柴油發(fā)電機(jī)房設(shè)計(jì)要點(diǎn)與思路

..柴油發(fā)電機(jī)房設(shè)計(jì)要點(diǎn)及思路歸納總結(jié)柴油發(fā)電機(jī)房設(shè)計(jì)中電氣專業(yè)相關(guān)的內(nèi)容,介紹柴油發(fā)電機(jī)組的設(shè)置及運(yùn)行流程、柴油發(fā)電機(jī)組主要特點(diǎn),梳理柴油發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)思路,闡述施工圖設(shè)計(jì)需注意的內(nèi)容,并總結(jié)柴油發(fā)電機(jī)房的建筑、結(jié)構(gòu)、暖通相關(guān)專業(yè)要求。1柴油發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)思路1.1收集設(shè)計(jì)所需要的條件a.氣象條件：柴油發(fā)電機(jī)的額定容量是按照40℃進(jìn)行測試的,只要外圍環(huán)境不長時(shí)間超過40℃,柴油發(fā)電機(jī)即可按照額定值進(jìn)行設(shè)計(jì)。b.海拔高度條件：海拔的升高將導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)組動(dòng)力性能下降,如果在高原地區(qū)選擇柴油發(fā)電機(jī)不建議考慮超負(fù)荷運(yùn)行的可能。c.水質(zhì)條件：水質(zhì)太硬將引起水冷系統(tǒng)的循環(huán)水沉淀水垢,降低傳導(dǎo)外壁的導(dǎo)熱效果,使冷卻水循環(huán)效率下降,導(dǎo)致機(jī)組溫升過快,發(fā)生事故,所以硬水的地區(qū)設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組需考慮循環(huán)水提前進(jìn)行軟化。d.負(fù)荷容量等：設(shè)備容量的統(tǒng)計(jì)首先需要滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求,如一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷,然后滿足建設(shè)方對于項(xiàng)目功能特點(diǎn)的個(gè)別要求,分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì),設(shè)計(jì)時(shí)建議選擇消防負(fù)荷與重要的平時(shí)負(fù)荷之較大者,作為柴油發(fā)電機(jī)組的額定容量。1.2確定柴油發(fā)電機(jī)的使用類型a.常用型電站,為正常工作時(shí)使用的柴油發(fā)電機(jī)組。b.備用型電站,為發(fā)生停電事故時(shí)使用。c.應(yīng)急型電站,重要負(fù)荷使用,如消防設(shè)備等,平時(shí)并不使用。1.3進(jìn)行初步設(shè)計(jì)首先完成對柴油發(fā)電機(jī)的容量估算,根據(jù)筆者工程實(shí)踐總結(jié),初步設(shè)計(jì)階段可以按變壓器總?cè)萘康?0%~15%進(jìn)行估算,如4000kVA變壓器總?cè)萘?可以選擇500kW的柴油發(fā)電機(jī)組；或也可以按建筑面積進(jìn)行估算：如對于10000m2以上的建筑物可以按10~15W/m2估算,10000m2以下的建筑物可以按15~20W/m2予以估算,如40000m2的建筑物,可以選擇630kW的柴油發(fā)電機(jī)組。完成柴油發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)干線示意圖：①首先確定柴油發(fā)電機(jī)采用單機(jī)運(yùn)行還是并機(jī)運(yùn)行。②然后確定重要負(fù)荷和消防負(fù)荷是否分別設(shè)置母線段,當(dāng)需要不同時(shí)供電時(shí),要求在消防狀態(tài)下切斷重要的非消防負(fù)荷,如這樣的設(shè)計(jì)需求則要分別設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)出線柜。③應(yīng)急發(fā)電機(jī)供電開關(guān)與系統(tǒng)供電開關(guān)裝設(shè)機(jī)械閉鎖。圖1為常見柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)示意圖。進(jìn)行設(shè)備布置,完成機(jī)房的初步平面布置,機(jī)組具體布置的間距要求參見JGJ16-2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》6.1.3條,本文不再細(xì)述,柴油發(fā)電機(jī)房布置如圖2所示。2施工圖設(shè)計(jì)步驟與初步設(shè)計(jì)類似,只是設(shè)計(jì)的計(jì)算更加完善細(xì)致,計(jì)算方式也略有不同,完成度更高,圖中應(yīng)標(biāo)明母線、電機(jī)、開關(guān)、設(shè)備等的型號、規(guī)格、參數(shù)等。完成柴油發(fā)電機(jī)房的平、剖面圖,按比例繪制柴油發(fā)電機(jī)、進(jìn)出線柜開關(guān)柜、母線、地溝、線槽、接地裝置等平面布置、安裝尺寸等。豎向配電系統(tǒng)圖包括柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)臺數(shù)、容量、各處終端配電箱編號,自電源點(diǎn)引出回路編號等。2.1施工圖階段柴油發(fā)電機(jī)負(fù)荷容量選取若將第一類、第二類負(fù)荷簡單相加來選擇柴油發(fā)電機(jī)容量,則所選容量偏大,因?yàn)樵谙罓顟B(tài)時(shí),只需保證消防設(shè)備的運(yùn)行,二級負(fù)荷不使用,而在非消防狀態(tài)下電網(wǎng)停電時(shí),消防設(shè)備不使用,所以建議分別計(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),該種做法需要同時(shí)滿足消防部門及建設(shè)方的相關(guān)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)重要的負(fù)荷用電需要,又能保證消防時(shí)消防負(fù)荷工作需要,保障更高但機(jī)組容量也更大,造價(jià)也高,一般不建議采用。2.2柴油發(fā)電機(jī)所帶負(fù)荷一般為以下部分,具體設(shè)置時(shí)需要以項(xiàng)目自身的情況按照甲方設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求予以增減：①客梯、消防泵、消防報(bào)警系統(tǒng)、弱電機(jī)房、冷庫冰柜、污水泵、消防電梯排水泵、中水處理、生活水泵、消防風(fēng)機(jī)、保安電源、消防廣播、停車場系統(tǒng)的電力供電。②照明需要柴油發(fā)電機(jī)提供的場所：消控室、交換機(jī)房、弱電機(jī)房、變配電室、服務(wù)中心、發(fā)電機(jī)房、消防泵房、消防風(fēng)機(jī)房、電梯機(jī)房、樓梯間、電梯前室、疏散指示及其他公共區(qū)域應(yīng)急照明。2.3柴油發(fā)電機(jī)的容量計(jì)算按照J(rèn)GJ16-2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》6.1.2條的要求,取計(jì)算值較大的一種作為柴油發(fā)電機(jī)容量選取的依據(jù)。柴油發(fā)電機(jī)負(fù)荷容量的注意事項(xiàng)：按照最大計(jì)算值選擇柴油發(fā)電機(jī)之后,仍需要注意以下事項(xiàng)：①最佳的經(jīng)濟(jì)功率是額定功率的0.75倍,是柴油發(fā)電機(jī)組不受時(shí)間限制可長期運(yùn)行的輸出功率,在這個(gè)功率下運(yùn)行時(shí),燃油最省,故障率最低,所以P最佳=3/4×P額定,即計(jì)算功率為0.75倍額定功率較為合適。②對寫字樓等建筑類型,與UPS選擇的規(guī)范要求類似,當(dāng)電子計(jì)算機(jī)占據(jù)主要供電負(fù)荷時(shí),其額定輸出功率應(yīng)大于所有計(jì)算機(jī)設(shè)備額定功率總和的1.5倍,對其他用電設(shè)備供電時(shí),為最大計(jì)算負(fù)荷的1.3倍。③設(shè)計(jì)中建議注明不允許柴油發(fā)電機(jī)組長時(shí)間運(yùn)行在低于額定功率50%的情況下,因?yàn)樵诘陀陬~定功率50%的情況下運(yùn)行時(shí),柴油發(fā)電機(jī)組機(jī)油消耗容易變大、柴油燃燒不充分易產(chǎn)生碳垢,使柴油發(fā)電機(jī)故障率升高,縮短機(jī)組的使用壽命。④需要注意銘牌的標(biāo)稱工作功率是在12h內(nèi)的最大工作功率,而長期運(yùn)行功率為標(biāo)稱工作功率的90%,是在25℃時(shí)一個(gè)大氣壓〔100kPa濕度為30%時(shí)的功率,設(shè)計(jì)選擇柴油發(fā)電機(jī)時(shí)可將兩個(gè)功率均作表示。2.4柴油發(fā)電機(jī)組的系統(tǒng)設(shè)計(jì)柴油發(fā)電機(jī)房常位于地下一層內(nèi),設(shè)置一臺或多臺柴油發(fā)電機(jī)組,機(jī)組采用單機(jī)運(yùn)行或多臺并機(jī)運(yùn)行〔并車的種類：自同期、粗同期、準(zhǔn)同期,柴油發(fā)電機(jī)為消防狀態(tài)下還是事故狀態(tài)下的設(shè)備進(jìn)行供電,根據(jù)甲方的使用需求進(jìn)行確定,如分開供電則需要考慮分別設(shè)置出線柜,如圖3所示。在配電系統(tǒng)中,一、二級負(fù)荷的電源為雙路市電同時(shí)供電,當(dāng)一路市電失電后,另一路市電可經(jīng)過低壓母聯(lián)末端自投或手投供電,當(dāng)兩路10kV獨(dú)立高壓電源均失電時(shí),經(jīng)ATS開關(guān)轉(zhuǎn)換后,啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī),啟動(dòng)信號送至柴油發(fā)電機(jī)房,信號延時(shí)0～10s自動(dòng)啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組,柴油發(fā)電機(jī)組15s內(nèi)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速、電壓、頻率后,投入額定負(fù)載運(yùn)行。機(jī)組應(yīng)處于常備啟動(dòng)狀態(tài),設(shè)有自動(dòng)啟動(dòng)裝置,保證建筑始終處于兩個(gè)電源供電狀態(tài)下,當(dāng)市電恢復(fù)30～60s后,自動(dòng)恢復(fù)市電供電,柴油發(fā)電機(jī)組經(jīng)冷卻延時(shí)后,自動(dòng)停機(jī),當(dāng)兩路市電同時(shí)失電時(shí)柴油發(fā)電機(jī)的應(yīng)急轉(zhuǎn)換如圖4所示。在低壓配電系統(tǒng)需要設(shè)置應(yīng)急母線段,并單獨(dú)設(shè)置應(yīng)急母線室,以保證電源的可靠性,應(yīng)急母線由柴油發(fā)電機(jī)組供電,以保證重要負(fù)荷的正常運(yùn)行,柴油發(fā)電機(jī)的相序,必須與原供電系統(tǒng)的相序一致。2.5柴油發(fā)電機(jī)的適用環(huán)境柴油發(fā)電機(jī)機(jī)組可以滿足市電故障時(shí),15~30s內(nèi)柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng),機(jī)組就地控制,并裝設(shè)快速自啟動(dòng)裝置,連續(xù)3次,其總計(jì)時(shí)間不大于30s,同時(shí)發(fā)電機(jī)可以允許25%的短時(shí)超載,但對一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷允許中斷供電時(shí)間小于15s的用電設(shè)備,由于柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間無法滿足要求,可在末端設(shè)置在線式不間斷電源裝置,如需要做到毫秒級的供電,就需要先設(shè)置蓄電池靜止型不間斷電源供電裝置〔UPS,再設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組。2.6柴油發(fā)電機(jī)的油箱設(shè)置在機(jī)房內(nèi)或貯油間要有供3~8h連續(xù)運(yùn)行的日用油箱,但油量超過1000L時(shí),宜在室外另設(shè)置儲油罐,且日用油箱容積不容許超過1m3,超過時(shí)需在室外另設(shè)置儲油罐,如未知條件時(shí),可在室外設(shè)置15m3埋地儲油罐,其尺寸為3000×6000×3200mm,總儲油量一般可保證機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行24h以上,如兩臺1200kW的柴油發(fā)電機(jī),設(shè)置15m3的埋地油罐,可滿足24h燃油的需要,如圖5所示。柴油發(fā)電機(jī)房的油罐進(jìn)出戶管為一個(gè)日用油箱一根進(jìn)戶,另外設(shè)置一根備用管,如圖6中所示,兩個(gè)日用油箱設(shè)置兩根進(jìn)戶管及兩根備用,可預(yù)留4×Φ80mm進(jìn)出戶管至室外儲油罐,室外儲油罐的埋深可以為-1.0~-1.3m。柴油發(fā)電機(jī)的耗油量的估算：①負(fù)荷率50%時(shí),耗油量為0.15l/h·kW。②負(fù)荷率75%時(shí),耗油量為0.2l/h·kW。③負(fù)荷率100%時(shí),耗油量為0.3l/h·kW。油箱油罐估算示例：油箱體積估算可按照：V=P×GT/A進(jìn)行計(jì)算。式中：V——日用油箱的體積,m3；P——機(jī)組功率,kW；G——每kW每小時(shí)油耗,l；T——供給時(shí)間,h；A——充滿系數(shù)。示例：兩臺600kW柴油發(fā)電機(jī)P=1200kW,負(fù)荷率75%時(shí)取耗油量為G=0.2l/h·kW,T=3h,A=0.8,則V=1200×0.2×3/0.8=900l,即0.9m3,則選取1m3的日用油箱就可以滿足3h的用油需求。油罐體積估算同樣可以采用上述辦法：不同之處是T=24h或更高,其余選擇不變,則V=1200×0.2×24/0.8=7200l,為7.5m3,選擇10m3埋地儲油罐即可,如果要滿足36h或兩臺1200kW發(fā)電機(jī)組,則選擇15m3的油罐即可。2.7柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的設(shè)備控制要求①發(fā)電機(jī)的控制屏需設(shè)有短路、過負(fù)荷、接地故障及過、欠電壓保護(hù)裝置,開關(guān)一般為手動(dòng)操作。②監(jiān)視或控制各種運(yùn)行參數(shù),保障機(jī)組正常運(yùn)行,同時(shí)可發(fā)出預(yù)報(bào)警和故障報(bào)警信號。③可具有符合開放性標(biāo)準(zhǔn)的可擴(kuò)展現(xiàn)場總線〔RS485或LonWorks等接口的控制裝置,并有通用的網(wǎng)關(guān)支持,可以接入樓宇BA系統(tǒng)。④需要單獨(dú)設(shè)置蓄電池組〔電壓24V作為控制電源,其容量應(yīng)保證柴油發(fā)電機(jī)連續(xù)啟動(dòng)不少于6次,并設(shè)置整流充電設(shè)備,其輸出電壓應(yīng)高于蓄電池的電壓50%,輸出電流不小于蓄電池10h的放電率電流。⑤機(jī)組能滿載啟動(dòng),電壓調(diào)整率±0.5％。⑥當(dāng)檢測到全部市電中斷供電時(shí),啟動(dòng)信號取自變電所內(nèi)每組變壓器低壓主進(jìn)開關(guān)之前電壓互感器的輔助觸點(diǎn),信號經(jīng)過邏輯計(jì)算后,發(fā)出信號送至柴油發(fā)電機(jī)控制柜,機(jī)組自啟動(dòng),并在15s內(nèi)向負(fù)荷供電；當(dāng)市電恢復(fù)正常后,電源自動(dòng)切換,機(jī)組自動(dòng)延時(shí)停機(jī),由市電向負(fù)荷供電。柴油發(fā)電機(jī)組不能與市電并網(wǎng)運(yùn)行。⑦應(yīng)急發(fā)電機(jī)供電開關(guān)與系統(tǒng)供電開關(guān)裝設(shè)機(jī)械閉鎖。⑧靜態(tài)特性是指柴油機(jī)所帶負(fù)載由空載逐步滿載時(shí)轉(zhuǎn)速的改變,通常控制在額定轉(zhuǎn)速n的5%以下,動(dòng)態(tài)特性是指負(fù)載在空載和滿載時(shí)忽然發(fā)生轉(zhuǎn)速改變的變化特性,其中穩(wěn)定時(shí)間為空載和滿載忽然發(fā)生改變,從過渡開始至機(jī)組重新穩(wěn)定的時(shí)間,穩(wěn)定時(shí)間不大于7s,一般可取5~7s,另一項(xiàng)電壓變化是由滿載狀態(tài)下由冷狀態(tài)到熱狀態(tài)的輸出電壓變化,一般不大于額定電壓2%。2.8柴油發(fā)電機(jī)組的接地柴油發(fā)電機(jī)房一般應(yīng)有3種接地：①工作接地：按照《民規(guī)》的要求,當(dāng)采用一臺發(fā)電機(jī)組時(shí)需中性點(diǎn)直接接地,當(dāng)兩臺機(jī)組并機(jī)時(shí)在不存在環(huán)流的可能下采用中性點(diǎn)經(jīng)刀開關(guān)接地或采用加裝限流電抗器接地。舉例如某一項(xiàng)目采用兩臺柴油發(fā)電機(jī)組,當(dāng)僅一臺單獨(dú)運(yùn)行時(shí),其對應(yīng)的刀開關(guān)與接觸器均閉合,實(shí)現(xiàn)單一機(jī)組運(yùn)行中性點(diǎn)直接接地,這時(shí)另一機(jī)組的接觸器斷開；當(dāng)兩臺機(jī)組并列運(yùn)行時(shí),機(jī)組的中性點(diǎn)經(jīng)刀開關(guān)接地,由于采用了接觸器互鎖,兩個(gè)接觸器中只允許接通其中的一個(gè)接觸器,另一機(jī)組的接觸器必須斷開,這樣可以避免中性導(dǎo)體產(chǎn)生環(huán)流,可類似于變壓器中性點(diǎn)接地線的選擇,參考圖集的參數(shù)〔03D201-4《10/0.4kV變壓器室布置及變配電所常用設(shè)備構(gòu)件安裝》中："變壓器低壓側(cè)出線選擇",如項(xiàng)目為1