自备应急柴油发电机组.docx
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自备应急柴油发电机组
民用建筑电气设计规范JGJ16－2008 “两盘不输”系列学习之十一
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6 自备应急电源
6.1 自备应急柴油发电机组
6.1.1 本节适用于发电机额定电压为230/400V，机组容量为2000kW及以下的民用建筑工程中自备应急低压柴油发电机组的设计。
自备应急柴油发电机组的设计应符合下列规定：
1 符合下列情况之一时，宜设自备应急柴油发电机组：
1）为保证一级负荷中特别重要的负荷用电时；
2）用电负荷为一级负荷，但从市电取得第二电源有困难或技术经济不合理时。
2 机组宜靠近一级负荷或配变电所设置。
柴油发电机房可布置于建筑物的首层、地下一层或地下二层，不应布置在地下三层及以下。
当布置在地下层时，应有通风、防潮、机组的排烟、消音和减振等措施并满足环保要求；
3 机房宜设有发电机间、控制及配电室、储油间、备品备件贮藏间等。
设计时可根据工程具体情况进行取舍、合并或增添；
4 当机组需遥控时，应设有机房与控制室联系的信号装置。
当有要求时，控制柜内宜留有通信接口，并可通过BAS系统对其实时监控；
5 当电源系统发生故障停电时，对不需要机组供电的配电回路应自动切除；
6 发电机间、控制室及配电室不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方或贴邻；
7 设置在高层建筑内的柴油发电机房，应设置火灾自动报警系统和除卤代烷1211、1301以外的自动灭火系统。
除高层建筑外，火灾自动报警系统保护对象分级为一级和二级的建筑物内的柴油发电机房，应设置火灾自动报警系统和移动式或固定式灭火装置。
【注释】 机组额定电压230／400V，单机容量定为2000kW及以下。
主要依照国标《往复式内燃机驱动的交流发电机组》GB/T2820、《自动化柴油发电机组分级要求》GB/T4712以及《交流工频移动电站额定功率、电压及转速（功率自0.75-2000kW）》GB12699所规定的机组功率和电压而定。
我国柴油发电机市场中，功率为100～2000kW的进口机组生产厂家，如美国康明斯（Cummins）、卡特彼勒（Caterpillar）、英国彼特波（Pet-bow）、威尔逊（Ft.Wilson）、十字军（Crusader）以及德国曼恩（MAN）和日本三菱（Mitsubishi）等国家的产品。
这些进口机组多用在广州、深圳、北京、上海等地，其他地区为数甚少。
国产机组生产厂家，大多功率在400kW及以下，主要有上柴、潍柴、济柴、科泰、康菱等几十家企业。
目前国产柴油发电机组种类很多，按组装形式可分为拖车式、移动式（或称滑动式）、固定式三种。
冷却方式有风冷式（又称封闭自循环水冷却方式）和水冷式。
启动方式有电启动和压缩空气启动，还有带增压器的增压机组和不带增压器的机组等。
本节中所有条文是以国标《往复式内燃机驱动的交流发电机组》GB/T2820中固定式、应急型柴油发电机组的有关技术数据为依据而制定的。
对于采用进口机组时，也应遵照执行。
第1款 1）项的规定，是按本规范第3.2.1条1款所规定的一级负荷中特别重要负荷，宜设应急柴油发电机组。
2）项的规定，设置自备应急机组时，应进行经济、技术比较后确定
第2款 机组设置
1 机组靠近负荷中心，为节省有色金属和电能消耗，确保电压质量；
2 机组的设置，应遵照有关规范对防火的要求和防止噪音、振动等对周围环境的影响；
3 从保证机组有良好工作环境（如排烟、通风等）考虑，最好将机组布置在建筑物首层，但大型民用建筑的首层，往往是黄金层，难以占用。
根据调查，目前国内高层建筑的柴油发电机组已有不少设在地下层，运行效果良好。
机组设在地下层最关键的一定要处理好通风、排烟、消音和减振等问题。
第5款 应急柴油发电机组确保的供电范围一般为：
1 消防设施用电：
消防水泵、消防电梯、防烟排烟设施、火灾自动报警、自动灭火装置、应急照明和电动的防火门、窗、卷帘门等；
2 保安设施、通讯、航空障碍灯、电钟等设备用电；
3 航空港、星级饭店、商业、金融大厦中的中央控制室及计算机管理系统；
4 大、中型电子计算机室等用电；
5 医院手术室、重症监护室等用电；
6 具有重要意义场所的部分电力和照明用电。
6.1.2 柴油发电机组的选择，应符合下列规定：
1 机组容量与台数应根据应急负荷大小和投入顺序以及单台电动机最大启动容量等因素综合确定。
当应急负荷较大时，可采用多机并列运行，机组台数宜为2~4台。
当受并列条件限制，可实施分区供电。
当用电负荷谐波较大时，应考虑其对发电机的影响；
2 在方案及初步设计阶段，柴油发电机容量可按配电变压器总容量的10%～20%进行估算。
在施工图设计阶段，可根据一级负荷、消防负荷以及某些重要二级负荷的容量，按下列方法计算的最大容量确定：
1）按稳定负荷计算发电机容量；
2）按最大的单台电动机或成组电动机启动的需要，计算发电机容量；
3）按启动电动机时，发电机母线允许电压降计算发电机容量。
3 当有电梯负荷时，在全电压启动最大容量笼型电动机情况下，发电机母线电压不应低于额定电压的80%；当无电梯负荷时，其母线电压不应低于额定电压的75%。
当条件允许时，电动机可采用降压启动方式；
4 多台机组时，应选择型号、规格和特性相同的机组和配套设备；
5 宜选用高速柴油发电机组和无刷励磁交流同步发电机，配自动电压调整装置。
选用的机组应装设快速自启动装置和电源自动切换装置。
【注释】 机组的选择
第1款 确定机组容量时，除考虑应急负荷总容量之外，应着重考虑启动电动机容量。
因单台电动机最大启动容量对确定机组容量有直接关系。
另外机组能启动电动机容量大小的因素又很多，它与发电机的技术性能、柴油机的调速性能和启动时发电机所带负荷大小和功率因数的高低、发电机的励磁和调压方式以及用电负荷对电压指标的要求等因素有关。
因此，设计确定机组容量，应具体分析区别对待。
为了便于设计参考，对三相低压柴油发电机组在空载时，能全电压直接启动的空载四极笼型三相异步电动机最大容量可参见表6-1。
表6-1 机组空载能直接启动空载笼型电动机最大容量
序 号
柴油发电机功率（kW）
异步电动机额定功率（kW）
l
40及以下
0.7P①
2
50、64、75
30
3
90、120
55
4
150、200、250
75
5
400以上
125
注：
①P为柴油发电机功率。
但应注意，表6-1所列数值，没有考虑电动机直接启动对机组母线电压降加以限制，是以全电压直接启动电动机时，电动开关和失压保护不应跳闸为条件。
在发电机组选型时应考虑以下基本因素：
1 负载的大小；
2 用电设备瞬间电压/频率波动变化的允许值；
3 用电设备稳态电压/频率波动变化的允许值；
4 可允许的谐波含量；
5 机房的通风、排烟状况；
6 负载的特性（如非线性负载、用电设备单机最大功率等）。
负载特性及负载大小是选择发电机组最关键的因素。
当考虑负载特性时，以下几点需深入分析：
1 是否有对电压，频率要求特别高的负载，如电脑、通讯设备等；
2 有否有大型的电动机负载，为何种启动方式，是否频繁启动；
3 有否有非线性负载，如整流器、UPS、高频开关等；
4 有否有频率变化的固定负载，如发射机等；
5 有否有产生再生功率的负载，如电梯等。
第2款 根据国内外一些高层建筑用电指标统计，应急发电机容量约占供电变压器总容量的10
表6-2 相对湿度60%非增压柴油机功率修正系数C%
海拔
m
大气压kPa
大气温度 ℃
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0.96
0.93
0.90
200
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0.90
0.87
400
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1
1
0.99
0.97
0;95
0.93
0.90
0.88
0.85
600
94.4
1
1
0.98
0.96
0.94
0.92
0.90
0.88
0.85
0.82
800
92.1
0.99
0.97
0.95
0.93
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0.87
0.85
0.82
0.80
1000
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0.96
0.94
0.92
0.90
0.89
0.87
0.85
0.82
0.80
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84.5
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0.82
0.80
0.78
0.76
0.74
0.71
2000
79.5
0.82
0.81
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0.78
0.76
0.74
0.72
0.70
0.68
0.65
2500
74.6
0.76
0.75
0.73
0.72
0.70
0.68
0.66
0.64
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0.70
0.69
0.67
0.66
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XX文库-让每个人平等地提升自我0.63
0.61
0.59
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3500
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0.56
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0.59
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0.47
0.44
表6-3 相对湿度100%非增压柴油机功率修正系数C%
海拔
m
大气压kPa
大气温度℃
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0.93
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0.98
0.96
0.93
0.90
0.87
0.83
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0.91
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0.84
0.81
600
94.4
1
0.99
0.97
0.95
0.93
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0.78
800
92.1
0.98
0.96
0.94
0.92
0.90
0.88
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0.82
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0.73
1500
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0.89
0.87
0.85
0.83
0.81
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0.73
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0.71
0.69
0.67
0.64
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0.55
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0.70
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0.61
0.59
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0.53
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3500
65.8
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0.63
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0.60
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0.54
0.51
0.48
0.45
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0.54
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0.51
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表6-4 相对湿度60%增压柴油机功率修正系数C%
海拔
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表6-5 相对湿度100%增压柴油机功率修正系数C%
海拔
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第3款 规定母线电压不得低于80％，包括下述几方面的因素：
1 保证电动机有足够的启动转矩，因启动转矩与电源电压的平方成正比；
2 不致因母线电压过低而影响其它用电设备的正常工作，尤其是对电压比较敏感的负荷；
3 要保证接触器等开关接触设备的吸引线圈能可靠的工作。
当直接启动大容量的笼型电动机时，发电机母线的电压降落太大，影响应急电力设备启动或正常运行时，不应首先考虑加大发电机组的容量，而应采取其它措施来减少发电机母线的电压波动，例如采用降压启动方式等。
第5款 据有关资料介绍，国外高层建筑中所采用的应急柴油发电机组基本上为高速机组。
目前国内一些高层建筑用的应急柴油发电机已向高速型转化，此种机组具有体积小、重量轻、启动运行可靠等优点。
无刷励磁交流同步发电机的特点：
当与自动电压调整装置配套使用时，其静态电压调整率可保证在±1.0%~2.5％以内。
这种类型机组能适应各种运行方式，易于实现机组自动化或对发电机组的遥控。
目前国产柴油发电机组启动时间可以小于15s，有的厂产品可在4~7s，保证值为15s。
6.1.3 机房设备的布置应符合下列规定：
1 机房设备布置应符合机组运行工艺要求，力求紧凑、保证安全及便于维护、检修；
2 机组布置应符合下列要求：
1）机组宜横向布置，当受建筑场地限制时，也可纵向布置；
2）机房与控制室、配电室贴邻布置时，发电机出线端与电缆沟宜布置在靠控制室、配电室侧；
3）机组之间、机组外廊至墙的净距应满足设备运输、就地操作、维护检修或布置辅助设备的需要，并不应小于表6.1.3-1及图6.1.3的规定。
表6.1.3-1 机组之间及机组外廓与墙壁的净距（m）
项目
容量（kW）
64以下
75～150
200～400
500～1500
1600~2000
机组操作面
a
1.5
1.5
1.5
1.5~2.0
2.0~2.5
机组背面
b
1.5
1.5
1.5
1.8
2.0
柴油机端
c
0.7
0.7
1.0
1.0~1.5
1.5
机组间距
d
1.5
1.5
1.5
1.5~2.0
2.5
发电机端
e
1.5
1.5
1.5
1.8
2.0~2.5
机房净高
h
2.5
3.0
3.0
4.0~5.0
5.0~7.0
注：
当机组按水冷却方式设计时，柴油机端距离可适当缩小；当机组需要做消音工程时，尺寸应另外考虑。
图6.1.3 机组布置图
3 辅助设备宜布置在柴油机侧或靠机房侧墙，蓄电池宜靠近所属柴油机；
4 机房设置在高层建筑物内时，机房内应有足够的新风进口及合理的排烟道位置。
机房排烟应避开居民敏感区，排烟口宜内置排烟道至屋顶。
当排烟口设置在裙房屋顶时，宜将烟气处理后再行排放；
5 机组热风管设置应符合下列要求：
1）热风出口宜靠近且正对柴油机散热器；
2）热风管与柴油机散热器连接处，应采用软接头；
3）热风出口的面积不宜小于柴油机散热器面积的1.5倍；
4）热风出口不宜设在主导风向一侧，当有困难时，应增设挡风墙；
5）当机组设在地下层，热风管无法平直敷设需拐弯引出时，其热风管弯头不宜超过两处。
6 机房进风口设置应符合下列要求：
1）进风口宜设在正对发电机端或发电机端两侧；
2）进风口面积不宜小于柴油机散热器面积的1.6倍；
3）当周围对环境噪音要求高时，进风口宜做消音处理。
7 机组排烟管的敷设应符合下列要求：
1）每台柴油机的排烟管应单独引至排烟道，宜架空敷设，也可敷设在地沟中。
排烟管弯头不宜过多，并应能自由位移。
水平敷设的排烟管宜设坡外排烟道0.3%～0.5%的坡度，并应在排烟管最低点装排污阀；
2）机房内的排烟管采用架空敷设时，室内部分应敷设隔热保护层；
3）机组的排烟阻力不应超过柴油机的背压要求，当排烟管较长时，应采用自然补偿段，并加大排烟管直径。
当无条件设置自然补偿段时，应装设补偿器；
4）排烟管与柴油机排烟口连接处应装设弹性波纹管；
5）排烟管过墙应加保护套，伸出屋面时，出口端应加防雨帽；
6）非增压柴油机应在排烟管装设消音器。
两台柴油机不应公用一个消音器，消音器应单独固定。
8 机房设计时应采取机组消音及机房隔音综合治理措施，治理后环境噪声不宜超过表6.1.3-2的规定。
表6.1.3-2 城市区域环境噪声标准（dBA）
类 别
适用区域
昼间
夜间
0
疗养、高级别墅、高级宾馆区
50
40
1
以居住、文教机关为主的区域
55
45
2
居住、商业、工业混杂区
60
50
3
工业区
65
55
4
城市中的道路交通干线两侧区域
70
55
【注释】 机房设备布置
第1~3款 机房内主要设备有柴油发电机组、控制屏、操作台、电力及照明配电箱、启动蓄电池、燃油供给和冷却、进排风系统以及维护检修设备等。
机房的布置要根据机组容量大小和台数而定。
小容量机组一般机电一体，不用设控制室。
机组容量较大，可把机房和控制室分开布置，这样有利于改善工作条件。
机房布置方式及各部位有关最小尺寸，是根据机组运行维护、辅助设备布置、进排风以及施工安装等需要，并结合目前封闭式自循环水冷却方式的应急型机组的外廓尺寸提出的。
机房布置主要以横向布置（垂直布置）为主，这种布置机组中心线与机房的轴线相垂直（参见图6.1.3），操作管理方便，管线短，布置紧凑。
第4款 根据调查，某一工程柴油发电机组设在地下层，由于通风条件没有考虑，热风管又没有伸出室外，散热器排出热风在机房内循环，机房内温度严重升高，造成机组无法正常运行。
第5款 机组热风出口位置，应避免选在经常有自然风顶吹的方向，并应在热风出口设百叶窗，其百叶窗净空不要太小。
因散热器的吹风扇风压降一般在127Pa以下，以免影响散热效果和机组出力。
机组设在地下层，热风管引出室外最好平直。
如要拐弯引出，其弯头不宜超过两处，拐弯应大于或等于90°，而且内部要平滑，以免阻力过大影响散热。
如机组设在地下层其热风管又无法伸出室外，不应选整体风冷机组．应选分体式散热机组，即柴油机夹套内的冷却器由水泵送至分体式水箱的冷却方式。
目前国内有许多厂家可接受订货。
第6款 柴油发电机运行时，机房的换气量应等于或大于柴油机所用新风量与维持机房温度所需新风量之和。
据国外有关资料介绍，维持温度所需新风量可按下式确定：
C=0.078P/T 6-5
式中 C—需要新风量（m3/s）；
P—柴油机额定功率（kW）；
T—柴油发电机房的温升（℃）。
维持柴油机燃烧所需新风量可向柴油机厂家索取，当海拔高度增加时，每增加763m，空气量应增加10％。
若无资料，可按每1kW制动功率需要O.1m3／m
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