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新聞主題 |
應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)的布局和設(shè)計(jì) |
摘要：應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組一般由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、控制箱（柜）、油箱、起動(dòng)和控制用蓄電池組、應(yīng)急配電柜等部件組成。應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組具有運(yùn)行靈活、體積小、接線簡(jiǎn)單、安全可靠、操作維護(hù)簡(jiǎn)便，使用環(huán)境條件要求低等優(yōu)點(diǎn)。目前應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組做為消防設(shè)備及重要負(fù)荷的備用電源，已在超高層建筑、數(shù)據(jù)中心、民用住宅、工廠等建筑中得到廣泛應(yīng)用。本文結(jié)合實(shí)際工程對(duì)超高層建筑應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)房供配電系統(tǒng)及通風(fēng)、接地等深化設(shè)計(jì)思路及方法進(jìn)行闡述。
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柴油發(fā)電機(jī)組的機(jī)房案例 |
一、配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1、機(jī)房照明
機(jī)房照明分為發(fā)電機(jī)間照明及油箱間照明。發(fā)電機(jī)間照明設(shè)置2×28W普通熒光燈，油箱間設(shè)置2×28W防爆熒光燈，正常狀態(tài)為市電供電，應(yīng)急狀態(tài)由柴油發(fā)電機(jī)組供電，柴油發(fā)電機(jī)組不能正常工作時(shí)，由EPS供電。照明燈具在頂部機(jī)電管線布置好后，布置于頂部機(jī)電管線下方，以使燈光不被管線遮擋，滿足機(jī)房平時(shí)照明及維修保養(yǎng)要求。
2、機(jī)房動(dòng)力
機(jī)房動(dòng)力分為柴油發(fā)電機(jī)組輸出配電及機(jī)房受電。
（1）機(jī)房輸出配電
機(jī)房柴油發(fā)電機(jī)組輸出采用1×800m2單芯電纜并聯(lián)后通過橋架引至發(fā)電機(jī)配電柜后，再采用母線槽配出至低壓配電柜。
（2）機(jī)房受電
機(jī)房受電包括機(jī)房插座和機(jī)房風(fēng)機(jī)動(dòng)力。機(jī)房插座正常狀態(tài)為市電供電，應(yīng)急狀態(tài)由柴油發(fā)電機(jī)組供電，柴油發(fā)電機(jī)組不能正常工作時(shí)，由EPS供電。機(jī)房風(fēng)機(jī)中油箱間排風(fēng)機(jī)及發(fā)電機(jī)間平時(shí)排風(fēng)機(jī)為市電供電，發(fā)電機(jī)組導(dǎo)流風(fēng)機(jī)及發(fā)電機(jī)組加力排風(fēng)機(jī)正常狀態(tài)為市電供電，應(yīng)急狀態(tài)由柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)且能正常帶載后供電。
3、風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)
風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)包括油箱間排風(fēng)機(jī)、發(fā)電機(jī)間平時(shí)排風(fēng)機(jī)及發(fā)電機(jī)組導(dǎo)流風(fēng)機(jī)、發(fā)電機(jī)組加力排風(fēng)機(jī)控制。油箱間排風(fēng)機(jī)、發(fā)電機(jī)間平時(shí)排風(fēng)機(jī)采用手動(dòng)控制及自動(dòng)時(shí)BAS控制。發(fā)電機(jī)組導(dǎo)流風(fēng)機(jī)、發(fā)電機(jī)組加力排風(fēng)機(jī)采用手動(dòng)控制及自動(dòng)時(shí)發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后延時(shí)啟動(dòng)。
4、啟動(dòng)控制設(shè)計(jì)
柴油發(fā)電機(jī)組采用自動(dòng)啟動(dòng)方式。工程中，A、B兩組柴油發(fā)電機(jī)組分別與A1#、B1#市政20 kV電源及A2#、B2#市政20 kV電源相聯(lián)絡(luò)。因此，其啟動(dòng)方式根據(jù)市政電源失電情況可大致分為兩類情況。
（1）A1#、B1#兩路市政20 kV電源同時(shí)失電
這種情況比較簡(jiǎn)單，因?yàn)槭姓娫赐耆щ?，所以?dāng)發(fā)電機(jī)組總控系統(tǒng)檢測(cè)到市政電源失電時(shí)，立刻有序啟動(dòng)所有柴油發(fā)電機(jī)組即可。具體控制流程框圖如圖5所示。
（2）A1#、B1#兩路市政20 kV電源中其中一路失電
這種情況需結(jié)合數(shù)據(jù)中心變電所內(nèi)的配電系統(tǒng)分析。圖6為數(shù)據(jù)中心101號(hào)變電所配電系統(tǒng)示意圖。由圖可知，TA101變壓器20 kV電源進(jìn)線與TB101變壓器20 kV電源進(jìn)線分別引自A1#市政20 kV電源與A組柴油發(fā)電機(jī)切換后的20 kV母線段及B1#市政20 kV電源與A組柴油發(fā)電機(jī)切換后的20 kV母線段，經(jīng)過20/0.4 kV變壓器降壓后兩段低壓母線采用母聯(lián)開關(guān)相互聯(lián)絡(luò)。由此可知，當(dāng)A1#市政電源與B1#市政電源中一路失電時(shí)，根據(jù)數(shù)據(jù)中心變電所配電系統(tǒng)的母聯(lián)開關(guān)投切是否成功，可將柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)控制模式分為兩種。以A1#市政電源失電為例，當(dāng)A1#市政電源失電后，若數(shù)據(jù)中心101號(hào)變電所內(nèi)TA101變壓器與TB101變壓器之間的母聯(lián)開關(guān)投切成功，則不啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組；若母聯(lián)開關(guān)投切不成功，則需根據(jù)具體情況自動(dòng)有序啟動(dòng)相應(yīng)數(shù)量的柴油發(fā)電機(jī)，具體控制流程框圖如圖7所示。
A、B兩組柴油發(fā)電機(jī)組20 kV并機(jī)母線段采用母聯(lián)開關(guān)聯(lián)絡(luò)，可有效分配供電容量，控制設(shè)計(jì)上，通過在發(fā)電機(jī)組總控PLC柜內(nèi)設(shè)計(jì)I、II段發(fā)電機(jī)組聯(lián)絡(luò)繼電器與聯(lián)絡(luò)開關(guān)聯(lián)鎖，同時(shí)兼顧并機(jī)成員分配，發(fā)電機(jī)組地址按照1~16進(jìn)線編排，即可實(shí)現(xiàn)16臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組的靈活并機(jī)，有效合理分配備用電源。
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圖2 發(fā)電機(jī)房20KV供電系統(tǒng)示意圖 |
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圖3 柴油發(fā)電機(jī)并機(jī)系統(tǒng)示意圖 |
二、通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的通風(fēng)包括發(fā)電機(jī)組所需要的進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)。
1、應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)風(fēng)
進(jìn)風(fēng)量=排風(fēng)量+燃?xì)饬?（2040+103）*2+（1800+98）*2=8082m3/min。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用自然進(jìn)風(fēng)方式，進(jìn)風(fēng)消聲器片間流速360m/min。有效進(jìn)風(fēng)面積=進(jìn)風(fēng)量/進(jìn)風(fēng)消聲器片間流速=8082/360=22.45m2。采用百葉窗通風(fēng)面積為60%，所需要百葉窗面積=有效進(jìn)風(fēng)面積/通風(fēng)率=22.45/0.6=37.41m2。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)建筑及結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)兩個(gè)通風(fēng)口，通風(fēng)口1面積為4.5（L）*2.8（H）=12.60m2，通風(fēng)口2面積為6.4（L）*4.0（H）=25.60m2，總面積為12.60+25.60=38.20m2>37.41m2。滿足進(jìn)風(fēng)要求。
2、應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組排風(fēng)
每臺(tái)發(fā)電機(jī)組單獨(dú)設(shè)置排風(fēng)口，總的有效排風(fēng)面積=0.9*總進(jìn)風(fēng)有效面積=0.9*38.20=34.38m2。由于機(jī)房限制，經(jīng)復(fù)核發(fā)電機(jī)組排風(fēng)扇要承受最大背壓大于允許的背壓，因此，采用在每臺(tái)發(fā)電機(jī)組排風(fēng)扇出口增加兩臺(tái)加力排風(fēng)機(jī)（對(duì)應(yīng)MGS1200B，主要參數(shù):380V、18.5KW、54000m3/h、600Pa;對(duì)應(yīng)MGS1400B，主要參數(shù):380V、18.5KW、62000m3/h、600Pa）以使發(fā)電機(jī)組排風(fēng)扇承受的背壓在允許的范圍內(nèi)。
3、應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組散輻射熱
考慮到機(jī)房進(jìn)風(fēng)位置的情況，每臺(tái)發(fā)電機(jī)組單獨(dú)設(shè)置一臺(tái)導(dǎo)流風(fēng)機(jī)（對(duì)應(yīng)MGS1200B，主要參數(shù):380V、11KW、38000m3/h、200Pa;對(duì)應(yīng)MGS1400B，主要參數(shù):380V、11KW、44000m3/h、200Pa）用于滿足發(fā)電機(jī)組散輻射熱需要。
4、油箱間通風(fēng)
油箱間進(jìn)風(fēng)為帶防火閥百葉窗設(shè)置于油箱間低位，從柴油發(fā)電機(jī)間進(jìn)風(fēng)，發(fā)電機(jī)間設(shè)置一臺(tái)低噪聲防爆軸流風(fēng)機(jī)（主要參數(shù):380V、0.55KW、5300m3/h、166Pa）用于油箱間高位排風(fēng)。
5、發(fā)電機(jī)間通風(fēng)
發(fā)電機(jī)間設(shè)置一臺(tái)通風(fēng)機(jī)（主要參數(shù):380V、11KW、36000m3/h、400Pa）用于平時(shí)機(jī)房?jī)?nèi)的換氣散熱，以及發(fā)電機(jī)組停機(jī)后機(jī)房散熱。
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圖4 柴油發(fā)電機(jī)組機(jī)房安裝設(shè)計(jì)圖紙 |
三、供油系統(tǒng)設(shè)計(jì)
為滿足柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的用油要求，根據(jù)GB 50174-2008、JGJ 16-2008、GB 50016-2014等規(guī)范要求，本示例工程在柴油發(fā)電機(jī)房?jī)?nèi)每臺(tái)發(fā)電機(jī)組均單獨(dú)設(shè)有日用油箱間，日用油箱間內(nèi)儲(chǔ)存有1m3的日用燃油。結(jié)合日用油箱間，還在地下一層設(shè)置油泵供油系統(tǒng)，在室外設(shè)置儲(chǔ)油罐，通過油泵系統(tǒng)自動(dòng)供油，滿足柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)間不小于72 h的用油要求。
各個(gè)日用油箱上均設(shè)有液位控制儀，當(dāng)日用油箱內(nèi)的油處于低液位時(shí)，油泵啟動(dòng)，將埋在室外儲(chǔ)油罐內(nèi)的柴油輸入日用油箱內(nèi)；反之，當(dāng)日用油箱內(nèi)的油處于高液位的時(shí)候，供油泵自動(dòng)關(guān)閉。當(dāng)油位超過設(shè)置液位范圍時(shí)，報(bào)警器自動(dòng)報(bào)警。
油路控制系統(tǒng)分為油箱液位報(bào)警控制及發(fā)電機(jī)組緊急停止供油。
（1）油箱液位報(bào)警控制設(shè)計(jì)為在發(fā)電機(jī)房外墻設(shè)置報(bào)警控制箱，包含油箱低油位報(bào)警開啟供油電動(dòng)閥、超高油位報(bào)警并關(guān)閉供油電動(dòng)閥的功能。
（2）發(fā)電機(jī)組緊急停止供油設(shè)計(jì)為在發(fā)電機(jī)房外墻設(shè)置緊急拉手掣在發(fā)生發(fā)電機(jī)組漏油事故時(shí)緊急切斷供油，防止油氣擴(kuò)散。
當(dāng)油位超過超高液位、柴油發(fā)電機(jī)發(fā)生故障或火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警時(shí)，排油電磁閥啟動(dòng)，將油排至室外儲(chǔ)油罐。日用油箱的油直接供柴油發(fā)電機(jī)使用，柴油發(fā)電機(jī)的回油，回到日用油箱繼續(xù)使用，日用油箱底部的排油管和溢油管接入溢油桶，溢油桶安裝液位顯示，當(dāng)液位處于高位時(shí)，經(jīng)手搖泵輸入日用油箱繼續(xù)使用。
四、接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1、等電位聯(lián)結(jié)
（1）發(fā)電機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置總接地端子板與沿墻設(shè)置的一圈40×4mm熱鍍鋅接地扁鋼牢靠連接，此接地扁鋼3處與建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)接地鋼筋牢靠連接。
（2）從一圈接地扁鋼最近距離引一根40×4mm熱鍍鋅接地扁鋼至每臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組，并做牢靠連接。從一圈接地扁鋼最近距離引一根40×4mm熱鍍鋅接地扁鋼至每個(gè)油箱，并做牢靠連接。
（3）設(shè)置1個(gè)局部等電位端子板與沿墻設(shè)置的一圈40×4mm熱鍍鋅接地扁鋼連接，用于供、回油管接地。
（4）發(fā)電機(jī)房?jī)?nèi)百頁窗、風(fēng)管道、排煙管道、消聲材料金屬固定框架、電池架、透氣管均與接地扁鋼牢靠連接。
2、金屬部件接地
（1）設(shè)置1個(gè)局部接地端子板與沿墻設(shè)置的一圈40×4mm熱鍍鋅接地扁鋼牢靠連接，用于配電箱及控制箱外殼接地。從一圈接地扁鋼最近距離引一根40×4mm熱鍍鋅接地扁鋼至發(fā)電機(jī)配電柜，并做牢靠連接。
（2）電纜橋架、金屬電線管、母線槽外殼均與接地扁鋼牢靠連接。
五、測(cè)試負(fù)載設(shè)計(jì)
柴油發(fā)電機(jī)組作為市政電源停電后的應(yīng)急電源，多數(shù)時(shí)間都處于待機(jī)狀態(tài)，一旦市政電源停電或者發(fā)生故障，柴油發(fā)電機(jī)組就起到了至關(guān)重要的作用。
為防止供電故障發(fā)生時(shí)柴油發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)性能故障，加強(qiáng)日常柴油發(fā)電機(jī)組的檢測(cè)和維護(hù)，建立完善的柴油發(fā)電機(jī)組檢測(cè)和維護(hù)規(guī)程，定時(shí)規(guī)范地對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行保養(yǎng)、檢測(cè)和維護(hù)就顯得格外重要。測(cè)試負(fù)載可以檢測(cè)柴油發(fā)電機(jī)組的帶載功率，作滿載測(cè)試、不平衡負(fù)載能力測(cè)試、突加突減功率測(cè)試、穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率、穩(wěn)態(tài)頻率調(diào)整率、瞬態(tài)電壓調(diào)整頻率、電壓恢復(fù)時(shí)間、瞬態(tài)頻率調(diào)整、頻率恢復(fù)時(shí)間、柴油發(fā)電機(jī)組持續(xù)運(yùn)行檢測(cè)。
根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)組容量及運(yùn)行要求，可供選擇的方案主要有如下3個(gè)：
（1）移動(dòng)式測(cè)試負(fù)載。
測(cè)試負(fù)載采用車載移動(dòng)式測(cè)試負(fù)載，需要測(cè)試時(shí)，租用專業(yè)測(cè)試公司的測(cè)試負(fù)載及相應(yīng)測(cè)試設(shè)備。此方案需在柴油發(fā)電機(jī)房三層并機(jī)室預(yù)留測(cè)試負(fù)載接線柜，從接線柜引線纜至一層，并預(yù)留管線至室外測(cè)試點(diǎn)。
（2）20KV固定式測(cè)試負(fù)載。
配合市政電源與柴油發(fā)電機(jī)組成的供電系統(tǒng)，測(cè)試負(fù)載采用固定式測(cè)試負(fù)載，測(cè)試負(fù)載安裝于柴油發(fā)電機(jī)房屋頂。此方案需在柴油發(fā)電機(jī)房三層并機(jī)室預(yù)留測(cè)試負(fù)載接線柜，并從接線柜引電纜經(jīng)由電纜橋架從進(jìn)出線間引至屋面測(cè)試負(fù)載處。
（3）0.4 kV固定式測(cè)試負(fù)載。
本方案中測(cè)試負(fù)載采用0.4 kV電壓等級(jí)，負(fù)載容量可選1臺(tái)或者多臺(tái)組合，測(cè)試負(fù)載安裝于動(dòng)力中心屋頂。此方案需在柴油發(fā)電機(jī)房三層并機(jī)室設(shè)置20/0.4 kV降壓變壓器及相應(yīng)低壓出線柜。低壓出線柜至屋頂測(cè)試負(fù)載利用低壓母線槽或低壓電纜經(jīng)由進(jìn)出線間引至屋面的測(cè)試負(fù)載。
以上3個(gè)方案中，方案一的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省造價(jià)，但其后期操作繁瑣，每次進(jìn)行測(cè)試時(shí)都需要租用測(cè)試設(shè)備，測(cè)試前后需進(jìn)行電纜連接和拆除的工作，耗費(fèi)大量人力物力，且測(cè)試性能不夠穩(wěn)定可靠。方案二的測(cè)試負(fù)載電壓等級(jí)為20 kV，是直接模擬高壓配電柜的帶載性能，不需設(shè)置降壓變壓器和相關(guān)低壓出線柜，工程相對(duì)簡(jiǎn)單。但后期維護(hù)復(fù)雜，建造成本及維護(hù)費(fèi)用較高，測(cè)試性能與0.4 kV電壓等級(jí)測(cè)試負(fù)載無太大差異。方案三中0.4 kV電壓等級(jí)模擬測(cè)試發(fā)電機(jī)組并機(jī)升壓（高壓配電柜）又經(jīng)變壓器降壓后的負(fù)載性能，其整體建造成本、后期維護(hù)成本都相對(duì)低廉，在整機(jī)產(chǎn)品測(cè)試性能、絕緣、壽命、安全等方面均有一定優(yōu)勢(shì)，整機(jī)實(shí)用性高，可獨(dú)立對(duì)單臺(tái)發(fā)電機(jī)組周期性帶載測(cè)試和其它低壓帶載測(cè)試。
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