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民用建筑自備柴油發電機組的選用標準

 選用恰當的后備電源來滿足緊急情況下消防負荷及其它重要負荷的供電要求,是民用建筑電氣設計中一個不可忽視的問題,目前我們一般采用柴油發電機組作為應急交流電源,那么選用自備柴油發電機組時應注意哪幾方面的問題呢?筆者認為應注意以下幾點。 
  1 設置原則
   《民用建筑電氣設計規范》JGJ/T16—92 3.1條規定:民用建筑中的消防水泵、消防電梯、防排煙設施、火災自動報警、自動滅火裝置、火災應急照明、電動防火門窗、卷簾、閥門等消防用電的負荷等級,應符合國家現行《高層民用建筑設計防火規范》和《建筑設計防火規范》的規定。
  根據《高層建筑設計防火規范》GB50045(2001年版)9.1規定:一類高層建筑應按一級負荷要求供電,二類高層建筑應按二級負荷要求供電?!睹裼媒ㄖ姎庠O計規范》JGJ/T16—92 3.1條規定:一級負荷應由兩個電源供電,當一個電源發生故障時,另一個電源應不致同時受到損壞;二級負荷條件允許時,也宜采用二路電源來供電,特別是消防用的二級負荷,更應該按兩個回路要求供電;一級負荷中的特別重要負荷,除上述兩個電源外,還必須增設應急電源。根據這些規定,筆者總結了自備柴油發電機組的設置原則:
 ?。?)當民用建筑需按一級負荷要求供電時,若城市電網能提供二路獨立電源(一用一備或相互備用),則可不設柴油發電機組;但當一級負荷中有特別重要的負荷時,則一般應設柴油發電機組作為應急電源。
 ?。?)當電網只能提供一路電源時,為滿足對一、二級負荷的供電要求,一般應設置柴油發電機組,此時機組將作備用電源及應急電源使用。
 ?。?)大、中型商業建筑中為確保市電中斷時不造成較大的經濟損失,也宜設柴油發電機組。由于城市電網不可能完全獨立,有時一個電源故障或檢修時,另一電源有可能同時故障,因此,即使有兩路或以上電源供電,為確保民用建筑中消防及其他重要設備(如智能化設備、通訊設備等)的可靠供電,一般都設置柴油發電機組。
  2 容量選擇
  自備發電機組容量的選擇,目前國家尚無統一的計算公式,因此設計人員在實際工作中所采用的方法也不相同:有的簡單地按電力變壓器容量的10%-20%確定;有的按消防設備的容量相加;有的則根據投資者的意愿選擇,造成了自備發電機組容量選擇的不準確性,若容量選擇太大造成一次投資浪費,選擇太小則在事故時滿足不了使用要求。那么,如何選擇自備發電機組的容量呢?筆者經過查閱資料和參考同行各種經驗做法后,歸納出如下幾點:
 ?。ㄒ唬┓桨富虺醪皆O計階段
  自備發電機的容量按供電變壓器總容量的10%-20%計算。
 ?。ǘ┦┕D階段
 ?。?)按計算負荷選擇發電機容量我們知道,建筑物的用電負荷可分為三類:第一類為保安型負荷,即保證大樓內人身及設備安全和可靠運行的負荷,如消防水泵、消防電梯、防排煙設備、應急照明、通訊設備、重要的計算機及相關設備等;第二類為保障型負荷,即保障大樓運行的基本設備負荷,主要是工作區照明、部分電梯、通道照明;第三類為一般負荷,即除了上述負荷以外的其它負荷,例如:空調、水泵及其他一般照明、動力設備。計算自備發電機組的容量時,第一類負荷必須考慮在內,第二類負荷則根據大樓功能及電網情況來定,若大樓功能要求較高或城市電網供電不穩定,則應將第二類負荷考慮在內,但若將第一類、第二類負荷簡單相加來選擇發電機容量,則所選容量偏大,因為在消防狀態時,只需保證消防設備的運行,第二類負荷不使用;而在非消防狀態下電網停電時,消防設備不使用。所以,筆者認為可以選擇兩者中較大者作為發電機組的容量。
  設備容量統計出來后,根據實際情況選擇需要系數Kx(一般取0.85-0.95),計算出計算容量Pj=KxP∑,自備發電機組的功率按下式計算P=kPj/η式中: 

  P—自備發電機組的功率kw;
  Pj—負荷設備的計算容量kw;
  P∑—總負荷kw;
  η—發電機并聯運行不均勻系數一般取0.9,單臺取1;
  k—可靠系數,一般取1.1。
 ?。?)按很大的單臺電動機或成組電動機起動的需要,計算發電機容量P=(P∑-Pm)/η∑+ PmKCcosψm(KW)
  Pm—起動容量很大的電動機或成組電動機的容量(kw);
  η∑一總負荷的計算效率,一般取0.85;
  cosΨm —電動機的起動功率因數,一般取0.4;
  K—電動機的起動倍數;
  C—全壓起動C=l.0,Y—△起動C=0.67,自耦變壓器起動50%抽頭C=0.25,65%抽頭C==0.42,80%抽頭C=0.64。
 ?。?)按起動電動機時母線容許電壓降計算發電機容量P=PnKCXd″(1/△E-1)(kw)
  Pn一造成母線壓降很大的電動機或成組起動電動機組的容量(kw)
  K—電動機的起動電流倍數;
  Xd″—發電機的暫態電抗,一般取0.25;
  △E—母線允許的瞬時電壓降,有電梯時取0.20,無電梯時取0.25.在實際工作中,也可用系數法估算柴油發電機組的起動能力,表1列出了不同起動方式下所需的發電機功率為被起動電動機功率的很小倍數,供參考。
  近年來,變頻起動裝置在民用建筑中應用越來越廣泛,變頻起動與其它起動方式相比,起動電流小而起動力矩大,對電網無沖擊電流,引起的母線電壓降也很小,因此,筆者認為,當電動機采用變頻調速起動時,可以只考慮用計算負荷來計算發電機的容量,而不用考慮電動機起動的因素。
  工程實例:筆者設計的某工程為例,該工程建筑面積10000m2,12層,為二類高層,保安性負荷主要為消防負荷,其容量為191kw,很大一臺電動機為噴淋泵37kw,采用自耦降壓80%抽頭降壓起動。
 ?。?)按計算負荷計算P=kPj/η=1.1×191/1kw=210.1 kw
 ?。?)很大的單臺電動機起動的需要計算P=(P∑-Pm)/η∑ +PmKCcosΨm =(191—37)/0.85+37×6×0.64×0.4 =238.0 kw
 ?。?)按起動電動機時發電機母線允許電壓降計算P=PnKCXd″(1/△E-1)
  =37×6×0.64×0.25(1/0.20-1)
  =142.08 kw
  根據以上計算,應選擇≥238.0 kw的發電機組一臺,因此可選一臺250kw機組。 

3 機組的選擇
 ?。ㄒ唬┡_數的選擇當用電動機起動容量來選擇發電機組的容量時,發電機臺數不能多,因為臺數增加,單機容量小,有可能滿足不了電動機的起動要求。一般當容量不超過800kw時,選用單機為好,當容量在800kw以上時,宜選擇兩臺,且兩臺機組的各種物理參數應相同,便于機組并車運行。
 ?。ǘ┢渌δ艿倪x擇民用建筑備用應急發電機組宜選用高速柴油發電機組和無刷型自動勵磁裝置。選用的機組應裝快速自動起動及電源自動切換裝置,并應具有連續三次自起動的功能。不宜采用壓縮空氣起動,一般采用24V蓄電池組作為起動電源。



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