住宅小區(qū)發(fā)電機(jī)容量選擇的分析

陳釗

摘 要：應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組是民用建筑中重要的應(yīng)急備用電源，對(duì)保證人身和財(cái)產(chǎn)安全起著至關(guān)重要的作用。在電氣設(shè)計(jì)中，建筑物火災(zāi)的發(fā)生情況會(huì)影響到消防設(shè)備負(fù)荷的負(fù)荷計(jì)算、電機(jī)啟動(dòng)等，由此還牽扯到干線的截面，柴油發(fā)電機(jī)的選型等等。翻遍目前有關(guān)電氣的國標(biāo)及行業(yè)規(guī)范均未對(duì)發(fā)電機(jī)在實(shí)際項(xiàng)目中的容量選擇沒有一個(gè)比較詳細(xì)的闡述。現(xiàn)就一個(gè)具體的住宅小區(qū)設(shè)計(jì)實(shí)例，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)容量的選擇進(jìn)行簡要分析。

關(guān)鍵詞：應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組；消防及非消防；負(fù)荷計(jì)算；尖峰負(fù)荷；穩(wěn)定負(fù)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(duì)消防負(fù)荷及二級(jí)以上負(fù)荷的供電要求，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況，于地下一層設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組作為第二電源。

2 應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組選用原則

2.1 應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的供電范圍

本項(xiàng)目發(fā)電機(jī)主要為消防負(fù)荷提供第二電源，除此之外，為了充分發(fā)揮柴油發(fā)電機(jī)的作用，本次設(shè)計(jì)還將作為二級(jí)以上負(fù)荷的備用電源使用。

2.2 應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組負(fù)荷計(jì)算中的原則問題

根據(jù)本項(xiàng)目的電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)，在進(jìn)行應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷計(jì)算時(shí)，按以下幾個(gè)原則考慮。

（1）按消防及非消防兩種情況分別考慮計(jì)算。

根據(jù)對(duì)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的供電要求，在進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，按火災(zāi)及平時(shí)兩種不同情況進(jìn)行分別統(tǒng)計(jì)計(jì)算。

電氣負(fù)荷計(jì)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(jì)（普通用電）11969.0kW，合計(jì)（普通二級(jí)以上用電）1873.0kW，合計(jì)（消防用電）3013.0 kW。

（2）應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組消防時(shí)負(fù)荷考慮情況。

在進(jìn)行火災(zāi)情況下應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷計(jì)算時(shí)，對(duì)整個(gè)消防負(fù)荷按防火分區(qū)統(tǒng)計(jì)如下（本項(xiàng)目消防水泵設(shè)置于一期，不予考慮）：

電氣負(fù)荷統(tǒng)計(jì)：地下室防火分區(qū)用電（可能同時(shí)使用最大負(fù)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(jì)規(guī)范》GB50180-93第3.0.3中要求，每戶按3.5人計(jì)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(shí)間內(nèi)的火災(zāi)起數(shù)按2起考慮。

當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，此時(shí)的消防負(fù)荷包括：應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)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(fù)荷，如防排煙風(fēng)機(jī)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(jī)組供電的過程中，所以在計(jì)算應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組容量時(shí)，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(jí)負(fù)荷中的特別重要負(fù)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(jī)組供電的某些二級(jí)以上負(fù)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(xiàng)目，無此類負(fù)荷）。

（3）應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組非消防情況的負(fù)荷計(jì)算。

應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組在平時(shí)情況負(fù)荷統(tǒng)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮項(xiàng)目內(nèi)二級(jí)以上所有負(fù)荷的使用情況確定。

3 應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組負(fù)荷計(jì)算

3.1 按配電總?cè)萘抗浪?/p>

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

3.2 按尖峰負(fù)荷計(jì)算

大容量負(fù)荷起動(dòng)或自起動(dòng)時(shí)應(yīng)符合應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的過載能力，應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組起動(dòng)后，大容量發(fā)動(dòng)機(jī)投入之前，本項(xiàng)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(jī)已投入使用，此時(shí)應(yīng)綜合考慮大容量電動(dòng)機(jī)負(fù)荷起動(dòng)時(shí)發(fā)電機(jī)的過負(fù)荷情況。

負(fù)荷統(tǒng)計(jì)：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(jī)房50.0 kW，地下室潛污泵165.0KW，火災(zāi)時(shí)同時(shí)啟動(dòng)的消防風(fēng)機(jī)104 .0KW。

計(jì)算負(fù)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(shí)的走道照明、安防系統(tǒng)用、弱電機(jī)房、客梯用電、排污泵、生活水泵等為一級(jí)負(fù)荷，當(dāng)高壓出現(xiàn)停電事故時(shí)，應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組為上述負(fù)荷提供備用電源。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生在停電事故后，尖峰負(fù)荷出現(xiàn)在同時(shí)2起火災(zāi)時(shí)所在防火分區(qū)的消防的啟動(dòng)，消防風(fēng)機(jī)啟動(dòng)本項(xiàng)目為直接起動(dòng)。

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

S P投運(yùn)前已投入運(yùn)行的負(fù)荷容量 KVA；

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

P 所投入的最大容量電動(dòng)機(jī)組的額定容量KW；

CosψP負(fù)荷起動(dòng)功率因數(shù)，本工程取0.4（風(fēng)機(jī)） sinΨ P負(fù)荷起動(dòng)功率因數(shù)角正弦；

KG 發(fā)電機(jī)過負(fù)荷系數(shù)，一般取1.5；

β= β/（μcosδ）

β電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流倍數(shù)，一般取6～7，本工程取6.7（風(fēng)機(jī)）；

μ 電動(dòng)機(jī)滿載時(shí)效率，本工程取0.92（風(fēng)機(jī)）

cosδ電動(dòng)機(jī)滿載時(shí)功率因數(shù)，本工程取0.9（風(fēng)機(jī)）

S2=1101 KVA

3.3 按應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組母線允許壓降計(jì)算

根據(jù)《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計(jì)手冊》上冊中應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組針對(duì)此情況計(jì)算得

S3=PXd（1-ΔV）/ ΔV

Xd 一般取0.2；

ΔV P電動(dòng)機(jī)起動(dòng)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(jī)組計(jì)算

平時(shí)二級(jí)以上負(fù)荷統(tǒng)計(jì)：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(jī)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(shí)的走道照明、安防系統(tǒng)用、弱電機(jī)房、客梯用電、排污泵、生活水泵等為一級(jí)負(fù)荷，當(dāng)高壓出現(xiàn)停電事故時(shí)，應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組為上述負(fù)荷提供備用電源。

消防時(shí)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)：消防事故照明708 .0kW，消防電梯400.0kW，消防控制室50.0kW，動(dòng)力（最不利兩著火點(diǎn)考慮）200.0KW。

計(jì)算負(fù)荷：P=（708.0*0.5+400*0.5+200.0*1+50*1）*0.8=643.2KW。

本工程同時(shí)考慮2起著火點(diǎn)，動(dòng)力負(fù)荷主要是考慮地下室兩最不利處著火點(diǎn)的最大使用負(fù)荷；消防時(shí)，不考慮市電因素，所有的消防類負(fù)荷均由發(fā)電機(jī)提供，切除所有的非消防類負(fù)荷，包括消防時(shí)的消防事故照明（此項(xiàng)目跟平時(shí)事故照明容量相當(dāng)）、消防電梯、所在著火點(diǎn)的消防風(fēng)機(jī)、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(jì)手冊》應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組針對(duì)此情況計(jì)算得

平時(shí)：S4=PΣ/（μΣCOS）

消防：S5=PΣ/（μΣCOS）

S4 按穩(wěn)定負(fù)荷計(jì)算的發(fā)電機(jī)視在功率

PΣ 發(fā)電機(jī)總負(fù)荷計(jì)算功率

μΣ 所帶負(fù)荷的綜合效率，一般取0.82～0.88，本工程取0.85；

COS 發(fā)電機(jī)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(jī)最大的計(jì)算容量，即S2=1101KVA，本項(xiàng)目采用一臺(tái)1250KVA應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組。

參考文獻(xiàn)：

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