張紅霞，葉 園

（武漢商學(xué)院機(jī)電工程與汽車服務(wù)學(xué)院，湖北武漢 430056）

建筑電氣中柴油發(fā)電機(jī)組的選用與設(shè)計(jì)

張紅霞，葉 園

（武漢商學(xué)院機(jī)電工程與汽車服務(wù)學(xué)院，湖北武漢 430056）

對(duì)建筑工程中采用柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源的電氣部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)，介紹了柴油發(fā)電機(jī)組容量選擇原則、柴油機(jī)房設(shè)備布置以及配電系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)。

柴油發(fā)電機(jī)組；容量選擇；機(jī)房選址；機(jī)房布置；配電方案

0 前言

在現(xiàn)代工程項(xiàng)目中，柴油發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，作為電力系統(tǒng)斷電后的供電連續(xù)性的可靠保障，一方面是作為設(shè)計(jì)規(guī)范中計(jì)算機(jī)通信設(shè)備的備用電源、消防設(shè)施的應(yīng)急電源的優(yōu)先選擇，另一方面對(duì)于電力短缺或電源可靠性差的建筑環(huán)境下的必然選擇。因此，柴油發(fā)電機(jī)組在電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用與設(shè)計(jì)尤為重要，關(guān)系到建筑電氣系統(tǒng)的安全、可靠。接下來(lái)對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組的容量選擇、機(jī)房布置、配電方案等幾個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1 容量選擇

根據(jù)《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版中關(guān)于柴油發(fā)電機(jī)組容量選擇的依據(jù)，分為初步方案估算、實(shí)施階段容量計(jì)算。

初步方案階段估算原則為以下三種數(shù)據(jù)的最大值：按建筑面積估算（10 000 m2以上取20 W/m2，10 000 m2以下取10 W/m2）；按變壓器容量的10%～20%；按電動(dòng)機(jī)起動(dòng)容量估算（直接起動(dòng)的最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)容量的5倍）。

表1 消防設(shè)備用電負(fù)荷

實(shí)施階段需要通過(guò)計(jì)算比對(duì)得出最終結(jié)果；按穩(wěn)定負(fù)荷計(jì)算發(fā)電機(jī)容量，穩(wěn)定負(fù)荷根據(jù)一級(jí)負(fù)荷、消防負(fù)荷以及重要的二級(jí)負(fù)荷容量的總和；按尖峰負(fù)荷計(jì)算；按發(fā)電機(jī)母線允許壓降計(jì)算；按最大的單臺(tái)電動(dòng)機(jī)或成組電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的需要來(lái)計(jì)算發(fā)電機(jī)容量[1]。最終的發(fā)電機(jī)容量為上述值的最大值。舉例：某項(xiàng)目的消防設(shè)備用電負(fù)荷數(shù)據(jù)見表1，重要的非消防設(shè)備的用電負(fù)荷數(shù)據(jù)見表2。按表1計(jì)算柴油發(fā)電機(jī)組容量為S=124/ 0.87/0.8=178 kW，選擇容量為180 kW的機(jī)組；按表2計(jì)算柴油發(fā)電機(jī)組容量為S=63/0.87/0.8= 91 kW，選擇容量為100 kW的機(jī)組。綜合應(yīng)按消防用電負(fù)荷計(jì)算的數(shù)據(jù)選擇180kW的機(jī)組。

表2 非消防重要設(shè)備用電負(fù)荷

2 機(jī)房選址

根據(jù)建筑類別的不同，柴油發(fā)電機(jī)機(jī)房布置也不盡相同，一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于電廠、電子信息系統(tǒng)機(jī)房這類建筑，柴油發(fā)電機(jī)可設(shè)置在一層，柴油發(fā)電機(jī)房?jī)?nèi)進(jìn)、排風(fēng)的墻體一般靠建筑端部臨道路，便于形成空氣流動(dòng)的通路。對(duì)于高層民用建筑（一般有地下層），柴油發(fā)電機(jī)可設(shè)置在地下一層。需考慮到設(shè)備運(yùn)輸、進(jìn)排風(fēng)問(wèn)題，在下面的機(jī)房?jī)?nèi)部布置中再行一一論述。

3 機(jī)房布置

柴油發(fā)電機(jī)房布置應(yīng)符合發(fā)電機(jī)組運(yùn)行工藝的要求，冷卻通風(fēng)系統(tǒng)，環(huán)境噪音要求，荷載及基礎(chǔ)要求，排煙系統(tǒng)，隔震和消噪，設(shè)備間距要求等等。

（1）設(shè)備間距：根據(jù)設(shè)計(jì)圖集《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》04DX101-1中對(duì)機(jī)組外輪廓距墻的距離，從64 kW以下至2 000 kW，柴油發(fā)電機(jī)的四周距離墻的凈空均有嚴(yán)格規(guī)定，多臺(tái)機(jī)組之間的距離也有要求，可參照?qǐng)D集所列表格。

（2）通風(fēng)系統(tǒng)：機(jī)房的通風(fēng)散熱應(yīng)按機(jī)房設(shè)備的散熱量和有害氣體的排除，并能滿足柴油機(jī)所需的燃燒理論空氣量計(jì)算設(shè)計(jì)。一般優(yōu)先采用自然通風(fēng)排除機(jī)房?jī)?nèi)的余熱，當(dāng)不能滿足溫度要求時(shí)，在機(jī)房墻上裝設(shè)機(jī)械通風(fēng)扇以滿足通風(fēng)散熱的要求。良好的通風(fēng)系統(tǒng)可使發(fā)電機(jī)組在高溫環(huán)境下都可滿載運(yùn)行[5]。機(jī)房設(shè)在地下室時(shí)，需要考慮進(jìn)、排風(fēng)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)柴油機(jī)容量、機(jī)房面積預(yù)留進(jìn)、排風(fēng)和排煙井道。

（3）基礎(chǔ)要求：因柴油發(fā)電機(jī)組較重，一般設(shè)置在建筑首層或地下一層，機(jī)組基礎(chǔ)還應(yīng)采取減震措施，還應(yīng)防止與房屋主體產(chǎn)生共振。

圖1 獨(dú)立柴油機(jī)房平面布置圖

圖2 獨(dú)立柴油機(jī)房立面圖

（4）排煙系統(tǒng)：燃油燃燒產(chǎn)生高溫廢氣需要通過(guò)排煙管道排出室外，須根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門要求設(shè)置排放高度及位置。一般情況下應(yīng)避開居民敏感區(qū)，可排至主樓屋面或裙樓屋面遠(yuǎn)離主樓的位置，若設(shè)置在裙房屋頂時(shí)，宜將煙氣處理后再排放[2]。一般是預(yù)留排煙管道至屋頂，排煙管道需做保溫。

圖3 儲(chǔ)油間示意圖

圖4 機(jī)組冷卻方案

（5）隔震消噪：發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，為防止與房屋主體產(chǎn)生共振及本體損壞，需要進(jìn)行隔震處理，電纜做軟連接，隔震處理可由柴油機(jī)組承包商隨機(jī)組配套提供。發(fā)電機(jī)房主要噪聲源有：進(jìn)氣系統(tǒng)、廢氣渦輪增壓器、燃燒噪聲、次震動(dòng)[4]?？赏ㄟ^(guò)增大墻壁硬度、機(jī)房空間，增設(shè)機(jī)組消音設(shè)備、使用吸音材料等措施來(lái)改善噪音問(wèn)題。當(dāng)然最終的噪聲應(yīng)滿足當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的要求。

（6）運(yùn)輸通道：一般情況下如果柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)置在地下層，則可以通過(guò)地下入口坡道，但需核實(shí)入口處的高度是否滿足要求，需要土建工程師核算運(yùn)輸路線上的結(jié)構(gòu)承載能否滿足要求。如果柴油發(fā)電機(jī)房不能經(jīng)過(guò)入口坡道運(yùn)輸就要考慮設(shè)置吊裝孔。

圖1-4為常用的柴油發(fā)電機(jī)組的設(shè)置方案。

4 配電方案設(shè)計(jì)

圖5 一段應(yīng)急母線的配電系統(tǒng)主接線

圖6 兩段應(yīng)急母線的配電系統(tǒng)主接線

如圖5、6所示。常用的主接線方式是設(shè)應(yīng)急母線段，應(yīng)急段平時(shí)由市電供電，當(dāng)失去市電時(shí)，由柴油發(fā)電機(jī)供電。有些地區(qū)消防主管部門或?qū)＜艺J(rèn)為應(yīng)設(shè)置兩個(gè)應(yīng)急母線段，以滿足消防規(guī)程的要求，筆者認(rèn)為兩個(gè)應(yīng)急母線段是分別為消防類和非消防類重要負(fù)荷供電，設(shè)置兩條應(yīng)急母線段是十分必要的，目的是互不干擾，保證可靠性，這也印證了現(xiàn)行規(guī)范《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50052-2009中第3.0.9條備用電源嚴(yán)禁接入應(yīng)急供電系統(tǒng)[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著生產(chǎn)、生活水平的提高，社會(huì)對(duì)電源穩(wěn)定性要求越來(lái)越高，同時(shí)考慮到地域性差異、經(jīng)濟(jì)性的平衡，柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源、備用電源的用途也越來(lái)越廣泛，也十分具有優(yōu)勢(shì)，特別在建筑工程中用得越來(lái)越普遍，重要性日益受到重視。本文以建筑電氣中柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)中幾個(gè)比較重要的問(wèn)題做了論述，由于建筑個(gè)體情況不同，柴油發(fā)電機(jī)的設(shè)置要切合具體的建筑。工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者應(yīng)充分利用建筑布局和空間，開拓思路，要與土建專業(yè)進(jìn)行充分的溝通與比選，從最基本的布置中找出最佳解決方案。

［1］中國(guó)航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院組編.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)：第三版［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2005.

［2］JGJ16-2008.民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］GB50052-2009.供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［4］格賽斯康明斯發(fā)電機(jī)組應(yīng)用手冊(cè)［Z］.福州格賽斯機(jī)電有限公司，2010.

［5］賈京花.民用建筑中備用柴油發(fā)電機(jī)機(jī)房設(shè)置的一些問(wèn)題［J］.智能建筑電氣技術(shù)，2012（1）：38-40.

Selection and Design of Diesel Power Generation Unit of the Architectural Electricity

ZHANG Hong-xia，YE Yuan
（Department of Mechanical Engineering and Automotive Services，Wuhan Business University，Wuhan430056，China）

This paper introduces key points of the electrical design of the use of diesel generators as emergency power supply in building engineering,including diesel generator capacity selection，diesel engine room equipment layout and distribution system.

diesel generator；capacity selection；room location；room layout；distribution scheme

TM611.22

A

1009－9492(2014)09－0064－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.09.017

張紅霞，女，1982年生，湖北孝感人，碩士，講師。研究領(lǐng)域：自動(dòng)化技術(shù)、高等教育。已發(fā)表論文14篇。

(編輯：向 飛)

2014－03－10