建筑电气中柴油发电机组的选用与设计

张红霞，叶 园

（武汉商学院机电工程与汽车服务学院，湖北武汉 430056）

建筑电气中柴油发电机组的选用与设计

张红霞，叶 园

（武汉商学院机电工程与汽车服务学院，湖北武汉 430056）

对建筑工程中采用柴油发电机组作为应急电源的电气部分进行了设计，介绍了柴油发电机组容量选择原则、柴油机房设备布置以及配电系统方案的设计。

柴油发电机组；容量选择；机房选址；机房布置；配电方案

0 前言

在现代工程项目中，柴油发电机组的应用越来越广泛，作为电力系统断电后的供电连续性的可靠保障，一方面是作为设计规范中计算机通信设备的备用电源、消防设施的应急电源的优先选择，另一方面对于电力短缺或电源可靠性差的建筑环境下的必然选择。因此，柴油发电机组在电气系统中的应用与设计尤为重要，关系到建筑电气系统的安全、可靠。接下来对柴油发电机组的容量选择、机房布置、配电方案等几个方面进行详细阐述。

1 容量选择

根据《工业与民用配电设计手册》第三版中关于柴油发电机组容量选择的依据，分为初步方案估算、实施阶段容量计算。

初步方案阶段估算原则为以下三种数据的最大值：按建筑面积估算（10 000 m2以上取20 W/m2，10 000 m2以下取10 W/m2）；按变压器容量的10%～20%；按电动机起动容量估算（直接起动的最大一台电动机容量的5倍）。

表1 消防设备用电负荷

实施阶段需要通过计算比对得出最终结果；按稳定负荷计算发电机容量，稳定负荷根据一级负荷、消防负荷以及重要的二级负荷容量的总和；按尖峰负荷计算；按发电机母线允许压降计算；按最大的单台电动机或成组电动机启动的需要来计算发电机容量[1]。最终的发电机容量为上述值的最大值。举例：某项目的消防设备用电负荷数据见表1，重要的非消防设备的用电负荷数据见表2。按表1计算柴油发电机组容量为S=124/ 0.87/0.8=178 kW，选择容量为180 kW的机组；按表2计算柴油发电机组容量为S=63/0.87/0.8= 91 kW，选择容量为100 kW的机组。综合应按消防用电负荷计算的数据选择180kW的机组。

表2 非消防重要设备用电负荷

2 机房选址

根据建筑类别的不同，柴油发电机机房布置也不尽相同，一般来说，对于电厂、电子信息系统机房这类建筑，柴油发电机可设置在一层，柴油发电机房内进、排风的墙体一般靠建筑端部临道路，便于形成空气流动的通路。对于高层民用建筑（一般有地下层），柴油发电机可设置在地下一层。需考虑到设备运输、进排风问题，在下面的机房内部布置中再行一一论述。

3 机房布置

柴油发电机房布置应符合发电机组运行工艺的要求，冷却通风系统，环境噪音要求，荷载及基础要求，排烟系统，隔震和消噪，设备间距要求等等。

（1）设备间距：根据设计图集《建筑电气常用数据》04DX101-1中对机组外轮廓距墙的距离，从64 kW以下至2 000 kW，柴油发电机的四周距离墙的净空均有严格规定，多台机组之间的距离也有要求，可参照图集所列表格。

（2）通风系统：机房的通风散热应按机房设备的散热量和有害气体的排除，并能满足柴油机所需的燃烧理论空气量计算设计。一般优先采用自然通风排除机房内的余热，当不能满足温度要求时，在机房墙上装设机械通风扇以满足通风散热的要求。良好的通风系统可使发电机组在高温环境下都可满载运行[5]。机房设在地下室时，需要考虑进、排风系统，设计时应根据柴油机容量、机房面积预留进、排风和排烟井道。

（3）基础要求：因柴油发电机组较重，一般设置在建筑首层或地下一层，机组基础还应采取减震措施，还应防止与房屋主体产生共振。

图1 独立柴油机房平面布置图

图2 独立柴油机房立面图

（4）排烟系统：燃油燃烧产生高温废气需要通过排烟管道排出室外，须根据当地环保部门要求设置排放高度及位置。一般情况下应避开居民敏感区，可排至主楼屋面或裙楼屋面远离主楼的位置，若设置在裙房屋顶时，宜将烟气处理后再排放[2]。一般是预留排烟管道至屋顶，排烟管道需做保温。

图3 储油间示意图

图4 机组冷却方案

（5）隔震消噪：发电机组运行时会产生振动，为防止与房屋主体产生共振及本体损坏，需要进行隔震处理，电缆做软连接，隔震处理可由柴油机组承包商随机组配套提供。发电机房主要噪声源有：进气系统、废气涡轮增压器、燃烧噪声、次震动[4]。可通过增大墙壁硬度、机房空间，增设机组消音设备、使用吸音材料等措施来改善噪音问题。当然最终的噪声应满足当地环保部门的要求。

（6）运输通道：一般情况下如果柴油发电机组设置在地下层，则可以通过地下入口坡道，但需核实入口处的高度是否满足要求，需要土建工程师核算运输路线上的结构承载能否满足要求。如果柴油发电机房不能经过入口坡道运输就要考虑设置吊装孔。

图1-4为常用的柴油发电机组的设置方案。

4 配电方案设计

图5 一段应急母线的配电系统主接线

图6 两段应急母线的配电系统主接线

如图5、6所示。常用的主接线方式是设应急母线段，应急段平时由市电供电，当失去市电时，由柴油发电机供电。有些地区消防主管部门或专家认为应设置两个应急母线段，以满足消防规程的要求，笔者认为两个应急母线段是分别为消防类和非消防类重要负荷供电，设置两条应急母线段是十分必要的，目的是互不干扰，保证可靠性，这也印证了现行规范《供配电系统设计规范》GB50052-2009中第3.0.9条备用电源严禁接入应急供电系统[3]。

5 结语

随着生产、生活水平的提高，社会对电源稳定性要求越来越高，同时考虑到地域性差异、经济性的平衡，柴油发电机组作为应急电源、备用电源的用途也越来越广泛，也十分具有优势，特别在建筑工程中用得越来越普遍，重要性日益受到重视。本文以建筑电气中柴油发电机组设计中几个比较重要的问题做了论述，由于建筑个体情况不同，柴油发电机的设置要切合具体的建筑。工程设计中，设计者应充分利用建筑布局和空间，开拓思路，要与土建专业进行充分的沟通与比选，从最基本的布置中找出最佳解决方案。

［1］中国航空工业规划设计研究院组编.工业与民用配电设计手册：第三版［M］.北京：中国电力出版社，2005.

［2］JGJ16-2008.民用建筑电气设计规范［S］.

［3］GB50052-2009.供配电系统设计规范［S］.

［4］格赛斯康明斯发电机组应用手册［Z］.福州格赛斯机电有限公司，2010.

［5］贾京花.民用建筑中备用柴油发电机机房设置的一些问题［J］.智能建筑电气技术，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

张红霞，女，1982年生，湖北孝感人，硕士，讲师。研究领域：自动化技术、高等教育。已发表论文14篇。

(编辑：向 飞)

2014－03－10