消防電源選擇柴油發電機容量的思考

張達 李文西

【摘 要】本文討論了消防電源選擇柴油發電機容量的一些思考。望有助于今后建筑電氣設計工作。

【關鍵詞】發電機容量；啟動順序

Select fire power diesel generator capacity thinking

Zhang Da，Li Wen-xi

（Shaanxi dawn Architectural Design Research Ltd Xi'an Shanxi 710075）

【Abstract】This article discusses the fire power to select diesel generator capacity of some thought. Hope to help future building electrical design work.

【Key words】Boot sequence；Generating capacity

消防電源的備用電源，有很多選擇，在民用建筑二級以上負荷重要的備用電源選擇中，因為用城市第二獨立電源的體制關系，比較麻煩。有時一、二次工程投資很大，得不償失。我們在較多情況下，寧可選用柴油發電機作為消防電源的備用電源。反而常常符合安全可靠，經濟合理的設計原則。而發電機容量的選擇就顯得至關重要，偏小不能滿足使用要求，偏大又不夠合理經濟。本文將從發電機的運行狀態考慮，對合理的選擇發電機的容量，提出一些思考。

1. 基本要求

根據民用建筑電氣設計規范JGJ 16-2008第6.1. 2 條，柴油發電機組的選擇應符合下列規定：

1.1 機組容量與臺數應根據應急負荷大小和投入順序以及單臺電動機最大啟動容量等因素綜合確定。當應急負荷較大時，可采用多機并列運行，機組臺數宜為2-4臺。當受并列條件限制，可實施分區供電。當用電負荷諧波較大時，應考慮其對發電機的影響。

1.2 在方案及初步設計階段，柴油發電機容量可按配電變壓器總容量的10%一20%進行估算。在施工圖設計階段，可根據一級負荷、消防負荷以及某些重要二級負荷的容量，按下列方法計算的最大容量確定：

（1）按穩定負荷計算發電機容量；

（2）按最大的單臺電動機或成組電動機啟動的需要，計算發電機容量；

（3）按啟動電動機時，發電機母線允許電壓降計算發電機容量。

1.3 當有電梯負荷時，在全電壓啟動最大容量籠型電動機情況下，發電機母線電壓不應低于額定電壓的80%；當無電梯負荷時，其母線電壓不應低于額定電壓的75%。當條件允許時，電動機可采用降壓啟動方式。

2. 消防負荷啟動順序

（1）電氣、給排水、通風專業的消防設施的運行均為火災現場服務。火災發生時，因為消防設備中可能含有大量異步電動機和消防電梯，若將所有消防設備同時啟動，必將產生極大的啟動負荷，以此選擇的發電機容量過大而造成浪費。所以，將消防設備按順序啟動，待一組負荷達到穩態值時啟動下一組負荷是比較合適的辦法。

（2）火災發生初期，火災自動報警系統等消防用電，發電機約為8至20秒啟動后投入發電用量，首先保證人員疏散。待穩定后，啟動水泵、風機等電動機性質的消防設施才對建筑進行自動滅火。

3. 按負荷啟動順序的影響選擇發電機容量

3.1 傳統的發電機容量選擇方法過于概括。本文將以較為詳細的思路介紹發電機容量的計算方法：

（1）統計各類二級及以上負荷，考慮平時一、二級非消防重要負荷與火災時消防負荷之間的較大者確定發電機所帶負荷類型（后文以消防負荷為例）；

（2）對各類型負荷進行啟動順序分組，逐一對比；

（3）按最大啟動負荷啟動條件效驗發電機容量。

3.2 下面虛擬某住宅小區消防負荷，舉例詳細說明。請見虛扣統針表（見表1）：

3.3表中，應急照明、變配電室、通訊機房、消防控制中心作為首先啟動的第一組設備，以保證火災時整個消防系統核心設備正常運行以及人員疏散。潛污泵、消防風機、消防水泵等動力設備作為第二步啟動的設備。消防電梯可以最后啟動作為第三步啟動的設備。第一組負荷達到穩態時啟動第二組設備，再次達到穩態時啟動第三組設備。

4. 發電機容量計算

4.1 計算參數：

4.2 發電機初始狀態為0；

第一步啟動負荷啟動時：加載負荷396KW、啟動負荷452.5KVA、有效峰值負荷Lp=396KW、啟動瞬態總負荷Lt=396KW、穩態總負荷Lss=396KW；

第二步啟動負荷啟動時：加載負荷131.5KW、啟動負荷700.5KVA、有效峰值負荷Lp=131.5KW、啟動瞬態總負荷Lt=956.4KW、穩態總負荷Lss=527.5KW；

第三步啟動負荷啟動時：加載負荷120KW、啟動負荷400KVA、有效峰值負荷Lp=300KW、啟動瞬態總負荷Lt=847.5KW、穩態總負荷Lss=647.5KW；

滿足每次加載最大負荷運行需要發電機容量，LA=Lp/（η*Ps）=733KW

滿足穩態總負載運行時需要發電機容量，LB=Lss/η=736KW

滿足啟動瞬態最大總負載運行需要發電機容量，LC=Lt/（η*（1+Po））=977KW

滿負荷運行預留量，Pa=20%

發電機最小選擇容量：Pe=LC=977KW

查產品技術參數選擇1臺1400KVA容量發電機，發電機功率Re 1120KW 發電機容量Ra 1400KVA

滿足穩態滿負荷運行時20%預留量。

校驗：最大啟動負荷時負荷（即第一步已加載負荷加第二步啟動瞬態負荷）為1153KVA，取1.2可靠系數，則：

1400KVA>1384KVA 所選機組滿足要求。

5. 結論

發電機容量選擇應先對發電機運行狀態進行分析，對每一步驟需要的發電機容量最小值進行計算并對照，從而更準確的選擇發電機容量。

參考文獻

[1] 《全國民用建筑工程設計技術措施-電氣》2009.

[2] 《工業與民用配電設計手冊》第三版.

[3] 《民用建筑電氣設計規范》 JGJ16-2008.