上海市建工设计研究总院有限公司 上海市 200235
摘要：本文通过对深圳城建大厦项目在方案设计阶段柴油发电机组的容量计算选取、机房位置选定，发电机组接入方案的对比分析等内容的总结，对超高层建筑在方案设计阶段柴油发电机组的设计进行了探讨。
关键词：超高层建筑；柴油发电机组；接入方案；方案设计；线缆电压降
引言
随着国内经济的发展，城市人口规模不断扩大，城市建筑用地面积日趋紧张，各地高层建筑、超高层建筑不断涌现，同时超高层建筑与城市的经济发展水平相对应，其高度及数量标志着城市的现代化程度，这些超高层使用功能齐全，相应其供配电系统也比较复杂，可靠性要求更高，其中应急电源的设置与一般的民用项目相比设置要求更加严格。
1.工程概况
深圳城建大厦位于深圳市罗湖金融核心区桂圆街道红岭南路东侧、金华街南侧，是一幢以办公为主的超高层城市综合体，在裙房设置公交枢纽站、商业、公共文化活动室等配套服务功能。总建筑面积163500m2，建筑高度318米，地上68层，地下5层。本项目属一类高层公共建筑。
图一 城建大厦效果图
2.负荷等级划分及供电电源
本工程为一类高层公共建筑，根据《民用建筑电气设计规范》、《供配电系统设计规范》及《建筑设计防火规范》规定，本工程以下用电负荷为一级负荷：消防设备用电、安防系统用电、计算机系统用电、公共照明、值班照明、客梯、生活水泵、排水泵、航空障碍灯、机械停车设备等。
本工程作为地标性建筑，属于人员密集公共场所，并且《建筑高度大于250米民用建筑防火设计加强性技术要求（试行）》之二十四条规定：消防用电应按一级负荷中特别重要的负荷供电。应急电源应采用柴油发电机组，柴油发电机组的消防供电回路应采用专用线路连接至专用母线段，连续供电时间不应小于3.0h。考虑以上因素，本工程消防设备用电按特别重要负荷设计。
本工程进线电源采用两路10kV电源进线，电源分别沿不同路径引自不同的区域变电站，两个电源不应同时损坏，满足一级负荷供电要求；为满足一级负荷中特别重要负荷的供电要求，还应设置应急电源。
3.规范对应急电源的设置要求
国标规范中对超高层建筑应急电源的设置没有明确规定。但《建筑高度大于250米民用建筑防火设计加强性技术要求（试行）》二十四条对；深圳地标《深圳市建筑高度大于250m民用建筑防火规范》之10.1.1条规定：消防负荷应设置柴油发电机组作为应急电源。发电机组的电压等级视供电半径活供电条件可选用10kV或0.4kV。故本工程必须采用柴油发电机组作为消防用电负荷的应急电源。
4.柴油发电机容量的选择
根据《民用建筑电气设计规范》第6.1.2.2条，方案设计阶段应急柴油发电机可按配电变压器总装机容量的10~20%进行估算，鉴于本项目主要功能为办公，与酒店等功能复杂建筑相比，发电机保供负荷压力相对较小，与水暖专业沟通其地下层与地上部分消防设备用电状况后，柴发机组容量按变压器装机容量的15%估算比较合理；本工程共设置五座10/0.4kV变配电所，分别设置于地下一层、二层及地上避难层，设置位置详见图二，总装机容量为17700kVA（其中新能源汽车充电桩专用变压器2x1250kVA）；即15200x15%=2280kVA（不包含新能源汽车充电桩专用变压器装机容量），柴油发电机组长期运行的负荷率不宜高于85%，则应选用2台1400kVA的柴油发电机组。如柴油发电机组规格超过1600kVA，柴油机冷却方式为远置散热器，需要考虑散热器设置位置以及循环水管井、循环水泵的设置，对建筑平面布置及水暖专业均由影响，这是设计中需要注意的问题。
5.柴油发电机房位置选择
对于建筑来讲，柴油发电机组 通常设置于建筑的一层或地下一、二层，从技术角度出发，柴油发电机组设置在一层是最好的，发电机组的运输、进排风、排烟以及柴油的供给等都易于设计、施工、使用维护，但对业主来讲，一层往往是最重要的楼层，其使用空间非常宝贵，基本不大可能设置发电机组；故发电机组只能设置于地下层，考虑供电距离、发电机运输、通风排烟等条件的影响，尽量设置在地下一层。考虑到本工程地上塔楼部分每层面积仅两千平方，而业主要求得房率不低于72%，这样核心筒的机电专业管道井必须尽可能的小、少，柴发机组的排烟井道就不能布置在核心筒内，柴油发电机房须避开塔楼投影区域设置，其通风排烟口设置于裙房屋顶，这样对建筑、暖通影响较小，便于柴发机组的设计、施工、维护。
6.柴油发电机形式的选择
柴油发电机按电压等级区分包括低压柴油发电机组和高压柴油发电机组。从建筑高度来讲，一般建筑高度不超过200米时，宜选择低压柴油发电机组；建筑高度超过400米时，建筑高区的应急电源宜采用高压柴油发电机组；本工程建筑高度为318米，介于200米~400米，柴油发电机的电压等级需进行经济技术比较后确定柴油发电机组的电压等级。不同电压等级的柴油发电机接入配电系统方式不同，
6.1低压柴油发电机情况下的电压降计算
方案一：集中设置于地下一层柴油发电机房，采用400V低压线路直接配电至各变配电所，配电均采用低压电缆。优点是系统简单，初期投资低，安装维护等各方面相对方便。然而对本项目而言，长距离低压传输，末端电压降达到7.31%，线缆电压降显然无法满足规范要求。按计算公式对电压降进行计算：
根据本工程地下部分及地上部分每层面积较小，机房及管井尺寸需要严格控制的特殊性，结合上述方案对比，从设计方案的可靠性、经济性及实际可实施性等方面因素综合考虑，选择方案二对本工程来讲更具合理性。
8.结语
本文通过深圳城建大厦项目方案阶段柴油发电机组的设计总结，对超高层建筑柴油电机组的设计过程进行了探讨，简述了柴油发电机组容量、位置选择中需要注意的问题，重点介绍了通过对不同接入方式柴油发电机组设置方案的对比，找到适合本工程的设计方案，虽然本工程建筑本身有一定的特殊性，但柴油发电机组设计方案的计算比对超高层建筑有一定的参考作用。
参考文献
[1]民用建筑电气设计规范 JGJ 16-2008 北京：中国建筑工业出版社，主编单位：中国建筑东北设计研究院。
[2]建筑设计防火规范 GB 50016-2014 北京：中国计划出版社，主编单位：公安部天津消防研究所
[3]供配电系统设计规范 GB 50052-2009北京：中国计划出版社，主编单位：中国联合工程公司
[4]工业与民用供配电设计手册 北京：中国电力出版社，主编单位：中国航空规划设计研究总院有限公司
论文作者:刘兴祥
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年7期
论文发表时间:2019/7/16
标签：柴油发电机组论文; 建筑论文; 柴油论文; 负荷论文; 发电机论文; 电源论文; 工程论文; 《建筑学研究前沿》2019年7期论文;