超高层建筑柴油发电机方案设计Word文档格式.docx

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2应急柴油发电机的选择依据及供电范围

根据《供配电系统设计规范》（GB50052-1995），《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-1995）（2005年版）及《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）中对电力负荷等级的规定，“一级负荷应由两个电源供电；

当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。

”“一级负荷中特别重要的负荷，除由两个电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。

”

以下为本项目的一级负荷（其中包含特别重要负荷）：

1）本项目中的消防用电一级负荷：

消防水泵，消防风机，消防电梯，火灾疏散电梯，火灾自动报警系统，漏电火灾报警系统，自动灭火系统，电动防火卷帘（门、阀），应急照明，避难层照明等。

2）本项目中的非消防用电一级负荷：

安防系统，重要弱电机房，大厦调度中心，物业管理系统，通讯设施，航空障碍灯，地下室潜污泵，生活水泵，擦窗机，部分区域的公共照明，部分客梯，部分新风系统等设备用电。

3）本项目中的重要商户保障用电：

金融机构、交易所电子设备，商业、办公的必保负荷，如珠宝展示区安保照明，贵宾房照明，多功能厅设备，业务电脑，后备空调机组等。

本项目为地标性的超高层建筑，除了必须保证消防设备的可靠供电，还需要充分考虑对大厦的众多特别重要负荷的运行保证，如安保系统用电，智能化系统设备，部分超高速电梯用电等。

因此，除采用双电源回路市电供电外，单独设置作为应急的第三电源，对于保障大厦的安全、稳定运营是很有必要的。

规范中指出，可以作为应急电源的有：

1）供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路；

2）独立于正常电源的发电机组；

3）蓄电池。

对于上述1）中的独立专用馈电线路，一般须由当地供电局根据项目情况审批并由业主全额投资，而在正常电源出现故障时，需要手动切换至该独立电源，操作上的技术要求较高，因为目前供电部门一般不允

许用户在高压侧使用自动投切。

对于上述3）中的蓄电池，目前较为普遍的是采用带蓄电池的应急电源设备（EPS）。

这种方式适合于允许中断供电时间为毫秒级的供电对象。

但其缺点很明显：

投资大，运行维护成本高，尤其是蓄电池需要定时检查和更换，因此不适合用于大功率设备（10kW以上）。

故此，应用独立于正常电源的柴油发电机组，是目前超高层建筑解决应急电源的最常用方案。

其优点比较明显：

可以在较短时间内自启动并且自动投入到供电母线，运行稳定可靠，供电时间可满足现时大多数的市电停电时长，投资相对合理，维护管理方便。

3项目本身对于柴油发电机房的限制因素

考虑到本项目是塔楼屋面高达538米，一级负荷比重很大而且比较分散，应急柴油发电机的服务范围将贯穿于地下室至塔楼屋面。

若从供电距离、电压降、线路损耗这几个方面考虑，应该是在塔楼的若干设备层分散设置柴油机组，这样可以使应急电源更接近于各个负荷中心。

然而超高层写字楼本身的特点，决定了对设备的垂直运输有很大程度的限制。

若柴油发电机房于地下室集中设置，一则可避免占用商业价值极

高的地上面积，二则便于消防及运营管理，而且形成相对独立的“污染区域”，也利于通风、排烟、减振、供油等系统设计。

4柴油发电机容量的选择

根据过往超高层建筑的设计经验，以及参照国内众多知名的项目案例。

在方案阶段，本项目应急柴油发电机拟按照变压器的总安装容量之20%考虑，即56400×

20%=11280kVA，选用六台连续容量为2000kVA的低压柴油发电机组。

在这里需要说明的是，部分未来租户

区的备用电源，基于其商业方面的各项不定因素，不在本次设计范围内，仅在地下二层预留两至三个备用发电机位置，并在电气竖井中预留电缆走向通道。

根据业主的商业顾问提供的开发建议书“应为业主与租客基本的发电机提供24小时贮油”。

单台2000kVA的柴油机组带100%负荷时的耗油量约为420L/h（实际运行不会大于此值），则六台机组连续24小时额定工作时的耗油总量应为6×

24×

420/1000=60.5立方。

若按

照0.85的油量充满系数计算，则需要的储油罐总容积为60.5/0.85=71立方。

结合本项目的具体情况，室外油罐的布置方案将由建筑专业与消防顾问确定。

5平安IFC项目柴油发电机形式的选择

5.1机组设计的考虑要点

与市电供电回路不同，应急柴油机供电回路由于其只作为市电故障时的临时保障方式，使用的机会和频率相对于常规市电电源而言是非常低的，因此其线路损耗不是首要考虑的重点；

相反，若纯粹为补救这些微小的线路损耗而增大线路截面，实际上是与经济、环保设计背道而驰。

对于柴油发电机组的设计，除了安全性、可靠性、初期投资、后期维护等这些基本要素外，更是结合项目本身的特点作针对性的分析。

经

初步计算，供电半径小于150米的低压配电线路，根据计算电流配合选择电缆截面，则其干线末端电压降不会大于2%，不仅符合国家规范规定值，更是满足LEED认证体系ASHRAE标准当中关于对电压降的要求（8.4.1.1条文规定“支流导线粗细应适用于设计荷载2%的最大电压下降”。

本项目自地下二层至塔楼屋顶垂直距离接近600米，如此超长的供电距离，如何有效的解决长距离线路电压损失（电压降）问题，成为本设计的重要关注点。

5.2干线电压降分析

经初步计算，若从地下二层发电机房以低压干线电缆直供电至塔楼中间层（干线段长度约为330米），在电缆截面不作加大的前提下，干线的电压降达到了4.4%，至塔楼屋顶（干线段长度约为650米）则达到了8.8%；

若对应计算电流将电缆截面加大一级，则上述的电压降值分别为3.8%和7.6%；

即使电缆截面再加大至两级，上述的电压降值也分别达到3.2%和6.4%。

由此可见，如果只是单纯通过加大电缆截面来降低电阻值，从而试图减低线路电压损失，对于如此长度的电缆，是很难有效实现的。

而当采用10kV交联聚乙烯绝缘电力电缆作为干线时，我们发现上述的两个电压降值仅为0.2%和0.4%。

很明显，采用高压传输时，线路电压损失得到了很好的抑制。

对此，柴油发电机组的形式可以从以下几个方案的作可行性分析。

5.3机组形式的选择方案

方案一，集中设置于地下二层主变电所附近，采用380V低压线路短、长程直供。

优点是系统简单，初期投资低，安装、环保、供油、维护管理等各方面都相对方便。

然而对与本项目而言，长距离的低压传输，电压降显然无法满足要求。

方案二，机组分散设置于地下二层和塔楼的几个设备层，采用380V低压线路短程直供。

优点是由于机组尽量分别靠近各区负荷中心，供电距离较小，可有效的降低线路电压降；

但其缺点也很明显，塔楼设备层能够提供的运输、安装、维护、供油、消防等各方面条件都有很多限制。

方案三，400V低压柴油发电机通过升、降压传输的方式，也就是低压柴油发电机组设置于地下二层，出口400V电压经过机组设于就近的专用变压器升压至10kV，采用10kV高压电缆分别传输到塔楼上的若干设备层，经过专用变压器降压至400V，向各负荷区供电。

其优点是由于干线电流采用高压传输，容易满足线路电压降的要求，机组集中在地下室设置，便于消防控制、运输、安装、供油及管理。

缺点就是需要增加高压变压设备、线路，对塔楼设备房的面积要求会更高。

方案四，10kV（6kV）高压柴油发电机组设置于地下二层，出口端直接通过10kV高压电缆分别传输到塔楼上的若干设备层，再由专用变压器降压至400V，向各负荷区供电。

其优点和方案三相似，缺点是高压机组本身成本就比相同容量低压机组高很多（一般为30%～50%），而且高压机组的保护比较复杂，国内可选择的厂商相对少很多，在国内民用建筑的应用案例也极少，使用、维护的成熟度不高。

5.4项目方案的构成

从以上几个方案的分析可以看出，不同的供电距离直接决定着柴油发电机组的形式，所以，下述两种形式的组合，可以构成本项目柴油发电机的设计方案：

1）对于低压配电供电半径不大于150米的部分，直接采用低压输出发电机组的方式，可以满足电压降要求，同时亦可节省一部分高压投资。

2）对于低压配电供电半径不大于150米的部分，我们以同一进口品牌2000kVA的柴油机为例去作投资比较：

方案一为一台10kV的高压机组+一台2000kVA的10/0.4kV降压变压器；

方案二则为一台400V的低压机组+一台2000kVA的0.4/10kV升压变压器+两台

10kV高压开关柜+一台2000kVA的10/0.4kV降压变压器。

从设备投资而言，前者比后者高出约25%（因对于水平段、垂直段，两者均为相同长度的10kV高压电缆，故不作对比）。

后者的投资相对更低，据了解，目前国内应用于民用建筑的10kV柴油发电机案例很少，加上能够提供该电压等级产品技术的柴油机厂家也相对较少，而且，高压柴油机的日常维护对于操作人员的技术能力要求更高，其优缺点不言而喻。

由附表1可以看出，柴油发电机房选址可紧密结合变配电所的位

置考虑。

本项目将低压柴油发电机组集中设置在地下二层，通过专用升压变压器升压至10kV，并采用10kV高压电缆分别传输到39F（5#变配电所），68F（7#变配电所），97F（9#变配电所），然后通过上述各

个变配电所的专用降压变压器降压至400V，以低压形式向就近的应急负荷配电。

6结论

综合上述的技术、经济指标分析，超高层商业办公综合体不同于政府功能性建筑，也不是纯粹的城市形象工程。

其应急电源系统的设计，除了要以安全性、可靠性为基本要求，同时还应该结合建筑本身的定位和特点，考虑其运行的灵活性，以及业主投资、运营的经济性。

当然，在项目的施工图设计阶段，需要对各种应急、备用负荷进行具体、详尽的统计和计算，才能最终确定柴油发电机的容量。

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