摘要：随着社会的发展进程，民用建筑的复杂性，多样性越来越丰富，消防应急配电的重要性也越来越重要，按照规范：一级负荷应由双重电源供电，当一路电源发生故障时，另一电源不应同时受到损坏。正常状况下一级负荷由常用电源供电，常用电源发生故障时，对于一级负荷中的特别重要负荷，除由双重电源供电外，尚应增设自备（应急）电源。柴油发电机作为应急电源，比其他规定的如EPS，UPS等有更可靠，工程项目中也是最常用的。本文就对民用建筑中柴油发电机选型及应用进行分析和探讨。
关键词：民用建筑；柴油发电机；选型；应用
1柴油发电机组的主要用途、组成以及优点
1.1柴油发电机组的用途
柴油发电机组属于发电设备，该设备的用途和应用都非常的广泛，并且深受群众的喜爱。在部分地方就非常的适用，例如：林区、矿区、牧区等，该设备不仅作为一种独立的电源，提供动力电和照明电，同时作为应急的备用电源，例如：在建筑、医院、银行等地方有出现有断电或停电的现象就能使用该设备恢复供电。
1.2柴油发电机组的组成和优点
虽然柴油发电机的体积比较的效，但也由多个部分组成而来，其最主要的部分有柴油机、控制屏、蓄电池、交流同步发电机以及燃油箱等设备。除此之外，柴油发电机组还有非常多的优点，例如：单机容量多、运行效率高、耗油低、安全性质高以及操作、维护也比较的简单方便等。
2民用建筑中柴油发电机选型
某项目总建筑面积10.13万m2，地上32层的5栋，3层的5栋，建筑高度92.6m，地下一层有八个防火分区，为停车库及设备房，按照当地供电部门状况，开闭所及高压室（依项目所在地供电部门的要求）设置在一层，该项目引入两路10kV市电电源，10kV高压侧采用单母线分段运行，并设联络开关的主接线方式，0.4kV低压侧采用单母线分段，并设母联开关的主接线方式。为确保供电可靠性，对消防及重要负荷另设柴油发电机作应急电源。
首先需要进行平时没有发生火灾时当中的容量计算。按照柴油发电机的启动使用条件，只有两路市电均失电的状况，才起动柴油发电机为重要负荷供电。所以平时未发生火灾时，容量计算应以平时重要负荷及消防负荷的容量为依据。平时的负荷计算比较容易，主要考虑市电停电后，确保楼内正常秩序和人员疏散的用电负荷容量。如给排水设备，客梯，货梯，消防梯，应急照明，室外路灯照明等等；但地下室车库照明，住宅户内用电，夜景照明等用电则平时也不能列入柴油发电机容量计算；其次，在进行火灾状况下应急柴油发电机组负荷计算时，应按照《建筑设计防火规范》GB0016-2014的规定，对建筑群和住宅小区按一个建筑发生火灾计算，此时消防负荷包括：应急柴油发电机组供电范围内全部消防电梯，全部应急照明，加上发生火灾时，按照防火分区所使用的消防负荷，如消火栓泵，喷淋泵，防排烟风机等。大多数工程是与地下室，塔楼相对应的首层防火分区发生火灾时消防负荷最大。此时投入使用的的防排烟有地下室，首层，二层对应防火分区的防排烟风机。对于超高层民用建筑，当高区采用接力方式供水时，有可能在高区发生火灾投入使用的消防负荷最大。对于复杂工程，发生火灾时投入使用的消火栓泵、喷淋泵、防排烟风机的容量应由相关专业提出。该案例项目火灾时主要负荷：走道照明，值班室照明，电信机房用电，消防控制及安防控制室，客梯用电，消防梯用电，地下室排污泵，消防泵，喷淋泵，室外消火栓泵，生活水泵等。
此外，还应考虑到建筑最不利的状况，即停电事故在先，火灾发生在后，即火灾发生在应急柴油发电机组供电的过程中，所以在计算应急柴油发电机组容量时，应考虑在其供电范围内位于其他防火分区的一级负荷中特别重要负荷。还应考虑在其他防火分区内的由柴油发电机组供电的某些商用负荷，在接到切除的指令后，可能需要作些后续工作才能切除。
得出柴油发电机容量后，机组选择时应考虑几个因素.主要包括机械与电气性能、机组的用途、负荷的容量与变化范围、机组的使用环境条件（包括海拔高度、气候条件、噪声）、自动化功能等.由于柴油发电机组可用于常用、备用和应急等3种状况，因此不同用途对柴油发电机组的要求就有所区别。常用发电机组持续工作时间长，负荷曲线变化较大，机组容量、台数、型式的选择及机组的进行控制方式与应急机组不同：
①容量的确定：按机组长期持续运行输出功率能满足全工程最大计算负荷选择，并应按照负荷的重要性确定发电机组备用机组容量.柴油机持续进行的输出功率，一般为标定功率的0.9倍；
②台数的确定：一般设置通常为2台以上，以确保供电的连续性及适应用电负荷曲线的变化.机组台数多，才可以按照用电负荷的变化确定投入发电机组的进行台数，使柴油机经常是在经济负荷下运行，以减少燃油消耗率，降低发电成本。柴油机的最佳经济运行状态是在标定功率的75~90%之间。为确保供电的连续性，常用机组本身应考虑设置备用机组；
③转速的确定：一般民用上宜选用转速为1000～1500γ/min的高速机组，而转速为300～350γ/min的低速机组适用作船用主机；
④电压的确定：发电机输出电压的确定与应急发电机组相同，一般为400V，个别用电量大，输电距离远的工程可选用高压发电机组。备用柴油发电机组的选择，负荷容量之和，乘以需要系数之后的计算负荷小于应急柴油发电机组的容量时，备用系数按1.2考虑，即1.2倍计算容量小于应急柴油发电机组的容量，在市电停电后，由应急发电机组向负荷供电.负荷容量之和，乘以需要系数之后的计算负荷大于单台应急柴油发电机组的容量时，可选择2台型号、容量相同、调压、调速特性相近的自动化发电机组。在市电停电后，由其中一台或二台机组向生活和商业用电供电；当市电停电，又发生火灾时，由2台机组向消防负荷供电，以利消防。应急柴油发电机组作应急用，经常处于待机应急起动状态，连续运行的时间不长，一般不超过8h，因此可按“备用功率”来确定容量。按一级负荷的容量之和（不计备用容量），考虑经修正后的机组容量。并能满足一级负荷中最大一台电动机的起动要求，据此以确定应急柴油发电机组的容量。应急发电机一般选用三相交流同步发电机，其标定输出电压为400V；
⑤台数的确定：一般选用1台自动化、转速1000～1500转/分、无刷励磁、400/230V、三相四线带控制屏、充放电设备及共用底盘的发电机组.可要求共用底盘带日用油箱，以减少管路和占用面积。另外从可靠性考虑也可以选用2台机组并联进行供电。供应急用的发电机组台数一般不宜超过3台。当选用多台机组时，机组应尽量选用型号、容量相同，调压、调速特性相近的成套设备，所用燃油性质应一致，以便进行维修保养及共用备件。
3柴油发电机房的设计
柴油发电机房应靠近一级负荷或变配电室，可设置在建筑物的首层、地下一层或地下二层，不应布置在地下三层及以下。设置于地下时，不应设在四周无外墙的房间，应该为热风管道和排烟管道排出室外创造条件;尽量避开建筑物的主入口、正立面等部位，以免排风、排烟对其造成影响;不应设置在潮湿场所的正下方或相邻。
机房应包括发电机间、控制室、储油间、备品备件储藏室等用房，设计时可按照工程具体状况进行取舍、合并或添减。单机容量不大于500kW的单台机组可不设控制室。机房内应设置储油间，其总存储量不应超过8h的燃油量，储油间内照明灯具、开关、火灾报警探测器采用防爆型。
柴油发电机房应设有进风口、热风出口、排烟管。机房应有足够的新风补充，进风一般为自然进风方式，进风口的面积应为散热器面积的1.6倍，且进风口宜正对发电机端或发电机两侧。发电机组的热风出口应靠近并正对柴油机散热器，热风出口的面积应为散热器面积的1.5倍。进风口与出风口宜分别设在机房两端，以免形成气流短路，影响散热效果。柴油发电机组燃烧时除了会产生大量热气外，还会产生大量燃烧废气。这些废气必须经过专门处理后，才能由专用的排烟竖井排至空气中。每台柴油机的排烟管应单独引至排烟道，宜架空敷设，也可敷设在地沟里。排烟管与柴油机排烟口连接处应装设弹性波纹管，排烟管穿墙处加消声阻燃套管。机房不宜放在人员密集或大楼主出入口正下方，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，以检验其处理后再行排放。
发电机间宜有两个出口，其中一个出入口的大小应满足搬运机组的需要。门是甲级防火门，向外开启。发电机间与控制室之间的隔墙上设置防火门及防火观察窗，并开向发电机间。机组的基础采用钢筋混凝土，基础各边应超出机组最宽处300mm，高出室内地坪且大于150mm。基础深度按照以下公式确定:
式中:B———基础深度，m;
M———机组质量，kg;
L———机组长度，m;
W———机组宽度，m;
d———混凝土密度，2322kg/m3。
基础四周应设计100mm的油槽，可以方便清理设备滴漏的燃油或润滑油。在机组纵向中心线上方预留2～3个起重吊钩，其高度应能吊出活塞及连杆组件。机房内应设置地沟，以便于敷设电缆及水、油管道。
柴油发电机房一般应有三种接地:工作接地、发电机中性点接地、保护接地，电气设备正常不带电的金属外壳接地;防静电接地:燃油系统的设备及管道接地。各种接地与建筑物的其他接地共用接地装置，即采用联合接地方式。设计时应在机房设接地预埋件。应急柴油机房按三类防雷建筑物设置防雷措施，当发电机房附设在主体建筑物内或地下室时，防雷类别应与主体建筑相同。
3发电机组在民用建筑中的应用
目前民用建筑中，国际国内通用的供电方式就是在双电源的基础上增配一柴油发电机组作为应急电源，即满足一级负荷中特别重要负荷的供电要求。但是双电源加柴油发电机组的供电方式在我国北方大部分地区仍受到气候条件的限制。由于在北方地区冬季时间长，气温较低。作为应急电源的柴油发电机组在低温下很难即刻起动供电，有的甚至在二、三十分钟内无法起动。而大多数地区10kV双电源引自同一变电站。从严格意义上来讲其实质就是一个电源，当变电站发生故障时，两个电源同时失效，造成供电系统完全瘫痪。在火灾状况下，这会使火灾扩大，造成严重的损失，是不允许的。设想在双电源加柴油发电机组的基础上外加一个季节电源，并使其能自己独立供电。
系统停电有的是由内部故障引起的，有的是由电网故障引起的，因地区大电力网在主网电压上部是并网的，所以用户无论从电网上取几回电源进线也无法得到严格意义上的两个独立电源，电力网的各种故障可能引起全部电源进线同时失去电源而造成停电。事实上，二路10kV高压电源引自不同的变电站是十分困难的，而柴油发电机组配置投资小、使用效果好又能符合规范要求，所以民用建筑供电设计中应当配置柴油发电机组。因此在实际使用当中就可以明确要求民用建筑应该配柴油发电机组。
结语
柴油发电机不仅结构简单，且操作方便灵活，应用广泛，运行成本相对较低。但在具体应用中，必须做好机组容量选择计算，从而保障机组容量能够满足使用要求，能够承受用电负荷。为了降低故障率，还需要在使用中要做好维护，严格按照操作规范进行操作，若发现故障必须停机维护。
参考文献
[1]黄昱,黄昊.集装箱式柴油发电机在民用建筑中的应用[J].建筑电气, 2017,36(04):22-24.
[2]贾京花.民用建筑中备用柴油发电机机房设置的一些问题[J].智能建筑电气技术,2012,6(01):38-40.
[3]吴友发.民用建筑自备发电机设计探讨[J].福建建筑,2016(09):91-94.
论文作者:顾彬彬
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/10/1
标签：机组论文; 负荷论文; 发电机论文; 容量论文; 柴油发电机组论文; 柴油论文; 民用建筑论文; 《基层建设》2018年第24期论文;