柴油發電機供電方案應用的探討2021-01-18 09:12

引言

柴油發電機的供電設計是電氣設計的一個重要組成部分,其設計方案的優劣將直接影響整個供配電系統的可靠性、穩定性、經濟性。市場需要設計師提供滿足客戶需要的成熟可靠,操作安全,維修方便的配電系統。筆者就參與的電氣設計中一些工程積累,總結了幾種典型的柴油發電機供電接線方案,分析其各自的特點、優勢和缺點、適用項目等,在此同大家一起探討。

1 柴油发电机组在供电设计中的设置需求

自備電源分爲應急電源和備用電源。應急電源是爲了人身安全以及避免造成重大損失或重大社會影響而設置的電源,其特點是滿足人員疏散和滅火等要求,供電時間較短。備用電源是正常電源中斷時,出于非安全原因,用于維持向用電設備供電的電源,其特點是滿足生産和經營等需求,供電時間長,非安全因素。自備電源有多種形式,其中被廣泛應用的是配置柴油發電機組,那麽柴油發電機供電設計的合理性就顯得非常重要了。

柴油發電機作爲一種自備電源主要的解決方案,其容量應按應急電源或備用電源負荷較大者選擇。正確地選擇柴油發電機供電方案就成了關乎整個供電系統設計是否具有合理性、可靠性、安全性等很重要的一個方面。

2 几种典型柴油发电机供电接线方案的特点及其应用

根據多年的供電設計經驗,選擇了幾種在工程中應用的柴油發電機典型的供電接線方案供大家一起討論。主要從各方案的接線特點、優缺點、適用場所等幾個方面進行分析、探討。

2.1 方案一

圖1所示接線系統圖:

接線特點:消防和非消防負荷電源不分組,消防負荷和非消防負荷各自有專用母線段,消防備用回路爲冷備用。

優缺點:接線簡單,造價低,消防負荷受非消防負荷故障的影響較大。

適用場所:適用于自備電源設置容量不大,消防可靠性要求不高的建築。

柴油發電機供電接線也可稍作變形,成爲熱備用,當主用配電回路線路故障或維護檢修時可不啓動柴油發電機組繼續供電,進一步增加供電可靠性。

图1 0.4kV低压柴油发电机供电接线系统

2.2 方案二

图2 所示接线系统图:

接線特點:消防和非消防負荷電源分組,消防負荷和非消防負荷各自有專用母線段,消防負荷和非消防的保障負荷均爲末端切換。

通過上述幾個柴油發電機典型接線方案的分析對比,可以看到這幾個方案不是優劣的關系,而是各有其特點,適用不同類型的工程,設計要做的是基于技術先進性和經濟性平衡的原則,選用合適的方案。在設計中根據不同的工程實際,設計人要做充分地了解,結合工程情況,在滿足可靠性的前提下,應統籌考慮建設成本和運維成本。柴油發電機供電系統的成功設計,使其在關鍵時刻能發揮真正的作用。

適用場所:消防可靠性要求高的建築,被廣泛采用。

图2 0.4kV低压柴油发电机供电接线系统

2.3 方案三

图3 所示接线系统图:

優缺點:接線較複雜,造價較高,消防負荷受非消防負荷故障的影響較小。

優缺點:接線較複雜,造價較高,消防負荷受非消防負荷故障的影響較小;需要在建築物主體外設置專用的儲油設施,設置專用的卸油泵、供油泵及供油管路。

適用場所:消防可靠性要求高。並且符合下列任一情形時,宜選用10kV中壓柴油發電機組:設計中柴油發電機組的總容量大于3200kW時;經計算采用低壓供電不滿足電壓降要求時;需向高壓設備供電時。

图3 10kV中压柴油发电机供电接线系统

上述各方案中关于消防和非消防负荷电源分组的概念,是和《建筑设计防火规范》GB 50016-2014(2018年版)的第10.1.6条条文解释中“负荷分组”概念一致的。

3 设计中需要注意的问题

3.1 柴油发电机不同地区设置的要求

規範中規定雙重電源供電就可以滿足消防電源要求。部分地區供電部門在供電方案批複中,即使批准了雙重電源供電,因不能承諾滿足消防電源的供電要求,仍會要求項目爲消防負荷設置柴油發電機。這就需要在項目設計的前期,盡量收集影響供電方案的相關資料,了解當地供電部門的特殊需求,避免設計後期大量調整和返工。

3.2 柴油发电机房设置楼层的认定

《建筑设计防火规范》GB 50016-2014(2018年版)的第5.4.13条中,要求柴油发电机房宜设置首层或地下一、二层。在一些城市有部分项目是坡地建筑,存在退台设计。比如负三层屋面可直通室外,柴油发电机房所在防火分区的疏散楼梯从负二层就可通向室外,可以认为此层为相对首层。柴油发电机房设在负四层就相当于在负二层,可以认为满足规范要求。特别需要说明,上述相对楼层的概念仅限于认定电气机房的楼层,不是建筑的概念。

3.3 柴油发电机房标高的影响

因部分建築可能位于江、湖、水庫等旁,設計時需要特別注意,應根據當地氣象部門記載的洪水資料數據、建築物的防洪標准以及建築物內排水系統的可靠性和事故時出現的積水量確定需要設計的抗水措施。

4 结束语

接線特點:消防和非消防負荷電源分組,消防負荷和非消防負荷各自有專用母線段,消防負荷和非消防的保障負荷均爲末端切換。