住宅小區(qū)發(fā)電機容量選擇的分析

陳釗

摘 要：應(yīng)急柴油發(fā)電機組是民用建筑中重要的應(yīng)急備用電源，對保證人身和財產(chǎn)安全起著至關(guān)重要的作用。在電氣設(shè)計中，建筑物火災(zāi)的發(fā)生情況會影響到消防設(shè)備負荷的負荷計算、電機啟動等，由此還牽扯到干線的截面，柴油發(fā)電機的選型等等。翻遍目前有關(guān)電氣的國標及行業(yè)規(guī)范均未對發(fā)電機在實際項目中的容量選擇沒有一個比較詳細的闡述。現(xiàn)就一個具體的住宅小區(qū)設(shè)計實例，對柴油發(fā)電機容量的選擇進行簡要分析。

關(guān)鍵詞：應(yīng)急柴油發(fā)電機組；消防及非消防；負荷計算；尖峰負荷；穩(wěn)定負荷

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.144

1 建筑概況

某住宅小區(qū)總建筑面積303297.99㎡，商業(yè)面積17215.15㎡，住宅面積191996.46㎡，共1516戶，由16棟一類高層住宅及兩層地下室組成。本工程從市政引入一路10KV高壓電源環(huán)網(wǎng)供電，不能滿足規(guī)范中對消防負荷及二級以上負荷的供電要求，根據(jù)項目實際情況，于地下一層設(shè)置柴油發(fā)電機組作為第二電源。

2 應(yīng)急柴油發(fā)電機組選用原則

2.1 應(yīng)急柴油發(fā)電機組的供電范圍

本項目發(fā)電機主要為消防負荷提供第二電源，除此之外，為了充分發(fā)揮柴油發(fā)電機的作用，本次設(shè)計還將作為二級以上負荷的備用電源使用。

2.2 應(yīng)急柴油發(fā)電機組負荷計算中的原則問題

根據(jù)本項目的電氣設(shè)計要點，在進行應(yīng)急柴油發(fā)電機組的負荷計算時，按以下幾個原則考慮。

（1）按消防及非消防兩種情況分別考慮計算。

根據(jù)對應(yīng)急柴油發(fā)電機組的供電要求，在進行負荷計算時，按火災(zāi)及平時兩種不同情況進行分別統(tǒng)計計算。

電氣負荷計算：住宅用電9880.0kW，住宅公共用電1280.0kW，商鋪用電1845.0kW，地下室普通用電244.0kW，地下室消防用電2039.0kW。合計（普通用電）11969.0kW，合計（普通二級以上用電）1873.0kW，合計（消防用電）3013.0 kW。

（2）應(yīng)急柴油發(fā)電機組消防時負荷考慮情況。

在進行火災(zāi)情況下應(yīng)急柴油發(fā)電機組的負荷計算時，對整個消防負荷按防火分區(qū)統(tǒng)計如下（本項目消防水泵設(shè)置于一期，不予考慮）：

電氣負荷統(tǒng)計：地下室防火分區(qū)用電（可能同時使用最大負荷）115.0kW、85.0kW，住宅公共用電（每棟）照明30.0kW，消防電梯25.0kW，電梯，25.0kW。

根據(jù)《城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計規(guī)范》GB50180-93第3.0.3中要求，每戶按3.5人計算，即小區(qū)人數(shù)為1516*3.5=5306戶。根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB50794-2014第3.2.2中要求，同一時間內(nèi)的火災(zāi)起數(shù)按2起考慮。

當火災(zāi)發(fā)生時，此時的消防負荷包括：應(yīng)急柴油發(fā)電機組供電范圍內(nèi)全部應(yīng)該電梯，全部應(yīng)急照明，加上發(fā)生火災(zāi)所在防火分區(qū)所在的消防負荷，如防排煙風機等。

此外，還應(yīng)考慮到最不利的情況下，即停電事故在先，火災(zāi)發(fā)生在后，即火災(zāi)發(fā)生在應(yīng)急柴油發(fā)電機組供電的過程中，所以在計算應(yīng)急柴油發(fā)電機組容量時，還應(yīng)考慮在其供電范圍內(nèi)位于其它防火分區(qū)的一級負荷中的特別重要負荷，還應(yīng)考慮在其它防火分區(qū)內(nèi)的由應(yīng)急柴油發(fā)電機組供電的某些二級以上負荷，在接到切除的指令后，可能需要作些后續(xù)工作才能切除（本工程為住宅項目，無此類負荷）。

（3）應(yīng)急柴油發(fā)電機組非消防情況的負荷計算。

應(yīng)急柴油發(fā)電機組在平時情況負荷統(tǒng)計時，應(yīng)考慮項目內(nèi)二級以上所有負荷的使用情況確定。

3 應(yīng)急柴油發(fā)電機組負荷計算

3.1 按配電總?cè)萘抗浪?/p>

根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ 16-2008第 6.1.2.1條“柴油發(fā)電機容量可按配電變壓器總?cè)萘康?0%～20%進行估算。”本項目總的變壓器安裝容量為10260KVA，由于本項目為大型小區(qū)類建筑，發(fā)電機容量按總安裝容量的10%取即為S1=1026KVA。

3.2 按尖峰負荷計算

大容量負荷起動或自起動時應(yīng)符合應(yīng)急柴油發(fā)電機組的過載能力，應(yīng)急柴油發(fā)電機組起動后，大容量發(fā)動機投入之前，本項目已最不利情況考慮，停電事故發(fā)生在前，火災(zāi)發(fā)生在后，發(fā)電機已投入使用，此時應(yīng)綜合考慮大容量電動機負荷起動時發(fā)電機的過負荷情況。

負荷統(tǒng)計：事故照明708.0kW，生活水泵100.0 kW，消防控制室50.0 kW，電梯800.0kW，弱電機房50.0 kW，地下室潛污泵165.0KW，火災(zāi)時同時啟動的消防風機104 .0KW。

計算負荷：P=（708.0*0.5+800*0.3+50*1+50*0.8+100.0*0.8+165.0*0.6）*0.8=690.4KW。

本工程屬于一類高層建筑，非消防時的走道照明、安防系統(tǒng)用、弱電機房、客梯用電、排污泵、生活水泵等為一級負荷，當高壓出現(xiàn)停電事故時，應(yīng)急柴油發(fā)電機組為上述負荷提供備用電源。當火災(zāi)發(fā)生在停電事故后，尖峰負荷出現(xiàn)在同時2起火災(zāi)時所在防火分區(qū)的消防的啟動，消防風機啟動本項目為直接起動。

根據(jù)《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計手冊》上冊中應(yīng)急柴油發(fā)電機組針對此情況計算得S2=P/KG

S P投運前已投入運行的負荷容量 KVA；

cosΦ P負荷功率因數(shù) sinΦ P負荷功率因數(shù)角正弦；

P 所投入的最大容量電動機組的額定容量KW；

CosψP負荷起動功率因數(shù)，本工程取0.4（風機） sinΨ P負荷起動功率因數(shù)角正弦；

KG 發(fā)電機過負荷系數(shù)，一般取1.5；

β= β/（μcosδ）

β電動機啟動電流倍數(shù)，一般取6～7，本工程取6.7（風機）；

μ 電動機滿載時效率，本工程取0.92（風機）

cosδ電動機滿載時功率因數(shù)，本工程取0.9（風機）

S2=1101 KVA

3.3 按應(yīng)急柴油發(fā)電機組母線允許壓降計算

根據(jù)《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計手冊》上冊中應(yīng)急柴油發(fā)電機組針對此情況計算得

S3=PXd（1-ΔV）/ ΔV

Xd 一般取0.2；

ΔV P電動機起動前允許的電壓降，本工程取0.2；

S3=673.9 KVA

3.4 按應(yīng)急柴油發(fā)電機組計算

平時二級以上負荷統(tǒng)計：事故照明708.0kW，生活水泵100.0 kW，消防控制室50.0 kW，電梯800.0kW，弱電機房50.0 kW，地下室潛污泵165.0KW。

本工程屬于一類高層建筑，非消防時的走道照明、安防系統(tǒng)用、弱電機房、客梯用電、排污泵、生活水泵等為一級負荷，當高壓出現(xiàn)停電事故時，應(yīng)急柴油發(fā)電機組為上述負荷提供備用電源。

消防時負荷統(tǒng)計：消防事故照明708 .0kW，消防電梯400.0kW，消防控制室50.0kW，動力（最不利兩著火點考慮）200.0KW。

計算負荷：P=（708.0*0.5+400*0.5+200.0*1+50*1）*0.8=643.2KW。

本工程同時考慮2起著火點，動力負荷主要是考慮地下室兩最不利處著火點的最大使用負荷；消防時，不考慮市電因素，所有的消防類負荷均由發(fā)電機提供，切除所有的非消防類負荷，包括消防時的消防事故照明（此項目跟平時事故照明容量相當）、消防電梯、所在著火點的消防風機、防火卷簾、消防電梯潛污泵等。

根據(jù)《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》應(yīng)急柴油發(fā)電機組針對此情況計算得

平時：S4=PΣ/（μΣCOS）

消防：S5=PΣ/（μΣCOS）

S4 按穩(wěn)定負荷計算的發(fā)電機視在功率

PΣ 發(fā)電機總負荷計算功率

μΣ 所帶負荷的綜合效率，一般取0.82～0.88，本工程取0.85；

COS 發(fā)電機額定功率因數(shù)，一般取0.8；

S4=1015.3 KVA； S5=946.9 KVA

綜合上述分析，取發(fā)電機最大的計算容量，即S2=1101KVA，本項目采用一臺1250KVA應(yīng)急柴油發(fā)電機組。

參考文獻：

[1]中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計研究院.《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》第三版[M].中國電力出版社，2005.

[2]《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計手冊》編委會.《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計手冊》上冊[M].冶金工業(yè)出版社，1996.

[3]國家技術(shù)監(jiān)督局、中華人民共和國建設(shè)部.《城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計規(guī)范》GB50180-93[M].中國建筑工業(yè)出版社，1993.

[4]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB50794-2014[M].中國計劃出版社，2014.