自備柴油發(fā)電機(jī)組容量選擇教學(xué)教材

1、芻備柴油發(fā)電機(jī)組容量選擇自備柴油發(fā)電機(jī)組容量選擇摘要：自備柴油發(fā)電機(jī)組是民用建筑中常用的應(yīng)急電源和備用電源,本文結(jié)合工程實(shí)例,談民用建筑中自備柴油發(fā)電機(jī)組的容量選擇相關(guān)問(wèn)題.關(guān)鍵詞：自備柴油發(fā)電機(jī)組負(fù)荷分級(jí)重要負(fù)荷消防負(fù)荷重要的非消防負(fù)荷單臺(tái)電動(dòng)機(jī)的最大起動(dòng)容量容許電壓降發(fā)電機(jī)環(huán)境條件的功率修正1 .引言現(xiàn)代建筑中,選擇柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源和備用電源,已屬司空見(jiàn)慣；本文將聯(lián)系工程實(shí)際,計(jì)算發(fā)電機(jī)容量,對(duì)整個(gè)階段進(jìn)行闡述.2 .負(fù)荷分級(jí)及供電舉措的相關(guān)知識(shí)民用建筑電氣負(fù)荷,根據(jù)建筑物在政治、經(jīng)濟(jì)上的重要性或用電設(shè)備對(duì)供電可靠性的要求分為三級(jí).即一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷、三級(jí)負(fù)荷.2.1 符合以下情

2、況之一時(shí),應(yīng)為一級(jí)負(fù)荷：a.中斷供電將造成人身傷亡時(shí).b.中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失時(shí).例如：重大設(shè)備損壞、重大產(chǎn)品報(bào)廢、用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報(bào)廢、國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重點(diǎn)企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程被打亂需要長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)等.c.中斷供電將影響有重大政治、經(jīng)濟(jì)意義的用電單位的正常工作.例如：重要交通樞紐、重要通信樞紐、重要賓館、大型體育場(chǎng)館、經(jīng)常用于國(guó)際活動(dòng)的大量人員集中的公共場(chǎng)所等用電單位中的重要電力負(fù)荷.在一級(jí)負(fù)荷中,當(dāng)中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷,以及特別重要場(chǎng)所的不允許中斷供電的負(fù)荷,應(yīng)視為特別重要的負(fù)荷.一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)電源供電；當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí),另一個(gè)電源不應(yīng)同時(shí)受到

3、損壞.一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷,除由兩個(gè)電源供電外,尚應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源,并嚴(yán)禁將其它負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng).根據(jù)允許中斷供電的時(shí)間可分別選擇以下應(yīng)急電源：a.允許中斷供電時(shí)間為15s以上的供電,可選用快速自起動(dòng)的發(fā)電機(jī)組.b.自投裝置的動(dòng)作時(shí)間能滿足允許中斷供電時(shí)間的,可選用帶有自動(dòng)投入裝置的獨(dú)立于正常電源的專用饋電線路.c.允許中斷供電時(shí)間為毫秒級(jí)的供電,可選用蓄電池靜止型不間斷供電裝置、蓄電池機(jī)械貯能電機(jī)型不間斷供電裝置或柴油機(jī)不間斷供電裝置.應(yīng)急電源的工作時(shí)間,應(yīng)按生產(chǎn)技術(shù)上要求的停車(chē)時(shí)間考慮.2.2 符合以下情況之一時(shí),應(yīng)為二級(jí)負(fù)荷：a.中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失時(shí).例如：主要設(shè)

4、備損壞、大量產(chǎn)品報(bào)廢、連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程被打亂需較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)、重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等.b.中斷供電將影響重要用電單位的正常工作.例如：交通樞紐、通信樞紐等用電單位中的重要電力負(fù)荷,以及中斷供電將造成大型影劇院、大型商場(chǎng)等較多人員集中的重要的公共場(chǎng)所秩序混亂.二級(jí)負(fù)荷的供電系統(tǒng),宜由兩回線路供電.在負(fù)荷較小或地區(qū)供電條件困難時(shí),二級(jí)負(fù)荷可由一回6kV及以上專用的架空線路或電纜供電.當(dāng)采用架空線時(shí),可為一回架空線供電；當(dāng)采用電纜線路時(shí),應(yīng)采用兩根電纜組成的線路供電,具每根電纜應(yīng)能承受100%的二級(jí)負(fù)荷.當(dāng)設(shè)置自備柴油發(fā)電機(jī)較從電力系統(tǒng)取得第二電源經(jīng)濟(jì)合理時(shí),可采用柴油發(fā)電機(jī)供電.2.3 不屬于一級(jí)和二級(jí)

5、負(fù)荷者應(yīng)為三級(jí)負(fù)荷.三級(jí)負(fù)荷采用單回路供電,對(duì)供電無(wú)特殊要求.綜上,自備柴油發(fā)電機(jī)組的設(shè)置,應(yīng)根據(jù)用戶負(fù)荷等級(jí)及城市電網(wǎng)的供電可靠性確定.3 .自備柴油發(fā)電機(jī)組容量選擇3.1 機(jī)組的容量與臺(tái)數(shù)根據(jù)重要負(fù)荷的大小和投入順序以及單臺(tái)電動(dòng)機(jī)的最大起動(dòng)容量等因素綜合考慮確定.由于單機(jī)容量小,有可能滿足不了電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)要求.一般當(dāng)容量不超過(guò)800kW時(shí),選用單機(jī)為好,當(dāng)容量在800kW以上時(shí),宜選擇兩臺(tái),且兩臺(tái)機(jī)組的各種物理參數(shù)應(yīng)相同,便于機(jī)組并車(chē)運(yùn)行.3.2 施工圖時(shí)按下述方法選擇最大者作為選擇容量3.2.1 按重要負(fù)荷計(jì)算發(fā)電機(jī)容量.&4旦旦旦飛公式1cos12ncoscosk1k其中P總負(fù)

6、荷kW；Pk每個(gè)或每組負(fù)荷容量kW；k每個(gè)或每組負(fù)荷的效率；總負(fù)荷的計(jì)算效率；負(fù)荷率；cos發(fā)電機(jī)額定功率因數(shù),可取0.8.發(fā)電機(jī)容量首先要滿足穩(wěn)定計(jì)算負(fù)荷需要,這包括消防負(fù)荷和重要的非消防負(fù)荷兩局部.在民用建筑中,設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組,通常首先是作為消防用電設(shè)備的備用電源.市電停電,即聯(lián)鎖開(kāi)啟發(fā)電機(jī)組.但市電停電概率遠(yuǎn)大于火災(zāi)概率,開(kāi)啟機(jī)組并不就意味著火災(zāi)發(fā)生.非消防時(shí),開(kāi)啟的發(fā)電機(jī)組僅僅負(fù)擔(dān)應(yīng)急照明等小局部負(fù)荷,假設(shè)對(duì)其他非消防的重要負(fù)荷屬三類負(fù)荷時(shí)的生活泵、客梯、裙房照明等,稱為重要的非消防負(fù)荷無(wú)法顧及,那么必將造成機(jī)組空置、資源浪費(fèi).為此,進(jìn)行低壓配電系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)時(shí),在滿足火災(zāi)時(shí)消防負(fù)荷需要

7、的前提下,還必須考慮停電而非火災(zāi)時(shí),發(fā)電機(jī)對(duì)重要的非消防負(fù)荷的供電.一種做法是,征得業(yè)主同意,將重要的非消防負(fù)荷集中掛接在發(fā)電機(jī)應(yīng)急母線段上,消防時(shí),由火災(zāi)信號(hào)將重要的非消防負(fù)荷的總開(kāi)關(guān)分勵(lì)脫扣.設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)分別計(jì)算消防負(fù)荷和重要的非消防負(fù)荷,以二者較大值作為確定發(fā)電機(jī)組容量的依據(jù),但同時(shí)滿足消防部門(mén)及建設(shè)方的相應(yīng)要求.另一種做法是設(shè)計(jì)時(shí),根據(jù)消防負(fù)荷和重要的非消防負(fù)荷總?cè)萘窟x擇發(fā)電機(jī),既能滿足非消防時(shí)重要的非消防負(fù)荷用電需要,又能保證消防時(shí)消防負(fù)荷及重要的非消防負(fù)荷工作需要.消防負(fù)荷如何正確計(jì)算應(yīng)引起重視.大中型民用建筑,往往由地下室、裙房及數(shù)個(gè)塔樓組成,包含了多個(gè)防火防煙分區(qū).確定發(fā)電機(jī)容量

8、、進(jìn)行消防負(fù)荷計(jì)算時(shí),不能盲目地將所有消防用電設(shè)備同時(shí)計(jì)入.推薦的計(jì)算原那么是,征得消防局主管部門(mén)同意時(shí),防排煙風(fēng)機(jī)負(fù)荷可以只考慮兩個(gè)最大防煙分區(qū)的消防風(fēng)機(jī)負(fù)荷總量,消防泵作為固定負(fù)荷必須計(jì)入.而消防電梯、應(yīng)急照明、防火卷簾等消防負(fù)荷計(jì)入多少,那么要視其在某防火分區(qū)火災(zāi)時(shí)投入效勞的負(fù)荷大小而定.尤其注意的是應(yīng)急照明應(yīng)為：本著火防火分區(qū)、本著火層的相鄰防火分區(qū)外,還加上著火層上、下層的相鄰防火分區(qū).地下室發(fā)生火災(zāi)時(shí)包括地下各層及首層的應(yīng)急照明.防火卷簾以最大防火分區(qū)用電量計(jì)入.顯然,確定發(fā)電機(jī)容量,應(yīng)以同時(shí)投入運(yùn)行的消防負(fù)荷為準(zhǔn).3.2.2 按最大的單臺(tái)電動(dòng)機(jī)或成組電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的需要,計(jì)算發(fā)電機(jī)容

9、量.PPe1一Sc2mPmKCcosm公式2cos其中Pm起動(dòng)最大的電動(dòng)機(jī)或成組電動(dòng)機(jī)容量kW；P總負(fù)荷kW；總負(fù)荷的計(jì)算效率；cos發(fā)電機(jī)額定功率因數(shù),可取0.8.cosm電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)功率因數(shù),一般取0.4；K電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)倍數(shù),一般取67;C按電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方式確定的系數(shù)；全壓起動(dòng)C=1.0Y-起動(dòng)C=0.67自耦變壓器起動(dòng)：50%抽頭C=0.2565%抽頭C=0.4280%抽頭C=0.643.2.3 當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)按起動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)母線容許電壓降計(jì)算發(fā)電機(jī)容量.在起動(dòng)大容量的電動(dòng)機(jī)時(shí),在起動(dòng)電流的忽然沖擊下,發(fā)電機(jī)內(nèi)阻抗上產(chǎn)生電壓降,而勵(lì)磁系統(tǒng)來(lái)不及快速調(diào)壓,使輸出端電壓下降.因此發(fā)電機(jī)容量必須滿足

10、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)要求.1Sc3PnKCXd1公式3其中Pn造成母線壓降最大的電動(dòng)機(jī)或成組電動(dòng)機(jī)總?cè)萘縦WXd發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電抗,一般取0.25;E應(yīng)急負(fù)荷中央母線允許的瞬時(shí)電壓降,一般E取0.250.3有電梯時(shí)取0.2Uh；K電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)倍數(shù),一般取67;C按電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方式確定的系數(shù)；全壓起動(dòng)C=1.0Y-起動(dòng)C=0.67自耦變壓器起動(dòng)：50%抽頭C=0.2565%抽頭C=0.4280%抽頭C=0.643.2柴油發(fā)電機(jī)環(huán)境條件的功率修正柴油發(fā)電機(jī)的額定功率,指外界大氣壓為100kPa760mmHg、環(huán)境溫度為20°C、空氣相對(duì)濕度為50%的情況下,能以額定方式連續(xù)運(yùn)行12h的功率包括超負(fù)荷1

11、0%運(yùn)行1h0如果氣溫、氣壓、濕度與上述規(guī)定不同,應(yīng)對(duì)柴油機(jī)的額定功率進(jìn)行修正.即,實(shí)際功率=額定功率X校正系數(shù)C%校正系數(shù)局部數(shù)據(jù)如下空氣相對(duì)濕度為50%:表海拔高度m大氣壓力mmHg大氣溫度°C101520250760一一1009840072598969492600708959492904.計(jì)算實(shí)例某一中型立場(chǎng)地理氣候條件：海拔高度400m,環(huán)境溫度25°C,空氣相對(duì)濕度為50%擬設(shè)一臺(tái)容量最小的柴油發(fā)電機(jī)組,消防時(shí)作消防負(fù)荷備用電源,平時(shí)作重要的非消防負(fù)荷備用電源.其中重要的非消防負(fù)荷營(yíng)業(yè)廳照明、弱電機(jī)房用電等計(jì)算值為60kWo僅一個(gè)防煙分區(qū),投入效勞的消防設(shè)備總安裝

12、功率為192kW.其中噴淋泵Pi=30kW,噴淋穩(wěn)壓泵P2=1.5kW,消火栓泵P3=15kW,消火栓穩(wěn)壓泵P4=7.5kW均不計(jì)備用泵；消防風(fēng)機(jī)共4臺(tái),功率均為P5=22kW,其它為應(yīng)急照明等負(fù)荷E=50kW.設(shè)計(jì)時(shí)電動(dòng)機(jī)中僅穩(wěn)壓泵采用直接起動(dòng),其余大容量電機(jī)均采用Y-起動(dòng).計(jì)算選用的最小柴油發(fā)電機(jī)功率是多大.4.1 計(jì)算過(guò)程如下：1） .利用公式1計(jì)算征得建設(shè)方同意火災(zāi)時(shí)切除重要的非消防電源,因192KW>60KW,故機(jī)組容量選擇以消防負(fù)荷計(jì)算為準(zhǔn).噴淋泵電機(jī)效率取值1=92.2%,噴淋穩(wěn)壓泵電機(jī)效率取值2=78%,消火栓泵電機(jī)效率取值3=88.5%,消火栓穩(wěn)壓泵電機(jī)效率取值4=87

13、%,消防風(fēng)機(jī)效率取值5=91.5%,照明效率取值6=65%,發(fā)電機(jī)功率因數(shù)取cos=0.8,發(fā)電機(jī)負(fù)荷取=0.8.1cos6巫八c301.50.892.2%78%15754工總88.5%87%91.5%65%0.8233(kVA)cosk1k2） .利用公式2計(jì)算起動(dòng)最大電機(jī)噴淋泵Pm=30kW,采用Y-起動(dòng)C=0.67,采用加權(quán)平均=0.840-PPe一1Sc2(-%KCCOS-)-cos301.5157.5224503019230(0.840.84152.26)306(kVA)0.81306.50.670.4)0.8直接起動(dòng)最大穩(wěn)壓泵時(shí)Pm=7.5kW,C=1,采用加權(quán)平均=0.84.一P

14、Pe-1S'c2(-PmKCCOSm)COS301.5157.5224507.51927.5(0.840.84119.5)299(kVA)c,c、17.56.510.4)0.8比擬Sc2及S'c2,Y-N起動(dòng)噴淋泵對(duì)要求選用發(fā)電機(jī)容量大,此種方法選用發(fā)電機(jī)容量306kVA.E取0.25.3） .利用公式3計(jì)算本工程沒(méi)有電梯用電,應(yīng)急負(fù)荷中央母線允許的瞬時(shí)電壓降計(jì)算時(shí),Y-起動(dòng),造成母線壓降最大的Pn為噴淋泵容量；直接起動(dòng),造成母線壓降最大的Pn為消防穩(wěn)壓泵容量,由2可知此影響小于Y-起動(dòng)噴淋泵的影響.c-.1Sc3PnKCXd(E1)1306.50.670.25(1)98(kVA)得出Y-N直接起動(dòng)的噴淋泵對(duì)柴油發(fā)電機(jī)的母線壓將影響最大,此種方法選用的柴油發(fā)電機(jī)容量為98kVA.比擬1、2、3計(jì)算結(jié)果,選擇最大值作為電動(dòng)機(jī)容量：306kVA.根據(jù)地理氣候條件進(jìn)彳T校正：海拔高度400m,環(huán)境溫度25oC,空氣相對(duì)濕度為50%,查表一得校正系數(shù)C%=92%.發(fā)電機(jī)的額定功率為306/92%=332kVA,取值350kVA.4.2 結(jié)論4.2.1 假設(shè)僅以起動(dòng)容量最大的單臺(tái)電動(dòng)機(jī)來(lái)校驗(yàn)發(fā)電機(jī)容量,是不嚴(yán)密、不周全的,由于電動(dòng)機(jī)起動(dòng)容量不僅與其額定容量有聯(lián)系,更與