住宅小區發電機容量選擇的分析

陳釗

摘 要：應急柴油發電機組是民用建筑中重要的應急備用電源，對保證人身和財產安全起著至關重要的作用。在電氣設計中，建筑物火災的發生情況會影響到消防設備負荷的負荷計算、電機啟動等，由此還牽扯到干線的截面，柴油發電機的選型等等。翻遍目前有關電氣的國標及行業規范均未對發電機在實際項目中的容量選擇沒有一個比較詳細的闡述。現就一個具體的住宅小區設計實例，對柴油發電機容量的選擇進行簡要分析。

關鍵詞：應急柴油發電機組；消防及非消防；負荷計算；尖峰負荷；穩定負荷

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.144

1 建筑概況

某住宅小區總建筑面積303297.99㎡，商業面積17215.15㎡，住宅面積191996.46㎡，共1516戶，由16棟一類高層住宅及兩層地下室組成。本工程從市政引入一路10KV高壓電源環網供電，不能滿足規范中對消防負荷及二級以上負荷的供電要求，根據項目實際情況，于地下一層設置柴油發電機組作為第二電源。

2 應急柴油發電機組選用原則

2.1 應急柴油發電機組的供電范圍

本項目發電機主要為消防負荷提供第二電源，除此之外，為了充分發揮柴油發電機的作用，本次設計還將作為二級以上負荷的備用電源使用。

2.2 應急柴油發電機組負荷計算中的原則問題

根據本項目的電氣設計要點，在進行應急柴油發電機組的負荷計算時，按以下幾個原則考慮。

（1）按消防及非消防兩種情況分別考慮計算。

根據對應急柴油發電機組的供電要求，在進行負荷計算時，按火災及平時兩種不同情況進行分別統計計算。

電氣負荷計算：住宅用電9880.0kW，住宅公共用電1280.0kW，商鋪用電1845.0kW，地下室普通用電244.0kW，地下室消防用電2039.0kW。合計（普通用電）11969.0kW，合計（普通二級以上用電）1873.0kW，合計（消防用電）3013.0 kW。

（2）應急柴油發電機組消防時負荷考慮情況。

在進行火災情況下應急柴油發電機組的負荷計算時，對整個消防負荷按防火分區統計如下（本項目消防水泵設置于一期，不予考慮）：

電氣負荷統計：地下室防火分區用電（可能同時使用最大負荷）115.0kW、85.0kW，住宅公共用電（每棟）照明30.0kW，消防電梯25.0kW，電梯，25.0kW。

根據《城市居住區規劃設計規范》GB50180-93第3.0.3中要求，每戶按3.5人計算，即小區人數為1516*3.5=5306戶。根據《消防給水及消火栓系統技術規范》GB50794-2014第3.2.2中要求，同一時間內的火災起數按2起考慮。

當火災發生時，此時的消防負荷包括：應急柴油發電機組供電范圍內全部應該電梯，全部應急照明，加上發生火災所在防火分區所在的消防負荷，如防排煙風機等。

此外，還應考慮到最不利的情況下，即停電事故在先，火災發生在后，即火災發生在應急柴油發電機組供電的過程中，所以在計算應急柴油發電機組容量時，還應考慮在其供電范圍內位于其它防火分區的一級負荷中的特別重要負荷，還應考慮在其它防火分區內的由應急柴油發電機組供電的某些二級以上負荷，在接到切除的指令后，可能需要作些后續工作才能切除（本工程為住宅項目，無此類負荷）。

（3）應急柴油發電機組非消防情況的負荷計算。

應急柴油發電機組在平時情況負荷統計時，應考慮項目內二級以上所有負荷的使用情況確定。

3 應急柴油發電機組負荷計算

3.1 按配電總容量估算

根據《民用建筑電氣設計規范》JGJ 16-2008第 6.1.2.1條“柴油發電機容量可按配電變壓器總容量的10%～20%進行估算。”本項目總的變壓器安裝容量為10260KVA，由于本項目為大型小區類建筑，發電機容量按總安裝容量的10%取即為S1=1026KVA。

3.2 按尖峰負荷計算

大容量負荷起動或自起動時應符合應急柴油發電機組的過載能力，應急柴油發電機組起動后，大容量發動機投入之前，本項目已最不利情況考慮，停電事故發生在前，火災發生在后，發電機已投入使用，此時應綜合考慮大容量電動機負荷起動時發電機的過負荷情況。

負荷統計：事故照明708.0kW，生活水泵100.0 kW，消防控制室50.0 kW，電梯800.0kW，弱電機房50.0 kW，地下室潛污泵165.0KW，火災時同時啟動的消防風機104 .0KW。

計算負荷：P=（708.0*0.5+800*0.3+50*1+50*0.8+100.0*0.8+165.0*0.6）*0.8=690.4KW。

本工程屬于一類高層建筑，非消防時的走道照明、安防系統用、弱電機房、客梯用電、排污泵、生活水泵等為一級負荷，當高壓出現停電事故時，應急柴油發電機組為上述負荷提供備用電源。當火災發生在停電事故后，尖峰負荷出現在同時2起火災時所在防火分區的消防的啟動，消防風機啟動本項目為直接起動。

根據《鋼鐵企業電力設計手冊》上冊中應急柴油發電機組針對此情況計算得S2=P/KG

S P投運前已投入運行的負荷容量 KVA；

cosΦ P負荷功率因數 sinΦ P負荷功率因數角正弦；

P 所投入的最大容量電動機組的額定容量KW；

CosψP負荷起動功率因數，本工程取0.4（風機） sinΨ P負荷起動功率因數角正弦；

KG 發電機過負荷系數，一般取1.5；

β= β/（μcosδ）

β電動機啟動電流倍數，一般取6～7，本工程取6.7（風機）；

μ 電動機滿載時效率，本工程取0.92（風機）

cosδ電動機滿載時功率因數，本工程取0.9（風機）

S2=1101 KVA

3.3 按應急柴油發電機組母線允許壓降計算

根據《鋼鐵企業電力設計手冊》上冊中應急柴油發電機組針對此情況計算得

S3=PXd（1-ΔV）/ ΔV

Xd 一般取0.2；

ΔV P電動機起動前允許的電壓降，本工程取0.2；

S3=673.9 KVA

3.4 按應急柴油發電機組計算

平時二級以上負荷統計：事故照明708.0kW，生活水泵100.0 kW，消防控制室50.0 kW，電梯800.0kW，弱電機房50.0 kW，地下室潛污泵165.0KW。

本工程屬于一類高層建筑，非消防時的走道照明、安防系統用、弱電機房、客梯用電、排污泵、生活水泵等為一級負荷，當高壓出現停電事故時，應急柴油發電機組為上述負荷提供備用電源。

消防時負荷統計：消防事故照明708 .0kW，消防電梯400.0kW，消防控制室50.0kW，動力（最不利兩著火點考慮）200.0KW。

計算負荷：P=（708.0*0.5+400*0.5+200.0*1+50*1）*0.8=643.2KW。

本工程同時考慮2起著火點，動力負荷主要是考慮地下室兩最不利處著火點的最大使用負荷；消防時，不考慮市電因素，所有的消防類負荷均由發電機提供，切除所有的非消防類負荷，包括消防時的消防事故照明（此項目跟平時事故照明容量相當）、消防電梯、所在著火點的消防風機、防火卷簾、消防電梯潛污泵等。

根據《工業與民用配電設計手冊》應急柴油發電機組針對此情況計算得

平時：S4=PΣ/（μΣCOS）

消防：S5=PΣ/（μΣCOS）

S4 按穩定負荷計算的發電機視在功率

PΣ 發電機總負荷計算功率

μΣ 所帶負荷的綜合效率，一般取0.82～0.88，本工程取0.85；

COS 發電機額定功率因數，一般取0.8；

S4=1015.3 KVA； S5=946.9 KVA

綜合上述分析，取發電機最大的計算容量，即S2=1101KVA，本項目采用一臺1250KVA應急柴油發電機組。

參考文獻：

[1]中國航空工業規劃設計研究院.《工業與民用配電設計手冊》第三版[M].中國電力出版社，2005.

[2]《鋼鐵企業電力設計手冊》編委會.《鋼鐵企業電力設計手冊》上冊[M].冶金工業出版社，1996.

[3]國家技術監督局、中華人民共和國建設部.《城市居住區規劃設計規范》GB50180-93[M].中國建筑工業出版社，1993.

[4]中華人民共和國住房和城鄉建設部、中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.《消防給水及消火栓系統技術規范》GB50794-2014[M].中國計劃出版社，2014.