的布置中找出最佳解決方案。

［1］中國航空工業(yè)規(guī)劃設計研究院組編.工業(yè)與民用配電設計手冊：第三版［M］.北京：中國電力出版社，2005.

［2］JGJ16-2008.民用建筑電氣設計規(guī)范［S］.

［3］GB50052-2009.供配電系統(tǒng)設計規(guī)范［S］.

［4］格賽斯康明斯發(fā)電機組應用手冊［Z］.福州格賽斯機電有限公司，2010.

［5］賈京花.民用建筑中備用柴油發(fā)電機機房設置的一些問題［J］.智能建筑電氣技術(shù)，2012（1）：38-40.

Selection and Design of Diesel Power Generation Unit of the Architectural Electricity

ZHANG Hong-xia，YE Yuan
（Department of Mechanical Engineering and Automotive Services，Wuhan Business University，Wuhan430056，China）

This paper introduces key points of the electrical design of the use of diesel generators as emergency power supply in building engineering,including diesel generator capacity selection，diesel engine room equipment layout and distribution system.

diesel generator；capacity selection；room location；room layout；distribution scheme

TM611.22

A

1009－9492(2014)09－0064－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.09.017

張紅霞，女，1982年生，湖北孝感人，碩士，講師。研究領(lǐng)域：自動化技術(shù)、高等教育。已發(fā)表論文14篇。

(編輯：向 飛)

2014－03－10