6  自备电源6.1  自备柴油发电机组6.1.3  本条规定了满足民用建筑自身供电需要,发电机额定电压为10kV及以下自备应急柴油发电机组和备用柴油发电机组的选取原则。    第1款 确定机组容量时,除考虑应急负荷总容量之外,还应着重考虑启动电动机容量。因单台电动机最大启动容量对确定机组容量有直接关系,决定机组能启动电动机容量大小的因素又很多,它与发电机的技术性能、柴油机的调速性能、电动机的极对数、启动时发电机所带负荷大小和功率因数的高低、发电机的励磁和调压方式以及用电负荷对电压指标的要求等因素有关。因此,设计确定机组容量,应具体分析区别对待。    为了便于设计参考,三相低压230V/400V柴油发电机组在空载时,可全电压直接启动的空载四极笼型三相异步电动机最大容量参见表1。    但应注意,表1所列数值,没有考虑电动机直接启动对机组母线电压降加以限制,是以全电压直接启动电动机时,电动开关和失电压保护不应跳闸为条件。    要求额定电压为230V/400V的机组并机后总容量不宜超过3000kW,主要是考虑并机后总输出电流不宜太大,不利保护、管理。    第2款 根据国内外现有一些高层建筑用电指标统计,应急发电机容量约占供电变压器总容量的10%~20%。国外建筑物配电变压器容量一般选择得较富裕,因此后一个指标偏差较大。根据我国现实情况,建筑物规模大时取下限,规模小时取上限。    发电机组的容量可分别按下列公式计算:    1  按稳定负荷计算发电机容量Sc1:    式中:P∑——总负荷(kW);       Pk——每个或每组负荷容量(kW);       ηk——每个或每组负荷的效率;       η∑——总负荷的计算效率,一般取0.82~0.88;       α——负荷率;       cosφ——发电机额定功率因数,可取0.8。    2  按最大的单台电动机或成组电动机启动的需要,计算发电机容量SC2:    式中:Pm——启动容量最大的电动机或成组电动机的容量(kW);       cosφm——电动机的启动功率因数,一般取0.4;       K——电动机的启动倍数;       C——按电动机启动方式确定的系数;       全压启动:C=1.0;       Y-△启动:C=0.33;       自耦变压器启动:50%抽头C=0.25;65%抽头C=0.42;80%抽头C=0.64。       P∑、η∑、cosφ——意义同公式(2)。    3  按启动电动机时母线容许电压降计算发电机容量SC3:    式中:Pn——电动机总容量(kW);       X″d——发电机的暂态电抗,一般取0.25;       △E——应急负荷中心母线允许的瞬时电压降,一般△E取0.25~0.3U0(有电梯时取0.2U0);       K、C——意义同公式(3)。     公式(4)适用于柴油发电机与应急负荷中心距离很近的情况。    如果外界气压、温度、湿度等条件不同时,则应按照表2~表5中所列校正系数进行校正。    即:实际功率=额定功率×C%。    第4款 规定母线电压不得低于80%,基于下列几方面的因素:    1  保证电动机有足够的启动转矩,因启动转矩是与电源电压的平方成正比的。    2  不致因母线电压过低而影响其他用电设备的正常工作,尤其是对电压比较敏感的设备。    3  要保证接触器等开关接触设备的吸引线圈能可靠地工作。    当直接启动大容量的笼型电动机时,发电机母线的电压降落太大,影响应急电力设备启动或正常运行时,不应首先考虑加大发电机组的容量,而应采取其他措施来减少发电机母线的电压波动,例如采用电动机降压启动方式等。    第6款 据调查,目前国内外高层建筑中所采用的应急柴油发电机组以1500r/min高速机组居多。此种机组具有体积小、重量轻、启动运行可靠等优点。    当无刷励磁交流同步发电机与自动电压调整装置配套使用时,其静态电压调整率可保证在±(1.0%~2.5%)以内。这种类型机组能适应各种运行方式,易于实现机组自动化或对发电机组的遥控。    目前国产柴油发电机组启动时间可小于15s,有的产品可在4s~7s,保证值为15s。    第7款 规定本款是为了防止发电机运行时的噪声对周边环境有较大影响,而选择自带消声处理装置的发电机组时能够较好地降低发电机组的噪声。    第8款 本款主要从自备应急柴油发电机组的综合性价比及安装运行成本上对其单机容量作了规定,3kV~10kV时不宜超过2400kW,1kV以下时不宜超过1600kW,此时综合性价比及安装运行成本相对较好。    第9款 规定3kV~10kV中压发电机组的电压等级与用户侧供电电压等级一致,能够简化应急或备用电供配电系统,提高其安全性,减少供配电系统的电压等级。6.1.4  本条规定了机房设备的布置要求。    第1款~第3款 机房内主要设备有柴油发电机组、控制屏、操作台、电力及照明配电箱、启动蓄电池、燃油供给和冷却、进排风系统以及维护检修设备等。机房的布置要根据机组容量大小和台数而定。小容量机组一般为机电一体,不用设控制室。机组容量较大,可把机房和控制室分开布置,这样有利于改善工作条件。    机房布置方式及各部位有关最小尺寸,是根据机组运行维护、辅助设备布置、进排风以及施工安装等需要,并结合目前封闭式自循环水冷却方式的应急型机组的外廓尺寸提出的。机房布置主要以横向布置(垂直布置)为主,这种布置机组中心线与机房的轴线相垂直,操作管理方便,管线短,布置紧凑。    第4款 许多超高层建筑往往会设置不同电压等级的发电机组,以满足不同供电距离的要求,这时不同电压等级的发电机组可设置在同一发电机房内,这样可以方便管理,减少机房面积。但机组台数较多时,宜按相同电压等级相对集中设置,便于维护管理。    第5款 机组热风出口位置,应避免经常有自然风顶吹的方向,并应在热风出口设百叶窗,其百叶窗净空不要太小。因散热器的吹风扇风压降一般在127Pa以下,以免影响散热效果和机组出力。    机组设在地下层,热风管引出室外最好平直。如要拐弯引出,其弯头不宜超过两处,拐弯应大于或等于90°,而且内部要平滑,以免阻力过大影响散热。    如机组设在地下层其热风管又无法伸出室外,不应选整体风冷机组,应改选分体式散热机组,即柴油机夹套内的冷却器由水泵送至分体式水箱冷却方式。    第6款 机组排烟管伸出室外的位置很重要,如调查某一高级饭店,其机房排烟管道正好设在主建筑物客房上风侧,机组运行时烟气正吹向客房,影响很不好。    排烟管系统的作用是将气缸里的废气排至室外,排烟系统应尽量减少背压,因为废气阻力的增加将导致柴油机出力的下降及温升的增加。    排烟系统的压降为管路、消声器、防雨帽等各部分压降之和,总的压降以不超过6720Pa为宜。    排烟管敷设方式有两种:一是水平架空敷设,优点是转弯少、阻力小。其缺点是增加室内散热量,使机房内温度升高。二是地沟敷设,优点是在地沟内散热量小,对湿热带尤为适宜。其缺点是排烟管转弯多,阻力比架空敷设大。    排烟管温度一般为350℃~550℃,为防止烫伤和减少辐射热,其排烟管宜进行保温处理,以减少排烟管的热量散到房间内增高机房温度。保温表面温度不应超过50℃,保温措施一般按热力保温方法处理。    排烟噪声在柴油机总噪声中属于最强烈的一种噪声,其频谱是连续的,排烟噪声的强度最高可达110dB~130dB,对机房和周围环境有较大的影响。所以应设消声器,以减少噪声。    排烟管的热膨胀可由弯头或来回弯补偿,也可设补偿器、波纹管、套筒伸缩节补偿。6.1.5  根据调查,发电机容量较大时,其出线截面大且线缆根数多,再加各种控制回路和配出线路,显得机房内管线较多。为了敷线方便及维护安全,在发电机出口、控制屏或控制室以及配电线路出口等各处之间设电缆沟并贯通一起或采用沿桥架架空敷设的方式比较适宜。6.1.7  本条规定了控制室的电气设备布置要求。    第2款~第5款 控制室的主要设备有发电机控制屏、机组操作台、动力控制屏(台)、低压配电屏及照明配电箱等。其布置与低压配电室的要求相同。主要要求操作人员便于观察控制屏或台上仪表,并能通过观察窗看到机组运行情况。    控制室的控制屏(台)一般数量不多,维护通道为0.8m是可以的,但在具体工程设计中,如条件允许,可适当放大些,配电装置的最高点距房顶不应小于0.5m。6.1.8  本条规定了发电机组的自启动要求。    第1款 应急机组是保证建筑物安全的重要设备,它的首要任务是在应急情况下,必须能够可靠启动并投入正常运行,以满足使用要求。发电机组应在30s内供电,对于低压发电机组而言,一般较易实现;但对于高压发电机组而言,由于需通过变压器将高压电源变换成220V/380V电源才能向设备供电,供电系统实现从启动到供电的时间将会长于低压发电机组,因此对高压发电机组规定在60s内供电;另外,系统的构成应简单、合理、可靠,且变压器不宜处在长时期     不通电的状态。本款对发电机组的供电时间要求不包括多台发电机并机的情况。    第2款 与市电网不得并列运行,是考虑到一旦机组发生故障,不要波及市电网,而扩大了故障范围。如市电网有故障,因与机组未并网,也易于随机处理,避免发生意外事故。联锁的目的就是防止误并网。    第5款 机房在寒冷地区应供暖,为保证机组应急时顺利启动。机房最低温度应根据产品要求,但一般不应低于5℃,最高温度不应超过35℃,相对湿度应小于75%。    自启动机组的冷却水应能自流供给,若水源不可靠,应设储水箱或储水池。    为了确保机组启动具有足够的能量,除机组具有充电能力外,在备用过程中应具有浮充电装置。    为保证机组在应急时使用,必须储备一定数量的燃料油,还应设两个以上柴油储油箱,便于新油沉淀。    第6款 启动蓄电池由机组随机供给,工作电压为12V或24V。机组启动时启动电流很大,为减少启动电压降,启动蓄电池应设置在机组的启动电动机附近。因机组不经常工作,为了补充蓄电池自放电,应设置充电装置。6.1.9  本条规定了发电机组的中性点工作制要求。    第1款 1kV及以下发电机组通常采用三相四线制,中性点直接接地,它的优点是降低了系统的内部过电压倍数,当一相接地时,相间电压为中性点所固定,基本不会升高。机组的接地形式通常与低压配电系统的接地形式是一致的。    当有多台发电机组并列运行时,每台机组的中性导体要经刀开关或接触器直接接地。当各台机组的中性导体之间存在环流时,应只将其中一台发电机的中性点接地。    发电机中性导体上的接地刀开关及接触器的容量,可根据发电机允许的不对称负荷电流及中性导体上可能出现的零序电流选择。    第2款 3kV~10kV发电机组的接地方式通常采用中性点经小电阻接地或不接地方式。6.1.10  柴油发电机容量大小不同,小时耗油量也有差异。若在主建筑外设储油库,其防火间距应遵照现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016中有关规定执行。    中小容量柴油机组出厂时,一般配有日用燃油箱。当机组设在大型民用建筑室内时,根据应急柴油发电机特殊要求,应储备一定数量燃油供应急时使用,但又要考虑建筑防火要求。综合各种因素,通常最大储油量不应超过8h的需要量,且日用油箱储油容积不应大于1m3,并应按防火要求处理。当日用油箱储油容积在1m3~2m3之间时,也可分别设置2个容积分别不大于1m3的日用油箱储油间,2个储油间中间加防火隔墙,并应按防火要求处理。6.1.11  自备柴油发电组机房设计中,特别注意新风量及排烟量的合理配合,以及对环境噪声的影响。    第8款 机房内如果未考虑足够的新风及合理的排烟道位置,机组散热器排出的热风会在机房内循环,导致机房温度严重升高,影响机组的正常运行,这种情况应该避免。    第9款 柴油发电机运行时,机房的换气量应等于或大于维持柴油机燃烧所用新风量与维持机房温度所需新风量之和。据国外有关资料介绍,维持机房温度所需新风量可按下式确定:    式中:C——需要新风量(m3/s);       P——柴油机额定功率(kW);       T——柴油发电机房的温升(℃)。    维持柴油机燃烧所需新风量可向柴油机厂家索取,当海拔增加时,每增加763m,空气量应增加10%。若无资料,可按1kW制动功率需要0.1m3/min估算。    规定的环境噪声标准,引自现行国家标准《声环境质量标准》GB 3096的规定。6.1.12  柴油发电机组的金属外壳、支架等均应接地,且宜采用共用接地方式。6.1.14  本条规定了柴油发电机房设计时,应对供暖通风专业提出要求。    柴油发电机组运行时,其余热向四周扩散,为了不致引起室温过高,机房内应有良好通风装置。机房里的换气量应等于或大于柴油机燃烧所用新风量与维持机房室温所需新风量之和。    减少暖机功率,对平时利用率较低的应急机组,是不可忽视的。因为应急机组时刻都处在“戒备”状态,而暖机也时刻在运行,其运行费用甚高。

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