柴油发电机房设计要点及思路

柴油发电机房设计要点及思路

归纳总结柴油发电机房设计中电气专业相关的内容，介绍柴油发电机组的设置及运行流程、柴油发电机组主要特点，梳理柴油发电机设计思路，阐述施工图设计需注意的内容，并总结柴油发电机房的建筑、结构、暖通相关专业要求。

1 柴油发电机设计思路

1. 1 收集设计所需要的条件

a. 气象条件：柴油发电机的额定容量是按照40 ℃进行测试的，只要外围环境不长时间超过40 ℃，柴油发电机即可按照额定值进行设计。

b. 海拔高度条件：海拔的升高将导致柴油发电机组动力性能下降，如果在高原地区选择柴油发电机不建议考虑超负荷运行的可能。

c. 水质条件：水质太硬将引起水冷系统的循环水沉淀水垢，降低传导外壁的导热效果，使冷却水循环效率下降，导致机组温升过快，发生事故，所以硬水的地区设置柴油发电机组需考虑循环水提前进行软化。

d. 负荷容量等：设备容量的统计首先需要满足现行规范的要求，如一级负荷中特别重要负荷，然后满足建设方对于项目功能特点的个别要求，分别进行统计，设计时建议选择消防负荷与重要的平时负荷之较大者，作为柴油发电机组的额定容量。

1. 2 确定柴油发电机的使用类型

a. 常用型电站，为正常工作时使用的柴油发电机组。

b. 备用型电站，为发生停电事故时使用。

c. 应急型电站，重要负荷使用，如消防设备等，平时并不使用。

1. 3 进行初步设计

首先完成对柴油发电机的容量估算，根据笔者工程实践总结，初步设计阶段可以按变压器总容量的10 % ~ 15 % 进行估算，如4 000 kVA变压器总容量，可以选择500 kW的柴油发电机组；或也可以按建筑面积进行估算：如对于10 000 m²以上的建筑物可以按10 ~ 15 W / m²估算，10 000 m²以下的建筑物可以按15 ~ 20 W / m²予以估算，如40 000 m²的建筑物，可以选择630 kW的柴油发电机组。

完成柴油发电机组系统干线示意图：①首先确定柴油发电机采用单机运行还是并机运行。②然后确定重要负荷和消防负荷是否分别设置母线段，当需要不同时供电时，要求在消防状态下切断重要的非消防负荷，如这样的设计需求则要分别设置柴油发电机出线柜。③应急发电机供电开关与系统供电开关装设机械闭锁。图1为常见柴油发电机系统示意图。

进行设备布置，完成机房的初步平面布置，机组具体布置的间距要求参见JGJ 16 - 2008《民用建筑电气设计规范》6. 1. 3条，本文不再细述，柴油发电机房布置如图2所示。

2 施工图设计

步骤与初步设计类似，只是设计的计算更加完善细致，计算方式也略有不同，完成度更高，图中应标明母线、电机、开关、设备等的型号、规格、参数等。完成柴油发电机房的平、剖面图，按比例绘制柴油发电机、进出线柜开关柜、母线、地沟、线槽、接地装置等平面布置、安装尺寸等。竖向配电系统图包括柴油发电机发电机台数、容量、各处终端配电箱编号，自电源点引出回路编号等。

2. 1 施工图阶段柴油发电机负荷容量选取

若将第一类、第二类负荷简单相加来选择柴油发电机容量，则所选容量偏大，因为在消防状态时，只需保证消防设备的运行，二级负荷不使用，而在非消防状态下电网停电时，消防设备不使用，所以建议分别计算消防负荷和重要的非消防负荷，以二者较大值作为确定发电机组容量的依据，该种做法需要同时满足消防部门及建设方的相关要求。另一种做法是设计时根据消防负荷和重要的非消防负荷总容量选择发电机，既能满足非消防时重要的负荷用电需要，又能保证消防时消防负荷工作需要，保障更高但机组容量也更大，造价也高，一般不建议采用。

2. 2 柴油发电机所带负荷

一般为以下部分，具体设置时需要以项目自身的情况按照甲方设计任务书的要求予以增减：

①客梯、消防泵、消防报警系统、弱电机房、冷库冰柜、污水泵、消防电梯排水泵、中水处理、生活水泵、消防风机、保安电源、消防广播、停车场系统的电力供电。

②照明需要柴油发电机提供的场所：消控室、交换机房、弱电机房、变配电室、服务中心、发电机房、消防泵房、消防风机房、电梯机房、楼梯间、电梯前室、疏散指示及其他公共区域应急照明。

2. 3 柴油发电机的容量计算

按照JGJ 16 -2008《民用建筑电气设计规范》6.1. 2条的要求，取计算值较大的一种作为柴油发电机容量选取的依据。

柴油发电机负荷容量的注意事项：按照最大计算值选择柴油发电机之后，仍需要注意以下事项：

①最佳的经济功率是额定功率的0. 75倍，是柴油发电机组不受时间限制可长期运行的输出功率，在这个功率下运行时，燃油最省，故障率最低，所以P最佳 = 3 / 4 ×P额定，即计算功率为0. 75倍额定功率较为合适。

②对写字楼等建筑类型，与UPS选择的规范要求类似，当电子计算机占据主要供电负荷时，其额定输出功率应大于所有计算机设备额定功率总和的1. 5倍，对其他用电设备供电时，为最大计算负荷的1. 3倍。

③设计中建议注明不允许柴油发电机组长时间运行在低于额定功率50 % 的情况下，因为在低于额定功率50%的情况下运行时，柴油发电机组机油消耗容易变大、柴油燃烧不充分易产生碳垢，使柴油发电机故障率升高，缩短机组的使用寿命。

④需要注意铭牌的标称工作功率是在12 h内的最大工作功率，而长期运行功率为标称工作功率的90 %，是在25 ℃时一个大气压（100 kPa）湿度为30 % 时的功率，设计选择柴油发电机时可将两个功率均作表示。

2. 4 柴油发电机组的系统设计

柴油发电机房常位于地下一层内，设置一台或多台柴油发电机组，机组采用单机运行或多台并机运行（并车的种类：自同期、粗同期、准同期），柴油发电机为消防状态下还是事故状态下的设备进行供电，根据甲方的使用需求进行确定，如分开供电则需要考虑分别设置出线柜，如图3所示。

在配电系统中，一、二级负荷的电源为双路市电同时供电，当一路市电失电后，另一路市电可经过低压母联末端自投或手投供电，当两路10 kV独立高压电源均失电时，经ATS开关转换后，启动柴油发电机，启动信号送至柴油发电机房，信号延时0 ～ 10 s自动启动柴油发电机组，柴油发电机组15 s内达到额定转速、电压、频率后，投入额定负载运行。机组应处于常备启动状态，设有自动启动装置，保证建筑始终处于两个电源供电状态下，当市电恢复30 ～ 60 s后，自动恢复市电供电，柴油发电机组经冷却延时后，自动停机，当两路市电同时失电时柴油发电机的应急转换如图4所示。

在低压配电系统需要设置应急母线段，并单独设置应急母线室，以保证电源的可靠性，应急母线由柴油发电机组供电，以保证重要负荷的正常运行，柴油发电机的相序，必须与原供电系统的相序一致。