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柴油發電機組設置原則與機房設計

作者:admin時間:2021-08-02 15:54 次瀏覽

信息摘要:

新型建筑人流密集,出于防火、消防安全的需要,對供電可靠性提出了嚴格的要求。目前我們一般采用柴油發電機組作為應急電源,因為柴油發電機的容量較大,持續供電時間長,可獨...

  新型建筑人流密集,出于防火、消防安全的需要,對供電可靠性提出了嚴格的要求。目前我們一般采用柴油發電機組作為應急電源,因為柴油發電機的容量較大,持續供電時間長,可獨立運行,不受電網故障的影響,可靠性較高。
  
  尤其是某些地區常用市電不是很可靠的情況下,把柴油發電機作為備用電源,既能起到應急電源的作用,又能通過低壓系統的合理優化,可以讓一些較為重要的負荷在市電停電時使用,因此柴油發電機在工程中得到廣泛應用。本文將就高層建筑中柴油發電機組的設置原則、容量選擇、型式選擇、機房設計等問題提出一些理解和認識。
  
  設置原則
  
  符合下列條件之一,可選用柴油發電機作為備用電源:
  
 ?。?)保證一級負荷中特別重要的負荷用電。
  
 ?。?)一級負荷從電力系統中取得第二電源困難或技術經濟不合理時。
  
  柴油發電機容量的選擇
  
  現代一般民用建筑中,柴油發電機在火災時為消防負荷,平時為重要負荷提供備用電源。柴油發電機的容量應首先要滿足穩定計算負荷需要,包括消防負荷和保證負荷兩部分。
  
  作為消防負荷,通常是作為消防用電設備的備用電源,一旦市電停電,即刻聯鎖開啟發電機組。遇到非消防緊急狀態下的一般停電時,生活泵、客梯、酒店廚房動力、星級客房照明等負荷(稱為保證負荷)亦需后備電源的供應。如果設計發電機組僅僅負擔應急照明等消防負荷,對保證負荷無法顧及,則必將造成機組空置、資源浪費。
  
  為此,進行低壓配電系統設計時,在滿足消防負荷需要的前提下,可考慮停電而非火災時,發電機對保證負荷的供電。一種做法是將保證負荷集中接到發電機應急母線段上,火災時,由火災確認信號將保證負荷(客梯除外)的總開關分勵脫扣。
  
  總之,應分別計算消防負荷和保證負荷。在確定發電機組容量時,應首先滿足消防負荷的要求,再根據建設方的要求接入相應的保證負荷。
  
  柴油發電機組的容量大小,除要滿足上述穩定計算負荷需要外,還必須進行電動機啟動時的電壓降校驗,即啟動任一電動機時,其端子允許電壓降應在規定范圍之內。
  
  消防負荷如何正確計算應引起重視。推薦的計算原則是,只考慮一個防火分區發生火災(正如水消防一樣),即認為兩個及以上的防火分區同時發生火災的可能性是非常低的。通常,消防泵作為固定負荷必須計入,而消防電梯、防排煙風機等負荷計入多少,則要視其在某防火分區火災時投入服務的負荷大小而定。
  
  確定發電機容量,應以最不利的一個防火分區發生火災時,同時投入運行的消防負荷為準。
  
  柴油發電機負荷計算
  
 ?。?)消防負荷   
  
  ◆平時備用火災時才啟用的專用消防設備計算負荷(Pj1)。如一般按最不利的一個防火分區發生火災時考慮需開啟的消防水泵、排煙風機、正壓風機、電動防火卷簾、電動防火門、消防新風機等。同層有幾個防火分區時,若某一個防火分區著火,所開啟的防排煙最大負荷為本著火分區及相鄰的兩個防火分區的防排煙設備。
  
  ◆火災或停市電時,必須由發電機供電的計算負荷(Pj2)。如應急照明(包括備用照明、疏散照明、安全照明)、消防電梯、消防控制室、通信機房、安防監控機房、大中型計算機房等重要設備用電,特別重要負荷,一級負荷中的部分或全部負荷。
  
 ?。?)保證負荷
  
  停市電非火災時,宜由發電機供電的重要計算負荷(Pj3)。如部分或全部客梯、生活水泵、廚房動力、餐廳1/4~1/3照明、商場1/4~1/3照明、賓館鍋爐房、星級客房照明等。宜將大型封閉式商場中的空氣處理機、新風機作為重要負荷。
  
  柴油發電機容量的選擇  
  
  發電機組的額定功率(PH)應大于或等于1.1倍的計算功率(Pj):PH≥1.1Pj。
  
 ?。?)當Pj1>Pj3時,應選PH≥1.1(Pj1+Pj2)。為充分利用發電機,應把重要負荷接到發電機母線上。
  
 ?。?)當Pj3>Pj1時,應選PH≥1.1(Pj2+Pj3)。這樣既能滿足消防負荷用電,又能向保證負荷供電,為首選設計方案。   
  
 ?。?)最大一臺電機啟動時,應保證發電機端的瞬時電壓降不應大于額定電壓的20%,無電梯負荷時,不應大于25%,條件允許時,電動機可采用降壓啟動。
  
  柴油發電機容量的選擇校驗   
  
 ?。?)按最大一臺電機啟動需要來校驗發電機的容量,即:PH≥K×P。式中PH:發電機的額定功率;K:最大一臺電機啟動倍數。在不同啟動方式下,發電機功率為被啟動電動機功率的最小倍數(如表1所示)。
  
  柴油發電機
  
  注:表中值為K的最小倍數,為了可靠宜將表中K值乘以1.1~1.3的可靠系數。
  
 ?。?)一般消防水泵可按15%允許瞬時壓降來選擇,校驗發電機容量,可采用Y-△啟動。
  
 ?。?)發電機容量足夠,水泵容量較小,又不經常起動,直接起動時壓降≤15%時,可采用直接起動。
  
 ?。?)柴油發電機單臺容量不宜超過1000kW,若容量較大可選擇多臺發電機。
  
  計算實例
  
  某二類高層商住樓,擬設一臺容量最小的柴油發電機組,消防時作消防負荷備用電源,平時作保證負荷備用電源。其中保證負荷計算值Pj2+Pj3為300kW。而其最不利防火分區被認定為地下室。因為,若地下室火災,則投入服務的消防設備總安裝功率為最大,其值Pj1+Pj2為250kW。其中消防水泵容量最大,75KW,△(星三角)啟動。
  
  計算過程:因300kW>250kW,故機組容量選擇以保證負荷計算為準。則應選的發電機功率為:PH≥1.1×300kW=330kW,查樣本選擇PH=350kW的發電機。校驗最大一臺電機為高區消防水泵75kW,采用Y-△啟動,按15%壓降查表得K=2.3,取1.2可靠系數,1.2×K×P=1.2×2.3×75=207<350kW,經校驗所選機組滿足要求。
  
  柴油發電機房的設計
  
 ?。?)柴油發電機房的確定:考慮到柴油發電機組的進風、排風、排煙等情況,如果有條件時機房最好設在首層。但是,高層建筑功能較復雜,對面積的利用率要高,尤其是首層,常用于對外營業,屬黃金地帶,難以占用。因此,一般把發電機房設在地下室的地下一層,不宜設在地下二層及以下。這時,解決好通風、防潮、機組的排煙、消音和減振就顯得非常重要,在設計中要注意處理好。
  
  機房選址時應注意以下幾點:
  
  不應設在四周無外墻的房間,為熱風管道和排煙管道伸出室外創造有利條件;盡量避開建筑物的主入口、正立面等部位,以免排煙、排風對其造成影響;
  
  注意噪音對環境的影響;
  
  柴油發電機
  
  宜靠近建筑物的變電所,這樣便于接線,減少電能損耗,也便于運行管理;不應設在廁所、浴室或其他經常積水場所的正下方和貼鄰。
  
 ?。?)機房設備的布置:機房設備布置應根據機組容量大小和臺數而定,應力求緊湊、經濟合理、保證安全及便于維護。
  
  當發電機房只設一臺機組時,如果機組容量在500kW及以下,則一般不設控制室,這時配電屏、控制屏宜布置在發電機端或發電機側,其操作檢修通道的要求為屏前距發電機端不應小于2m,屏前距發電機側不應小于1.5m。
  
  對于單機容量在500kW及以上的多臺機組,考慮到運行維護、管理和集中控制的方便,宜設控制室。一般將發電機控制屏、機組操作臺、動力控制(屏)臺及照明配電箱等放在控制室??刂剖业牟贾门c低壓配電室的布置的技術要求相同。
  
  在機房內,機組宜橫向布置(垂直布置),這樣,機組的中心線與機房的中軸線垂直,操作管理方便,管線短,布置緊湊。當機房與控制及配電室毗鄰布置時,發電機出線端宜布置在靠近控制及配電室一側。
  
 ?。?)機房配電導線選擇與敷設:柴油發電機房宜按潮濕環境選擇電力電纜或絕緣電線;發電機至配電屏的引出線宜采用銅芯電纜或封閉式母線;強電控制測量線路、勵磁線路應選擇銅芯控制電纜或銅芯電線;控制線路、勵磁線路和電力配線宜穿鋼管埋地敷設或沿電纜溝敷設,勵磁線路與主干線采用鋼管配電時可穿于同一管中。柴油發電機房固定照明須接應急電源。
  
 ?。?)機房接地:柴油發電機房一般應用三種接地:①工作接地:發電機中性點接地;②保護接地:電氣設備正常不帶電的金屬外殼接地;③防靜電接地:燃油系統的設備及管道接地。各種接地可與其建筑的其他接地共用接地裝置,即采用聯合接地方式。
  
 ?。?)燃油的存放:在機房內或貯油間要有供8小時連續運行的日用油箱,但油量超過100L時,宜放置在與機房有防火隔墻的專用貯油間。
  
 ?。?)機房的土建條件:在機房土建設計時,電氣設計人員須向土建設計人員提供土建條件。土建條件的內容一般有以下幾點:
  
  機房的高、長、寬尺寸必須滿足機組的要求。對于小型機組,若油箱、電控箱與機組屬于同一整體,機組的中心線與機房的中軸線重合,則機組與墻之間要留有1.5m左右的巡視檢修通道,散熱器應盡量靠近熱風出口百葉窗。這樣可計算出機房的長、寬、高所需尺寸;
  
  要留有設備進出門及值班人員進出門,設備進出門要保證機組能推進推出。如因條件限制,設備進出的大門也可開人員進出的小門;在針對柴油機散熱器的地方要留熱風排出百葉窗。如果不采用整體風冷機組,要留有冷卻水管道過樓板的預留孔。
  
  根據機組的高度及排煙方向,要在墻上預埋排煙管通道套管;根據機組重量,土建要做相應的基礎,并根據機組底盤的尺寸,還要做相應的機座,預留埋地角螺絲的孔洞;要根據進出線及電控箱位置,設置電纜溝或預埋管 。
  
  柴油機房的進出風不應設在同一墻面上,以免形成氣流短路,影響散熱效果。但確有困難時,應出風口在上部,進風口在下部,且兩者相距應在2m以上。出風口面積不應小于柴油機散熱器面積的1.5倍;進風口面積不應小于柴油機散熱器面積的1.8倍。
  
  在寒冷地區應注意進風口、排風口平時對機房溫度的影響,以免機房溫度過低影響機組的起動。風口與室外的連接處可設風門,平時處于關閉狀態,機組運行時能自動開啟。
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