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摘要：结合工程实例分析发电机组的负荷计算，对柴油发电机容量的选择进行探讨，分别计算消防负荷与保障性负荷，按其中较大负荷来确定发电机容量。
关键词：高层建筑；柴油发电机
1 发电机设置的必要性
《供配电系统设计规范 》GB50052 – 2009第3.0.2条规定：“一级负荷应由双重电源供电，当一电源发生故障时，另一电源不应同时受到损坏”。
《民用建筑电气设计规范 》JGJ 16 - 2008第4.4.13条：“当自备电源接入配变电所相同电压等级的配电系统时，应符合下列规定：接线应有一定的灵活性，并应满足在特殊情况下，相对重要负荷的用电”。
现实情况中，即使市网供电相当可靠，可以满足规范要求，项目也都设置了自备应急发电机组，以便当市网万一中断供电，即能保证停电期间消防负荷用电的需要，无火灾时也能维持保障性负荷的运行。因此，发电机组不仅作为消防负荷的应急电源，也可以作为用户保障性负荷的备用电源，以实现发电机组的经济运行。
2 发电机容量的确定
2.1 按稳定负荷计算发电机容量
发电机容量的确定按最不利的条件选择，即在市电停电的情况下发生火灾。发电机总计算负荷分为消防负荷和保障性负荷。
Pjs1=KxOPeO+Kx1Pe1
Pjs2=KxOPeO+Kx2Pe2
式中：Pjs1 - 消防负荷计算功率，KW；
Pjs2 - 保障性负荷计算功率，KW；
Pe0 - 平时兼火灾时运行负荷设备容量，KW；
Pe1 - 消防负荷设备容量，KW；
Pe2 - 消保障性负荷设备容量，KW；
KxO、Kx1、Kx2 - 需要系数。
JGJ 16 - 2008第3.5.3条：“当消防设备的计算负荷大于火灾时切除的非消防设备的计算负荷时，应按消防设备的计算负荷加上火灾时未切除的非消防设备的计算负荷进行计算。当消防设备的计算负荷小于火灾时切除的非消防设备的计算负荷时，可不计入消防负荷”。
因此，分别对消防负荷与保障性负荷作负荷计算，按其中较大值来确定发电机容量。发生火灾时，可通过分励脱扣等方式自动切除与消防无关的保障性负荷，以满足消防负荷的需要。
发电机总计算功率Pjg 为：
a.若Pjs1>Pjs2，则发电机功率Pjg =Pjs1。
b.若Pjs1<Pjs2，则发电机功率Pjg =Pjs2。
发电机组容量：Pe = K Pjg / η
式中：Pe - 发电机组的定额功率，KW；
K - 可靠系数，取K =1.1~1.2；
Pjg - 发电机总计算功率，KW；
η - 并联机组不均匀系数，一般取0.9，单台取1.0。
2.2 发电机容量的校验
上述容量的确定仅按稳定负荷计算，还应按尖峰负荷计算机按发电机母线允许压降计算来校验发电机容量，因其计算繁琐，工程上一般采用下式：
Pe≥KP1+P
式中：K - 发电机组供电负荷中最大一台电动机的最小启动倍数，K值可由表1查得；
P1 - 最大一台电动机额定功率，KW；
P - 在最大一台电动机启动前，发电机已带的电力负荷，KW
有电梯和消防水泵负荷时，在全电压直接启动最大一台异步电动机情况下，发电机母线电压应不低于额定电压的80%，当无电梯负荷时，发电机母线电压不低于额定电压75%。
表1 发电机组供电负荷中最大一台电动机的最小启动倍数（K）
电动机启动方式 母线允许电压降 全压启动 Y/Δ启动 自耦变压器启动 0.65Ue 0.80Ue 20% 5.5 1.9 2.4 3.6 15% 7 2.3 3.0 4.5 10% 7.8 2.6 3.3 5.0
3 工程实例
本工程位于成都南城，总建筑面积约15万㎡，有三层地下室和19栋22层住宅塔楼组成，地下室为停车库和设备用房。建筑高度67m。经与供电部门协商，引入一路10KV电源。一级负荷包括所有消防用电设备（消防控制中心、消防泵、防排烟风机、防火卷帘、消防电梯及其排水泵、应急疏散照明、疏散指示灯等），以及弱电机房、生活水泵、客梯、排污泵等。
3.1 发电机容量的初步确定
根据负荷性质进行归类：平时兼火灾时运行的负荷Pe0，见表2；依据建筑功能，把着火点分别设在地下室和塔楼，计算其消防负荷Pjs1，见表3；保障性负荷Pjs2，见表4。
本工程因Pjs1＞Pjs2，故发电机总计算功率Pjg=Pjs1=656KW。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆表2 平时兼火灾时运行的负荷Pe0
负荷名称 设备功率/kW 需要系数Kx 功率因数 计算负荷 cosΦ 有功功率/kW 无功功率/kvar 视在功率/kVA 消防控制中心 40 0.9 0.8 36.0 27.0 - 弱电机房 50 0.9 0.8 45.0 33.8 - 变配电所 25 0.9 0.8 22.5 16.9 - 消防电梯 285 0.3 0.6 85.5 114.0 - 地下室应急照明 40 0.9 0.9 36.0 17.4 - 塔楼应急照明 76 0.9 0.9 68.4 33.1 - 地下室排风兼排烟风机 232 0.8 0.8 185.6 139.2 - 地下室排水泵 120 0.4 0.8 48.0 36.0 - 小计 868.0 - - 527.0 417.4 672.3
表3 消防负荷Pjs1
火警发生地点 负荷名称 设备功率/kW 设备总功率/kW 需要系数Kx 功率因数 计算负荷 有功功率/kW 无功功率/kvar 视在功率/kVA 地下室 消防水泵（消火栓+喷淋） 180 180 1 0.8 180.0 135.0 - 住宅塔楼 消防水泵（消火栓+喷淋） 180 202 1 0.8 202.0 151.5 - 塔楼加压消防风机 22 仅考虑最大一处火情的纯消防负荷（塔楼） - 202 - 0.8 202.0 151.5 - 平时兼火灾时运行的负荷Pe0 - 868 - - 527.0 417.4 - 小计 - 1070 - - 729.0 568.9 - 同时系数KΣp=0.9,KΣq=0.95 - - - - 656.1 540.4 - 总计 - - - - 656.1 540.4 850.0
表4 保障性负荷Pjs2
负荷名称 设备功率/kW 需要系数Kx 功率因数 计算负荷 cosΦ 有功功率/kW 无功功率/kvar 视在功率/kVA 生活水泵 100 0.8 0.8 80.0 60.0 - 塔楼客梯 285 0.3 0.6 85.5 114.0 - 平时兼火灾时运行的负荷Pe0 868 - - 527.0 417.4 - 小计 - - - 692.5 591.4 - 同时系数KΣp=0.9,KΣq=0.95 - - - 623.3 561.8 - 合计 - - - 623.3 561.8 839.1
由计算可知，当发生火灾且市电又断电时，发电机自启动向消防负荷供电，此时发电机总计算功率Pjg=656.1KW=Pjs1，满足消费要求；当市电断电且无火灾时，发电机所带负荷Pjs2=623.3KW，若此时又发生了火灾，则需切除与消防无关的保障性负荷，以满足发电机组向消防负荷供电的需求。
计算得发电机组定额功率：Pe = K Pjg / η=1.1x656.1/1=721.7KW
最终选择发电机组1台800kW（常载）
3.2 校验发电机
按最大一台电动机（喷淋泵为45kW）对发电机组容量进行校验，喷淋泵Y/Δ启动启动：
Pe≥K x P1+PjS1
800kW ≥1.9 x 45kW + 656.1KW=741.4KW
所选柴油发电机容量满足最大一台电动机的启动。
4 结语
发电机组容量的确定除满足规范的要求外，还应该结合建筑自身特点及电气系统的运行方式。既要满足一、二级负荷的供电要求，又要分析消防负荷的构成，不应该将消防负荷和保障性负荷盲目叠加，从而导致发电机容量过大，使业主投资浪费。
参考文献：
[1] 《供配电系统设计规范 》GB50052 – 2009
[2] 《民用建筑电气设计规范 》JGJ 16 - 2008
论文作者:陈新文
论文发表刊物:《基层建设》2016年20期
论文发表时间:2016/12/12
标签：负荷论文; 发电机论文; 功率论文; 容量论文; 机组论文; 火灾论文; 塔楼论文; 《基层建设》2016年20期论文;