應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的設(shè)置與設(shè)計(jì)分析

呂孫建

廈門合立道工程設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司（361000）

應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的設(shè)置與設(shè)計(jì)分析

呂孫建

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從發(fā)電機(jī)容量確定和選擇、應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)與市電接線和連鎖、發(fā)電機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)三方面進(jìn)行系統(tǒng)闡述，確保應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)置合理性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)其優(yōu)化設(shè)計(jì)。

應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組；民用建筑；市電接線；機(jī)房

1 發(fā)電機(jī)容量確定和選擇

1）消防狀態(tài)下，外電停電時(shí)

針對(duì)這種情況，應(yīng)明確應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)的供電范圍，包括消防泵、防排煙風(fēng)機(jī)、應(yīng)急照明、消防電梯等負(fù)荷。設(shè)計(jì)過(guò)程中為了獲得較為準(zhǔn)確的消防負(fù)荷計(jì)算結(jié)果，應(yīng)結(jié)合行業(yè)技術(shù)規(guī)范及建筑物的實(shí)際概況，按“無(wú)地下室及大面積裙樓時(shí)，消防設(shè)備僅考慮最大一個(gè)塔樓消防用電負(fù)荷。有地下室或大面積裙樓時(shí)，消防設(shè)備僅考慮地下室最大一個(gè)防火分區(qū)內(nèi)消防負(fù)荷。如該防火分區(qū)包括塔樓范圍，則加上該塔樓的消防負(fù)荷。”根據(jù)要計(jì)算的消防負(fù)荷，將柴油發(fā)電機(jī)數(shù)量控制在合理的范圍內(nèi)。

2）非消防狀態(tài)下，外電停電時(shí)

針對(duì)這種情況,先應(yīng)明確發(fā)電機(jī)的供電范圍,包括通信機(jī)房、生活水泵、樓道照明、電梯、地下室照明等。確定發(fā)電機(jī)容量時(shí)應(yīng)適當(dāng)?shù)目紤]商業(yè)用電，或者其他非消防重要負(fù)荷。

通過(guò)對(duì)以上兩種情況的分析，確定穩(wěn)定負(fù)荷計(jì)算的發(fā)電機(jī)容量時(shí)，應(yīng)選取以上兩種情況中用電負(fù)荷較大的，進(jìn)而以最大的單臺(tái)電動(dòng)機(jī)或成組電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的需要，或啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)發(fā)電機(jī)母線允許電壓降所需的發(fā)電機(jī)容量為參照，確定發(fā)電機(jī)的容量大小。針對(duì)大型住宅小區(qū)，選擇時(shí)應(yīng)考慮這些方面：與給排水專業(yè)保持一致；對(duì)電機(jī)起動(dòng)順序進(jìn)行必要的調(diào)整，并將起動(dòng)時(shí)間錯(cuò)開(kāi)；對(duì)于功率較大的消防水泵，應(yīng)選擇起動(dòng)時(shí)間短、造價(jià)成本低的起動(dòng)方式。

2 應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)與市電接線和連鎖

為了使應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組與市電接線、連鎖能夠達(dá)到預(yù)期的效果，應(yīng)明確這些方面的具體要求：

發(fā)電機(jī)與市電之間應(yīng)按照合理的方式設(shè)置連鎖，避免二者并網(wǎng)運(yùn)行。根據(jù)供電部門要求選用性能可靠的機(jī)械鎖。

應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)與市電接線時(shí)應(yīng)保持靈活性，避免各類事故的發(fā)生，充分發(fā)揮應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)的作用，確保市電的正常使用。

各種技術(shù)規(guī)范要求消防負(fù)荷雙電源應(yīng)在末端切換。因此，需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行末端切換設(shè)計(jì)，確保市電停電時(shí)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)能夠發(fā)揮應(yīng)有的作用，滿足市電正常供電的實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)與市電的正常接線與連鎖。某高層建筑住宅小區(qū)所采用的方案示意圖如圖1所示。

圖1 某高層建筑住宅小區(qū)所采用的方案示意圖

末端切換方式的優(yōu)勢(shì)在于：任何情況下消防負(fù)荷的兩路電源可以進(jìn)行末端切換。同時(shí),這種方案不僅滿足了消防負(fù)荷供電需求，也滿足了其他非消防重要負(fù)荷的供電需求，具有良好的靈活性。低壓開(kāi)關(guān)之間有電氣及鑰匙程序連鎖，保證三個(gè)開(kāi)關(guān)最多只能同時(shí)合兩個(gè)。因此,應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)與市電接線與連鎖中應(yīng)重視該方案的合理運(yùn)用，確保發(fā)電機(jī)工作能夠達(dá)到市電的實(shí)際需求，為用戶正常用電提供保障，確保市電停電情況下用戶用電不會(huì)受到太大影響。

3 發(fā)電機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)

結(jié)合高層建筑的實(shí)際概況及應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)的功能特性，在確定發(fā)電機(jī)房時(shí)應(yīng)充分考慮其占用面積，避免對(duì)建筑物造成不利影響。因此，開(kāi)展應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)房的設(shè)計(jì)時(shí)，要明確具體的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，最大限度地發(fā)揮發(fā)電機(jī)的作用。

1）柴油發(fā)電機(jī)房的確定

當(dāng)前高層建筑的發(fā)電機(jī)房一般設(shè)置在裙房?jī)?nèi)或者地下室的某些區(qū)域。如果在地下層進(jìn)行布置，在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意協(xié)調(diào)各方面之間的關(guān)系，比如說(shuō)防潮、通風(fēng)、排煙、減振、降噪等，這些因素對(duì)于柴油發(fā)電機(jī)房的確定有著非常大的影響。

發(fā)電機(jī)機(jī)房要根據(jù)地方要求而設(shè)置，例如福建省就出臺(tái)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)條文：新建住宅小區(qū)室外地面± 0.00標(biāo)高低于城市防澇用地高程或當(dāng)?shù)貧v史最高洪水位的，其變配電站房、備用發(fā)電機(jī)用房、消控中心、開(kāi)關(guān)站、環(huán)網(wǎng)室等10 kV公共網(wǎng)絡(luò)干線節(jié)點(diǎn)設(shè)備應(yīng)設(shè)置在地面一層及一層以上，并高于當(dāng)?shù)胤罎秤玫馗叱獭?/p>

2）機(jī)房設(shè)備的布置

進(jìn)行機(jī)房設(shè)備布置時(shí),需要考慮到機(jī)組容量、機(jī)組臺(tái)數(shù)等方面情況，依照緊湊、合理、經(jīng)濟(jì)原則，方便之后進(jìn)行安裝和維護(hù)，同時(shí)避免存在較大的安全隱患。如果當(dāng)發(fā)電機(jī)房只設(shè)一臺(tái)機(jī)組時(shí),如果機(jī)組容量在500 kW及以下，那么就可以不用設(shè)置控制室，在發(fā)電機(jī)端部或者側(cè)面進(jìn)行控制屏以及配電瓶的布置，在檢修通道設(shè)置方面，需要保證屏前與發(fā)電機(jī)端部距離超過(guò)2 m，與發(fā)電機(jī)側(cè)面超過(guò)1.5 m。如果發(fā)電機(jī)房的布置的是單臺(tái)電機(jī)，其容量超過(guò)500 kW,或者布置的是多太機(jī)組，為了保證之后在維護(hù)、管理、控制方面的便捷性，需要設(shè)置專門的控制室。在控制舍中需要放置控制屏、操作臺(tái)、配電箱等裝置。在布置要求方面，需要按照低壓配電室的要求來(lái)進(jìn)行。機(jī)房?jī)?nèi)的機(jī)組盡量水平或者垂直布置，這種方式最大的特點(diǎn)是可以保證機(jī)組中心線和機(jī)房中軸線之間的垂直性，方便之后進(jìn)行操作管理，同時(shí)這種布置方式不需要消耗較多的管線。機(jī)房、配電室以及控制室之間如果不存在較大的距離，那么需要盡量將發(fā)電機(jī)出線端靠近控制室和配電室側(cè)。

3）機(jī)房配電線纜選擇與敷設(shè)

柴油發(fā)電機(jī)房宜按潮濕環(huán)境選擇電力電纜或絕緣電線；發(fā)電機(jī)配電屏的引出線宜采用耐火型銅芯電纜、耐火型封閉式母線或礦物絕緣電纜；控制線路、測(cè)量線路、勵(lì)磁線路應(yīng)選擇銅芯控制電纜或銅芯電線；控制線路、勵(lì)磁線路和電力配線宜穿鋼導(dǎo)管埋地敷設(shè)或采用電纜沿電纜溝敷設(shè)。

4）機(jī)房接地

柴油發(fā)電機(jī)房一般采用三種接地方式：①工作接地：發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地。②保護(hù)接地：電氣設(shè)備正常不帶電的金屬外殼接地。③防靜電接地：避免因?yàn)殪o電導(dǎo)致各類安全事故的出現(xiàn)。不同的接地方式可以與其他建筑接地結(jié)合使用。

5）燃油的存放

機(jī)房?jī)?nèi)應(yīng)設(shè)置儲(chǔ)油間，其總儲(chǔ)存量不應(yīng)大于1 m3，發(fā)電機(jī)所使用的柴油的閃點(diǎn)不應(yīng)小于60°C。

6）機(jī)房的土建條件

在機(jī)房尺寸設(shè)置方面。在進(jìn)行小機(jī)型機(jī)房尺寸的設(shè)置時(shí)，如果其各個(gè)部件屬于整體設(shè)備，那么需要在機(jī)組與墻之間需要布置有1.5 m的檢查通道，同時(shí)保證機(jī)組中線線和機(jī)房中垂線之間的重合性，在熱風(fēng)出口百葉窗附近位置布置散熱器，通過(guò)對(duì)這些因素的考慮，可以準(zhǔn)確計(jì)算出機(jī)房的各項(xiàng)尺寸。

在布置機(jī)房出入口時(shí)，盡量布置兩個(gè)，一個(gè)用來(lái)進(jìn)行機(jī)組的搬運(yùn)，按照甲級(jí)防火門的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行出入口門的設(shè)置，同時(shí)做好隔音處理，開(kāi)向朝外；在發(fā)電機(jī)組、控制室、配電室之間的門需要專門進(jìn)行隔音、防火處理，開(kāi)向朝發(fā)電機(jī)組房，同樣按照甲級(jí)防火門標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)；在柴油機(jī)散熱器位置需要有熱風(fēng)排出百葉窗。如果沒(méi)有風(fēng)冷機(jī)組，還需要預(yù)留冷卻水管道孔。

在儲(chǔ)油間，需要使用耐火極限超過(guò)3.00 h的防火墻，將儲(chǔ)油間和發(fā)電機(jī)隔離，如果需要在防火墻上開(kāi)設(shè)門窗，那么需要按照甲級(jí)防火標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

確定好機(jī)組高度以及之后的排煙方向確定工作，提前留置排煙管道套管。

考慮好機(jī)組重量，要做好基礎(chǔ)的建設(shè)。根據(jù)機(jī)組底盤(pán)大小，選擇合理的機(jī)座尺寸，同時(shí)預(yù)留地腳螺栓。在機(jī)組基礎(chǔ)處，還需要有相關(guān)的減振措施，比如機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中受到較大的振動(dòng)干擾，如果機(jī)組布置在主體建筑或者地下層，還需要注意其與建筑之間的共振。

預(yù)埋管以及電纜溝的位置需要結(jié)合進(jìn)出線位置以及電控箱位置來(lái)確定。

避免將柴油機(jī)房的進(jìn)出風(fēng)設(shè)置在同一面墻上，如果設(shè)置在同一面墻，將很有可能會(huì)產(chǎn)生氣流短路現(xiàn)象，很大程度上降低實(shí)際散熱效果。如果受到施工條件方面限制，那么需要將進(jìn)風(fēng)口設(shè)置在下部位置，同時(shí)保證與出風(fēng)口之間有著3 m以上的距離。出風(fēng)口面積需要超過(guò)柴油機(jī)散熱面積的1.5倍，進(jìn)風(fēng)口面積需要超過(guò)1.6倍。

重視應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)房的科學(xué)設(shè)計(jì)，有利于優(yōu)化發(fā)電機(jī)組的工作性能，保持機(jī)組正常工作，使發(fā)電機(jī)的正常工作能夠達(dá)到現(xiàn)代建筑物的實(shí)際需求。不斷完善建筑物的整體服務(wù)功能，優(yōu)化高層民用建筑組成結(jié)構(gòu)。

4 總結(jié)

供電設(shè)備能否正常工作，關(guān)系著住宅小區(qū)整體的服務(wù)水平。因此，確保設(shè)備的正常供電，應(yīng)合理設(shè)置應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組，運(yùn)用科學(xué)的設(shè)計(jì)方法優(yōu)化其工作性能，降低機(jī)組長(zhǎng)期使用中的故障發(fā)生率，增強(qiáng)電力供應(yīng)可靠性。同時(shí)，應(yīng)重視應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組容量的有效選擇,并加強(qiáng)機(jī)房設(shè)計(jì)，促使停電狀況下或者住宅區(qū)供電不穩(wěn)定時(shí)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組能夠充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，確保用戶的正常生產(chǎn)生活不受影響。

[1]楊建華.柴油發(fā)電機(jī)組在建筑配電中的選擇與機(jī)房設(shè)計(jì)[J].中華建設(shè),2012(7)：140-141.

[2]張俊.應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)思考[J].智能建筑與城市信息,2013(9)：84-86.