【文庫(kù)】超高層建筑柴油發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)

·工程設(shè)計(jì)·超高層建筑柴油發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)路清淇（中國(guó)電子工程設(shè)計(jì)院，北京100840）摘要：結(jié)合某超高層柴油發(fā)電機(jī)組電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)超高層建筑常用柴油發(fā)電機(jī)組附屬設(shè)備電氣控制方式、柴油發(fā)電機(jī)的儲(chǔ)油量以及接地系統(tǒng)進(jìn)行探討，給出了常規(guī)做法，具有借鑒意義。限油發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)主接線形式、優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析、比較，并提出了合理的建議。對(duì)柴有關(guān)鍵詞：柴油發(fā)電機(jī)；主接線形式；電氣控制；儲(chǔ)油量中圖分類號(hào)：TU852文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B0引言近年來(lái)，北京、上海等城市頻發(fā)高層建筑火上災(zāi)并造成巨大損失，高層建筑消防安全危機(jī)開(kāi)始海凸顯。電源作為高層建筑防火、救火的必備條件，其可靠性顯得尤為重要。通常，高層建筑采用雙路甚至多路進(jìn)線來(lái)滿足緊急情況下消防負(fù)荷及某些重要負(fù)荷的供電需求，為滿足一級(jí)負(fù)荷（業(yè)實(shí)中特別重要負(fù)荷及業(yè)主方對(duì)供電可靠性及連續(xù)性的特殊要求，常采用柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源。登本文結(jié)合某超高層柴油發(fā)電機(jī)組電氣系統(tǒng)薩設(shè)計(jì)，對(duì)超高層建筑中柴油發(fā)電機(jī)組電氣主接線形式、柴油發(fā)電機(jī)組附屬設(shè)備電氣控制方式、儲(chǔ)油量及接地系統(tǒng)等方面進(jìn)行了探討，給出了一些常規(guī)做法，具有借鑒意義。1工程概況及發(fā)電機(jī)組容量設(shè)置本文將要介紹的工程為超高層建筑，建筑面）27.5m。8417（2012）12-0047-04文章編號(hào)：1674-2積約為215000m，其中A座酒店高約為180m，B座辦公樓高約為126m，連體裙房高約為經(jīng)負(fù)荷計(jì)算，該工程柴油發(fā)電機(jī)組計(jì)算容量約為2700kW。根據(jù)當(dāng)?shù)叵募緶囟?0～35℃，相對(duì)濕度40%～75%，海拔高度10m的機(jī)組工作條件，及JGJ16—2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)（以下簡(jiǎn)稱《民規(guī)》）中的柴油發(fā)電機(jī)組功率范》修正系數(shù)表，機(jī)組功率校正系數(shù)取0．92，選擇兩臺(tái)1500kW同型號(hào)的柴油發(fā)電機(jī)組為該工程的備用電源。2發(fā)電機(jī)組的主接線形式柴油發(fā)電機(jī)組主接線形式應(yīng)根據(jù)機(jī)組容量、臺(tái)數(shù)、所供負(fù)荷性質(zhì)、進(jìn)出線回路數(shù)量等綜合分析確定。設(shè)計(jì)時(shí)，主接線形式應(yīng)力求簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、操作方便、節(jié)約投資。目前，多臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組常用主接線形式如表1所示?！?7·公男，路清淇（1980—），工程師，從事民用建筑電氣設(shè)計(jì)。司·工程設(shè)計(jì)·表1多臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組常用主接線形式）業(yè)（上多臺(tái)母聯(lián)供電有多臺(tái)并機(jī)供電設(shè)備運(yùn)優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高，行靈活；缺點(diǎn)：柴油發(fā)電機(jī)投入和切出較復(fù)雜，多臺(tái)低壓柴油發(fā)電機(jī)組并機(jī)時(shí)受總開(kāi)關(guān)容量限制，總?cè)萘坎灰顺^(guò)4000kVA限優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高，設(shè)備投資適中；一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)故障時(shí)，另一臺(tái)可延時(shí)投入；缺點(diǎn)：要求各臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)容量相同或相近，數(shù)量不宜過(guò)多海薩登實(shí)多臺(tái)拉手式供電設(shè)備投優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高，資適中；一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)故障時(shí)，另一臺(tái)可延時(shí)投入缺點(diǎn)：要求各臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)容量相同或相近3機(jī)組附屬設(shè)備電氣控制民用建筑中柴油發(fā)電機(jī)的冷卻方式一般為箱，即將機(jī)組末端冷卻水箱設(shè)置于室外，通過(guò)冷卻水箱上的風(fēng)機(jī)間接使機(jī)組冷卻。在超高層建筑中，柴油發(fā)電機(jī)機(jī)組容量一般較大，且通常設(shè)置在地下室，其實(shí)際空間很可能會(huì)限制聯(lián)機(jī)散熱或強(qiáng)制運(yùn)用進(jìn)排風(fēng)散熱方式。據(jù)有關(guān)資料表明，增壓柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行環(huán)境中，溫度每升高5℃，機(jī)組運(yùn)行效率就降低2%。因此，為確保超高層柴油發(fā)電機(jī)組建筑中柴油發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效率，水冷方式，對(duì)于柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)而言，機(jī)組水冷方式又可分為兩種：一種是近置水箱，即在機(jī)組本體上自帶一個(gè)散熱水箱，通過(guò)水箱上自帶的風(fēng)機(jī)將熱量直接排至排風(fēng)通道。該方式風(fēng)機(jī)的控制一般由機(jī)組成套廠商實(shí)現(xiàn)；另一種是遠(yuǎn)置水·48·公供電可靠性要求高，為同一系統(tǒng)供電的柴油發(fā)電機(jī)在兩臺(tái)以上；低壓柴油發(fā)電機(jī)組（400V）最大單臺(tái)并機(jī)不大于1600kW，適用于多臺(tái)高壓（10kV）柴油發(fā)電機(jī)組供電可靠性要求高，供電按區(qū)域進(jìn)行劃分且各柴油發(fā)電機(jī)型號(hào)、規(guī)格和特性相同。適用于柴油發(fā)電機(jī)數(shù)量較少（2～3臺(tái)）的情況供電可靠性要求高，供電按區(qū)域進(jìn)行劃分且各柴油發(fā)電機(jī)規(guī)格和特性相同型號(hào)、司單臺(tái)直接供電所需設(shè)優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單清晰，備少，投資少；缺點(diǎn)：柴油發(fā)電機(jī)檢修或故障時(shí)所供區(qū)域無(wú)法得到供電適用于容量較小（不超過(guò)200kVA）的單臺(tái)機(jī)組、較小范圍供電·工程設(shè)計(jì)·常選用遠(yuǎn)置水箱水冷機(jī)組，其優(yōu)點(diǎn)是散熱效果好，允許散熱器與機(jī)組垂直落差高（＞13m）。但當(dāng)散熱器與機(jī)組之間安裝高差＞3m時(shí)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)自帶機(jī)械水泵的功率有限，多數(shù)機(jī)組需裝一個(gè)膨脹水箱和電動(dòng)循環(huán)水泵，冷卻水由電動(dòng)循環(huán)環(huán)。采用該方式時(shí)，其散熱器風(fēng)機(jī)和循環(huán)水泵電機(jī)由發(fā)電機(jī)供電，負(fù)載功率應(yīng)計(jì)入總的機(jī)組功率，同時(shí)，還需考慮該附屬設(shè)備的控制方式?！睹褚?guī)》根據(jù)第6．1．6條，柴油發(fā)電機(jī)附屬設(shè)備宜采用就地控制和隨機(jī)組運(yùn)行聯(lián)動(dòng)控制方式。因此，柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)必須同時(shí)運(yùn)行的附屬設(shè)備（循環(huán)水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)、送排風(fēng)機(jī)等），其電源取自油機(jī)總出線口（表1中接線圖A處），這樣配電能確保機(jī)組起動(dòng)時(shí)所對(duì)應(yīng)的附屬設(shè)備同時(shí)起動(dòng)，市電恢復(fù)正常后其附屬設(shè)備同時(shí)停機(jī)，增強(qiáng)了附屬設(shè)備的供電可靠性，避免了柴油發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電沿線路繞一整圈后又回到柴油發(fā)電機(jī)處，減少了中間的不可靠環(huán)節(jié)。單臺(tái)機(jī)組附屬動(dòng)力配電箱示意圖如圖1所示。圖3機(jī)、暖機(jī)設(shè)備、機(jī)房照明等）的電源取自市電與應(yīng)急電雙電源切換箱，其配電箱系統(tǒng)示意圖如圖3所示。4發(fā)電機(jī)組儲(chǔ)油量的確定目前，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)房?jī)?chǔ)油量作出規(guī)定的主要規(guī)范有：（1）JGJ16—2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)》中第6．1．11條第2款“機(jī)房?jī)?nèi)應(yīng)設(shè)置儲(chǔ)油間，其總儲(chǔ)存量不應(yīng)超過(guò)8h的燃油量，并應(yīng)采取（2）GB50016—2010《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》上海（業(yè)圖1機(jī)組附屬動(dòng)力配電箱示意圖但在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)組經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行停機(jī)后，其附屬設(shè)備也同時(shí)停機(jī)，此時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組、循環(huán)冷卻系統(tǒng)等仍有大量余登熱未排出室外，因此，對(duì)上述系統(tǒng)加以改造，在其附屬設(shè)備電源箱總進(jìn)線處設(shè)置手動(dòng)切換開(kāi)關(guān)，待機(jī)組停機(jī)后手動(dòng)切換至市電，將機(jī)組余熱排出后延時(shí)停機(jī)，其配電箱系統(tǒng)示意圖如圖2所示。實(shí)薩圖2機(jī)組附屬動(dòng)力配電箱示意圖柴油發(fā)電機(jī)日常必須運(yùn)行的附屬設(shè)備（充電）”相應(yīng)的防火措施。其中第5．4．3條第3款“機(jī)房?jī)?nèi)應(yīng)設(shè)置儲(chǔ)油間，總儲(chǔ)存量不應(yīng)大于8h的需要量，且儲(chǔ)油間應(yīng)采”用防火墻與發(fā)電機(jī)間隔開(kāi)。（3）GB50045—1995《高層民用建筑設(shè)計(jì)防（2005年版）中第4．1．3．3條“機(jī)房?jī)?nèi)應(yīng)火規(guī)范》設(shè)置儲(chǔ)油間，其總儲(chǔ)存量不應(yīng)超過(guò)8h的需要量，”且儲(chǔ)油間應(yīng)采用防火墻與發(fā)電機(jī)間隔開(kāi)。第4.1．10條“高層建筑使用丙類液體做燃料時(shí)，中”間罐的容積不應(yīng)大于1．00m。而柴油發(fā)電機(jī)的日由于柴油屬于丙類液體，“中間罐”，用油箱也屬于根據(jù)上述規(guī)范，前三條均為上限不超過(guò)8h的燃油量，最后一條為上限不應(yīng)“在大于1．00m；但在4．1．10條文解釋中描述為沒(méi)有管道煤氣的高層賓館、飯店等，若使用丙類液，體做燃料時(shí)”因此，該條規(guī)范不適用于柴油發(fā)電機(jī)房?jī)?chǔ)油量的規(guī)定，否則該規(guī)范第4．1．3．3條中直“不應(yīng)大于接加入第4．1．2．4條中鍋爐房的儲(chǔ)油量1．00m3”舊《民規(guī)》中即可。對(duì)于儲(chǔ)油量的下線，《民規(guī)》要求為3～8h的儲(chǔ)油量，但新僅規(guī)定了上限，在第13．9．13條中又規(guī)定了消防用電設(shè)備在火災(zāi)發(fā)生時(shí)的供電時(shí)間，因此，需根據(jù)消防負(fù)荷來(lái)估算柴油發(fā)電機(jī)儲(chǔ)油量的下限。為簡(jiǎn)化計(jì)算，在消防負(fù)荷與柴油發(fā)電機(jī)組功·49·有限公機(jī)組附屬動(dòng)力配電箱示意圖司泵帶動(dòng)，從分置水箱經(jīng)過(guò)散熱器和機(jī)組進(jìn)行循·工程設(shè)計(jì)·率相差不大時(shí)，可按柴油發(fā)電機(jī)組3h油耗確定儲(chǔ)油量下限。在柴油發(fā)電機(jī)組的實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須事先了解當(dāng)?shù)叵啦块T要求，個(gè)別地區(qū)的消防部門要求3同時(shí)滿足不超過(guò)8h和不大于1．00m兩個(gè)條件。由于柴油發(fā)電機(jī)容量大小不同，小時(shí)耗油量也有差異，若建筑內(nèi)儲(chǔ)油量不能滿足設(shè)計(jì)要求，就需在主建筑外設(shè)儲(chǔ)油庫(kù)，其防火間距應(yīng)滿足GB50045—1995《高層民用建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范》和GB50016—2010《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中的要求。統(tǒng)示意圖如圖4所示。（3）防靜電接地是指燃油系統(tǒng)的設(shè)備及管道接地，即將發(fā)電機(jī)組油箱、輸油管道、油泵等進(jìn)行防靜電連接。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置接地預(yù)埋件，發(fā)電（的中性點(diǎn)應(yīng)經(jīng)過(guò)刀開(kāi)關(guān)接地或經(jīng)限流電抗器接地；當(dāng)兩臺(tái)機(jī)組的中性導(dǎo)體存在環(huán)流時(shí)，應(yīng)將其中一臺(tái)發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)接地。（2）保護(hù)接地是指電氣設(shè)備正常不帶電的金屬外殼接地，包括機(jī)房?jī)?nèi)發(fā)電機(jī)外殼、配電箱體、電纜橋架鋼管及其支架等接地。上海）柴油發(fā)電機(jī)房接地一般分為工作接地、保護(hù)接地、防靜電接地三種。（1）工作接地是指發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地。當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組單臺(tái)獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)應(yīng)直接接地，機(jī)組的接地形式宜與低壓配電接地形式一致，當(dāng)多臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組并機(jī)運(yùn)行時(shí)，機(jī)組6結(jié)語(yǔ)需根據(jù)項(xiàng)目的在柴油發(fā)電機(jī)房電氣設(shè)計(jì)中，實(shí)際用電需求進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，合理選擇柴油發(fā)電機(jī)組的容量、臺(tái)數(shù)及主接線形式，做到供電安全可靠，經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理，運(yùn)行靈活和維護(hù)管理方便。［1］任元會(huì)．工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］．3版．北2005．京：中國(guó)電力出版社，［2］JGJ16—2008S］．民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范［［3］李炳華．超高層建筑中柴油發(fā)電組若干問(wèn)題的思考［J］．智能建筑電氣技術(shù)，2009（6）：6-9．［4］楊子學(xué)．民用建筑柴油發(fā)電機(jī)房的通風(fēng)與冷卻設(shè)計(jì)［J］．制冷空調(diào)與電力機(jī)械，2010（2）：42-44．07-04收稿日期：2012-登薩實(shí)機(jī)房?jī)?nèi)各種接地均與機(jī)房?jī)?nèi)預(yù)留的接地預(yù)埋件可靠連接，并與建筑物的其他接地采用聯(lián)合接地方式。柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)典型三相四線制接地系業(yè)ElectricalDesignofDieselGeneratorSe