浅谈方案阶段超高层建筑柴油发电机的容量选择

潘潇旸1王卫明2

（1.91053部队；2.柏诚工程技术有限公司）

摘要：在超高层建筑的电气设计中，选用柴油发电机组作为大楼的备用电源无疑是当今电气设计的主流。本文结合工程实例，对柴油发电机组的容量进行探讨，分别计算消防负荷和保障负荷，确定柴油发电机组的容量并进行校核。

关键词：超高层建筑；柴油发电机；消防负荷；保障负荷容量确定

柴油发电机组设置的必要性

在民用建筑中，电力负荷进行了相关的规定，“一级负荷应由两个电源供电，一路电源发生故障时，另一路电源不应同时受到损坏”；“一级负荷中特别重要的负荷，除了由两个电源供电以外，还应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统”。

近年来供电系统的运行实践证明，从电力网引接两回路电源加备用自投的供电方式，不能满足一级负荷以及一级负荷中特别重要的负荷对供电的可靠性和连续性的要求。

柴油发电机组容量分析

1.1负荷的确定

对于高层或者超高层建筑，通常会把以下3种负荷纳入柴油电机组的配电系统：

1)一级负荷中的特别重要负荷。民规的附录A中列出了建筑物中存在的一级负荷中的重要负荷。

2)一级负荷中的消防负荷：主要包括在火灾状态下，与消防灭火有关的设备的用电。

3)重要负荷：也称保障负荷，这往往根据不同项目的特殊需要来定。

1.2柴油发电机组容量的计算

发电机容量计算如下：

Pe=(K*Kx*Pn)/η(1)

1.3柴油发电机容量的校验

按照消防负荷和保障负荷计算的的较大值来确定柴油发电机的容量仅为稳定负荷的计算，为保证容量的准确性，还应按照尖峰负荷计算及按柴油发电机母线允许压降计算来校验柴油发电机容量。

简化计算公式如下：

Pe≥K*P1+P(2)

工程实例分析

本项目位于北京朝阳区光华路CBD核心区地块，西侧毗邻CBD中央绿地，地理位置优越，交通便利。

项目定义为超高层综合体(办公，商业，餐饮，会议等)建筑。

建筑塔楼总高55层，269.00米，功能定位为金融总部办公和出租办公为主；裙房四层，地下室五层，主要设有银行网点、餐饮、会议、康体、商业、多功能厅、会所等服务功能，以及地下停车、机电设备和后勤设施。

经初步负荷计算，本项目预计变压器装机容量为24520kVA，与业主及供电部门协商后，暂定4路10kV高压电源进线，其最终的供电方案仍需供电部门进一步确认。

1.4柴油发电机组负荷的确定

根据本项目的建筑特性，大楼柴油发电机将为以下应急负荷提供应急电源：

一级负荷中的消防负荷，如：消防控制室、火灾报警及消防联动装置、火灾应急照明及疏散指示照明、防排烟设施、自动灭火系统、消防水泵、消防电梯及其排水泵、电动的防火卷帘及门窗以及阀门等；

此类负荷在消防状态下强制启动，柴发供电范围为整个大楼消防负荷。

一级负荷中非消防负荷如：走道照明、值班照明、警卫照明、航空障碍灯、主要业务和计算机系统用电，安防系统用，电子信息设备机房用电，客梯用电，排污泵、生活水泵用电，银行营业厅门厅照明、安全照明用电；

此类负荷当市政电源全部失电情况下，由大楼柴发供电。

特殊负荷，如：特殊租户的重要负荷、金融、银行和IT等租户的应急负荷等。

一级负荷中非消防负荷和特殊负荷构成了本项目的保障负荷。

1.5柴油发电机容量的确定

本工程办公楼的柴油发电机为消防负荷及保障负荷共享的发电机，即：在火灾发生时，仅为应急负荷中的消防负荷进行供电；当市电中断时，为应急负荷中的非消防负荷和重要负荷进行供电。

设计建议不考虑火灾和市电中断同时发生，如若两种情况同时发生，将只保证消防等应急负荷，详细情形描述如下：

1)情形一，当市电未中断，发生火灾时，柴油发电机将只保证消防负荷及其它必保系统及设备的应急供电。

2)情形二，当市电中断，未发生火灾时，发电机将供电给租户应急办公、安防通信等弱电系统，以及物业运营方面要求的负荷。

3)情形三，当市电中断，且又发生火灾时，将只保证消防负荷及必保负荷的应急供电。

在此方案下，柴油发电机的容量将按照最大可能供电的应急负荷需求来决定。

1.6柴油发电机容量的计算

建筑设计方案阶段本项目计算装机负荷初步估算约为24520kVA，发电机容量暂时按照变压器装机容量的15%考虑，所以本项目大楼用的发电机容量可按照2台1800kW的柴油发电机机组进行设置，为大楼的消防负荷和保障负荷提供可靠保障。

初步设计阶段，各方面机电条件确定后，进行较为详细的负荷计算。大楼消防状态下的应急负荷计算容量Pjs1小于大楼非消防状态下的应急负荷Pjs2，因此项目按照取二者中较大计算负荷容量进行考虑，即大楼的柴油发电机的计算负荷为2874kW，根据公式1，得到柴油发电机的容量Pe为：

Pe=(1.1*3342)/0.9

=4021kW

最终选择柴油发电机选择2台1800kW(常载)/2000kW(备载)并联运行。因为本大楼高度未超过300米，一般情况下选用低压柴油发电机组可满足压降的要求。

1.7柴油发电机容量的校验

按照本大楼应急负荷中最大一台电动机消防加压喷淋泵(160kW)对柴油发电机组进行校验，考虑最不利的因素，喷淋泵全压启动。依据公式2得：

Pe≥K*P1+P

2000kW*2≥5.5*160kW+2964kW

4000kW＞3844kW

最终所选的柴油发电机的容量满足最大一台电动机的启动。因此本大楼的柴油发电机组的容量设置如表1所示：

由此看来，柴油发电机容量的选择，除了要以安全性及可靠性为基本要求外，同时还需要结合建筑物本身的特点和定位，考虑其运行的灵活性和经济性。柴油发电机的容量最终的确定还应在施工图阶段对各项应急负荷进行更为详细的计算，以达到最终确认柴油发电机组容量节的目的。

结束语

本文是笔者接触的超高层建筑中关于柴油发电机设计的及应用的一点粗浅的体会，文中的观点可能会存在不足之处，还望各位同行及前辈进行指导及改正。

参考文献

[1]中华人民共和国住建部.民用建筑电气设计规范(JGJ2008)[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[2]住房和城乡建设工程质量质量安全监管司，中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施：电气[S].北京：中国计划出版社，2009.

[3]王金元.超高层建筑中柴油发电机组电压等级的选择技术研讨会总结[S].智能建筑电气技术，2011，05(4).

作者简介：潘潇旸（1998-），北京人，职称：工程师，学历：本科，研究方向：电气。