随着城市建设的发展,一、二类高层建筑逐年增加。基于电网及造价等方面原因,采用柴油发电机作为应急电源的工程越来越多,由于多种原因,发电机应急供电系统的设计往往成为设计的死角,成为电力设计院、建筑设计院、消防设计的三不管部分。以致施工末期造成许多浪费及不符合规范的做法,下面就发电机应急供电系统谈几点看法:
一 规范要求:
1.《供配电设计规范》GB50052-2009第4.0.2条条文解释,应急电源原动机的启动命令必须由正常电源主开关的辅助接点发出,而不是由继电器的接点发出,因为继电器有可能误动而造成与正常电源误并网。
2.《建筑防火通用规范》GB55037-2022第10.1.6条规定,除按照三级负荷供电的消防设备外,消防控制室、消防水泵的消防用电设备及消防电梯的供电,应在其配电线路的最末一级配电箱内设置自动切换装置。防烟和排烟风机房的消防用电设备的供电,应在其配电线路的最末一级配电箱内或所在防火分区的配电箱内设置自动切换装置。防火卷帘、电动排烟窗、消防潜污泵、消防应急照明和疏散指示标志等的供电,应在所在防火分区的配电箱内设置自动切换装置。
3.《建筑设计防火规范》GB50016-2014(2018年版)第10.1.4条规定,消防用电按一、二级负荷供电的建筑,当采用自备发电设备做备用电源时,自备发电设备应设置自动和手动启动装置。当采用自动启动方式时,应能保证在30s内供电。
4.《全国民用建筑工程设计技术措施》﹙电气﹚2009第4.2.10.1条,一级负荷中的消防负荷,宜由独立设置的应急电源母线供电。应急电源母线应由市电与应急发电机用双电源供电切换开关﹙ATSE﹚进行切换,严禁其他负荷接入应急供电系统。
5. 《全国民用建筑工程设计技术措施》﹙电气﹚2009第4.2.10.10条,应保证主电源供电系统和应急电源供电系统母线同时有电﹙即热备状态﹚,并在主电源故障时,以手动、自动方式转入应急状态。
二 发电机应急供电系统接线示例
三 接线分析
接线1:双回路+柴油发电机是指由一路高压电源供两台变压器,由变压器及发电机组成的应急供电系统。正常运行时,QF1、QF2闭合,Q3断开,双电源切换开关SA1投向市电,380VⅡ段通过联络线LL给应急母线供电,消防设备由380VⅠ段与应急母线段分别供电,在末端切换。变压器B1〔或B2〕故障时,QF1〔或QF2〕断开,QF3闭合,由变压器B2〔或B1〕给Ⅰ段和Ⅱ段中重要负荷供电,双电源切换开关SA1还是投向市电,380VⅡ段通过联络线LL给应急母线供电,消防设备由380VⅠ段与应急母线段分别供电,在末端切换。变压器B1及B2均故障时,QF1和QF2均断开,其辅助接点发出柴油发电机启动信号,双电源切换开关SA1投向柴油发电机,消防设备由应急母线段供电。
接线2:单回路+柴油发电机是指由一路高压电源供一台变压器,由变压器及发电机组成的应急供电系统。正常运行时,QF1闭合,双电源切换开关SA1投向市电,380VⅠ段通过联络线LL给应急母线供电,消防设备由380VⅠ段与应急母线段分别供电,在末端切换。变压器B1故障时,QF1断开,其辅助接点发出柴油发电机启动信号,双电源切换开关SA1投向柴油发电机,消防设备由应急母线段供电。
接线1运行方式灵活,工作可靠,可以满足多数情况下一级负荷供电要求。接线2工作可靠,运行方式比较单一,不及接线1灵活,可为简单配电系统的一级负荷供电。
四 设计中存在的问题
1. 变配电站一般由电业设计单位设计,柴油发电机组及其配电系统不在其设计范围,建筑设计部门也不将其纳入设计范围内,导致应急母线部分的配电装置、联络线LL及联络线配电装置无设计图纸,致使发电机配电系统与市电配电系统的联络出现空白。施工现场经常出现应急母线部分配电装置无处安装及无联络线LL的情况,更为严重的是,市电配电系统与发电机配电系统人为分开,认为只要有柴油发电机就能满足消防一、二级负荷供电要求,这是完全错误的。因为柴油发电机是由市电主开关辅助接点启动。如果市电无故障,市电主开关不跳闸,柴油发电机是不启动的。这种情况下,如果市电不与发电机联络,应急母线段是无电的,双电源切换开关监测不到备用电源电压信号是不能进行自动切换的,消防设备就无法完成末端切换,无论设置多少双电源末端切换开关,均不能满足消防负荷末端要求。
2.柴油发电机房宜靠近一、二级负荷或配变电所。由上述主接线运行方式分析可以看出,柴油发电机房靠近配变电所布置时,联络线LL以及柴油发电机启动控制线最短、节约投资、方便运行检修及管理。应急母线配电装置可以布置在配变电所内,也可以布置在柴油发电机房的配电间内,设计院应统一考虑出线路由及设备通道,使配电装置的布置紧凑合理,运行管理方便。
3.根据GB51348-2019第6.1.2条规定,柴油发电机房宜布置在建筑物首层、地下室、裙房屋面。当地下室为三层及以上时,不宜设置在最底层,并靠近变电所设置。选择柴油发电机房位置时,应考虑噪声影响,并采取可靠措施进行噪声控制。柴油发电机组应具有良好减振性能的隔振基础。对于设置在楼层中的机组应首先取得机组底座传递的结构噪声资料,设计专用的隔振装置,特殊情况时可采用浮筑地板,防止机组底座振动产生的结构噪声对邻近居室的干扰。
五 小结
作为一、二级消防负荷的备用电源,柴油发电机的可靠运行非常重要。即便以后做专项设计,也应充分考虑柴油发电机房选址、主接线运行方式、柴油发电机启动、噪声控制等问题,做好接口部分预留,为柴油发电机后续安装做好准备。
以上是个人对柴油发电机设计的粗浅看法,不当之处请批评指正。