柴油发电机选购与负荷计算公式

随着民用建筑规模日趋扩大、建筑高度不断增加，供电可靠性也愈加成为一个被高度关注的问题。根据规范，一级负荷应由双重电源供电，当一电源发生损坏时，另一电源不应同时受到故障。正常情形下一级负荷由主用电源供电，常载电源产生损坏时，备载电源投入使用，以保证不间断供电。对于一级负载中的特别重要负荷，除由双重电源供电外，尚应增设应急电源。柴用发电机组是一种简便可靠并已广泛应用的备载电源/应急电源。康明斯公司在本文将结合两个工程设计案例，简述了柴油发电机组的负荷计算举措及装置容量的选购，从而在保证布置可靠性的同时兼顾经济性。

      2009年版《全国民用建筑工程设计技术措施——电气》对柴油发电机组功率的计算给出了较简便的公式：

      从式（1）中可见，柴油发电机组功率计算的关键是计算发电机组所带负载的计算功率，即K、P值。

      根据规范，应急发电机组的负载计算应满足下列要求：

（1）当应急发电机组仅为一级负荷中特别重要负载供电时，应以一级负荷中特别重要负载的计算容量作为选用应急发电机组功率的依据。

（2）当应急发电机组为消防用电设备及一级负荷供电时，应将两者计算负载之和作为选用应急发电机组功率的依据。

（3）当自备发电机组作为第二电源，且尚有第三电源为一级负载中的特别重要负载供电时，以及向消防负载、非消防一级负载及一级负荷中的特别重要负荷供电时，应以三者的计算负荷之和作为选定自备发电机组功率的依据。

      对于第二、三条要求，尚应注意火灾发生时需自动切除非消防重要负载，这样，负载的计算容量需根据未发生火灾和产生火灾的情形分别考虑。下面将结合工程设计作进一步说明。发电机组均按与市电联锁考虑，不得与大电并列运转。

      该项目总建筑面积为4.56万m2，地上23层，地下4层，建筑屋面高度为98.7m。地下1～4层为地下机械停机库、设备配套用房，地上为办公用房。根据工程用电量及当地供电情形，该项目由电业部门引入两路10 kV大电电源。10 kV高压侧采用单母线分段运行，并设联络开关的主接线kV低压侧采用单母线分段，并设母联开关的主接线方法。为保证供电可靠性，对消防及重要负荷（主要业务和计算机装置用电、安防系统用电、电子信息装备机房用电、客梯用电等）另设柴油发电机组作应急电源。主配电系统电路如图3所示，用户若有要素尽量采用专业计算柴油发电机功率软件工具（如图4所示）。

      根据柴油发电机组的起动条件，仅两路电网均失电的情形，才启动柴发机组为重要负载供电。故柴发机组在非火灾状况下的计算容量应以日常兼消防负荷及仅平常用电的重要负载的功率为依据。此时负荷计算相对大概，主要考虑电网故障后，保证楼内正常秩序及人员疏散的用电负载功率。考虑停电为突发现状同时系数取1，可得P

      对于单栋办公建筑来说，火灾产生时首要任务是起动相关部位的消防装置，同时出于安全考虑可安排所有楼内人员疏散，即整个建筑物均可视为处于消防状态。此时可切除保安性质负载用电装置以外的非消防用电设备，计算容量应以消防负载及保安性质负载的功率为依据。消防状态下，建筑物的消防负荷计算容量是负荷计算中的一大难点。困难之处在于，火灾起火的随机性、突发性及火灾本身的蔓延性使得布置人员很难正确地计算出火灾流程中消防装备的较大计算容量。对此相关规范并没有特别明确的计算依据。就该工程，作如下浅述：

计，无论起火点在何处，无论起火点是一处或者多处、是否蔓延，消防水泵及消防电梯容量为定值，也可按满负荷考虑。消控中心、变电所、发电机组房等负荷情况亦类似。

      产生火灾时，为确保人员安全疏散，地上及地下正压送风机均须作业，该部分可按满负载考虑。排烟风机及相应的消防补风机则情况相对特殊。根据暖通专业设计，地上部分共用排烟井道只有屋面有排气风机，地下部分同样共用排烟及补风井道，但每层均设有排气风机及消防补风机。按照暖通专业“一次火灾的规划原则（即同一时间仅有一处产生火灾，且火情仅局限于本防火分区内），这些装备不会同时使用，则仅需考虑各防火分区中消防装备用电量较大的一个，即可将排烟装备功率按防火分区分别计算，取其较大者作为负荷计算依据。

       然而，这样的计算依据仍值得商榷。首先，若火灾发生在两个防火分区的垂直分界面，则需两个防火分区均需排烟。即便暖通的垂直方向合用排气井道，排气量仅按一个防火分区的较大排烟量考虑，亦不能由此判断此时火灾报警联动不会同时开启两个防火分区的消防风机。同理，若火灾发生在两个防火分区的水平分界面，且暖通在每个防火分区均有独立的送排风井道，则按理亦需开启两个防火分区的排烟风机及消防补风机，且此时排气量也完全能满足规划需要。同样，若考虑火灾在防火分区间蔓延的状况，也可得到类似结论，仅考虑一个防火分区的用电量，在极端不利状况下可能存在计算容量偏小的问题。因此，建议该部分负荷可按较大一个防火分区及相邻一至两个防火分区的消防用电量来考虑。在防火分区较少时，可做简化，直接累加。

      该项目地上总建筑面积为13.1万m2，地下总建筑面积为2.6万m2。地上住宅由8幢15～33层塔楼构成。地下一层为地下停机库、装备配套用房。根据当地供电情况，该项目由电业部门引入一路10 kV大电作常用电源。为保证一级负荷供电要求，另设柴油发电机组做备用电源。

      可与示例一做相同考虑，分别计算未产生火灾时及发生火灾时的计算容量。未产生火灾时的计算容量以所有平日用电的一级负载容量为依据，计算办法与示例一相同。发生火灾时，建筑群的情形较单栋建筑复杂。着火建筑物或着火区域转为消防状态，柴发机组仍需为其他未着火楼宇或区域的一级负载供电，即此时柴发机组既有平日用电，又有消防用电。同样，按“一次火灾”的原则考虑，认为不存在两栋或以上建筑同时发生火灾的可能。对单栋住宅来说，地面以上发生火灾，消防用电量为该住宅楼内正压风机用电、消防电梯、消防水泵用电之和。住宅地下室发生火灾时，消防用电还应增加地下室相关区域排气风机、消防补风机用电。若地下车库某防火分区发生火灾，由于需借用住宅楼内楼梯间作为逃生通道，为安全疏散考虑，相邻住宅楼内的防排气装置亦需开启。此时，消防用电需同时考虑车库区域及相邻楼宇消防设备的用电量。由于地下室各设备用电按防火分区划分由相邻住宅楼内配电间供电，为便于计算，可先按楼分别计算平日及消防时用电负荷容量。发生火灾时，柴油的较大计算负荷为消防与日常相差较大的一栋楼的消防用电量加其余区域平时用电量。可得平常及消防时计算容量分别为Pjs1

js2=916.0 kW，如表3所示。表3      平常及消防时计算容量

      根据定义，工程设计时可按非火灾时的计算功率来选取柴油发电机组常载功率，按火灾状况下的计算容量来选购柴发机组备载容量。被选定的柴发机组的常用功率及后备功率需同时大于或等于非火灾时及火灾时的计算功率。另需注意的是柴油发电机组额定功率因数为0.8，当所带负载功率因数0.8时，柴发机组功率需适当增加以供应更多的无功功率。

      同样采用《全国民用建筑工程设计技术办法-电气》（2009年版）给出的柴发机组功率校验的计算公式，按较大一台发电机启动条件校验发电机组的容量（即较大一台发电机启动时，发电机组母线电压降应不低于规定值）。

      电力装置中的各种用电设备由供配电系统汲取的容量(电流)视为电力负载。实际负荷一般是随机变动的。深圳发电机出租公司选用一个假想的连续性的负荷，在一定时间间隔和特定效应上与实际负荷相等。这一计算步骤就是负载计算。这一假想的连续性的负载就称为计算负载。柴油发电机组功率计算是负荷计算中的一大难点。布置过程中特别需要设计人员根据工程状况做详细论述，得出较准确的计算功率，并在此基本上合理选取柴发机组装备容量，从而在保证规划可靠性的同时亦兼顾经济性。