1.3 備用電源的設置

柴油發電機是一種獨立的發電設備，主要是在小區停電時為電梯、應急照明、消防設備等提供應急電源。事實上，在城市市電日趨穩定的今天，備用發電機的投入使用已相對較少，平時多以試機為主，但這種應急備用電源是不可缺少的。

1.3.1 備用電源的選擇

1.負荷大小的預算

這里的負荷包括消防負荷和保證負荷兩部分。在小區民用建筑中，設置柴油發電機組，通常首先是作為消防用電設備的備用電源。市電停電，即聯鎖開啟發電機組。但市電停電概率遠大于火災概率，開啟機組并不就意味著火災發生。非消防時，開啟的發電機組僅僅負擔應急照明等小部分負荷，若對其他非消防的重要負荷（屬三類負荷時的生活泵、客梯、裙房照明等，稱為保證負荷）無法顧及，則必將造成機組空置、資源浪費。為此，進行低壓配電系統設計時，在滿足火災時消防負荷需要的前提下，還必須考慮停電而非火災時，發電機對保證負荷的供電。一種做法是，將保證負荷集中掛接在發電機應急母線段上，消防時，由火災信號將保證負荷的總開關分勵脫扣。總之，應分別計算消防負荷和保證負荷，以兩者較大值作為確定發電機組容量的依據，從而同時滿足消防部門及建設方的相應要求。

大中型小區建筑，往往由地下室、裙房及數個塔樓組成，包含了多個防火分區。確定發電機容量、進行消防負荷計算時，顯然不能盲目地將所有消防用電設備同時計入。推薦的計算原則是，只考慮一個防火分區發生火災（不認為兩個及以上的防火分區同時發生火災）。通常，消防泵作為固定負荷必須計入，而消防電梯、防排煙風機、應急照明等負荷計入多少，則要視其在某防火分區火災時投入服務的負荷大小而定。顯然，確定發電機容量，應以最不利的一個防火分區發生火災時，同時投入運行的消防負荷為準。

2.發電機組容量的計算

應急柴油發電機組的容量大小根據一級負荷、消防負荷以及某些重要的二級負荷容量，按如下穩定負荷計算發電機容量。

（1）消防設備用電

消防設備包括消防控制室、消防水泵、消防電梯、消防廣播、防排煙設備、火災自動報警系統、電動防火門窗、卷簾門、電動閥門等有關用電設備設施。

（2）重要照明用電

重要照明包括疏散用應急照明、備用應急照明（當正常照明熄滅后，為確保正常工作和繼續進行的非正常工作照明，如應急發電機、消防監控中心等場所的照明）、安全照明。

（3）保安設備用電

保安設備包括保安監視、警報、通信等電設備。

（4）重要設備用電

重要設備包括一臺生活水泵、污水泵、水泵等。

（5）重要場所的設備用電

重要場所的設備用電包括重要會議廳、證券交易所等重要場所的設備用電。

上述設備容量統計出來后，根據實際情況選擇需要系數（一般取0.8～0.9），計算出設計容量，應急柴油電機的功率按如下公式計算

P=KP_j/η

式中 P——應急柴油發電機功率（kW）；

P_j——負荷設備的計算容量（kW）；

η——發電機并聯運行不均勻系數，一般取0.9，單臺取1。

友情提示

柴油發電機組的容量大小，除要滿足上述穩定計算負荷需要外，還必須進行電動機起動時的電壓降校驗，即起動任一電動機時，其端子容許電壓降應在規定范圍之內。進行電壓降校驗及發電機組容量選擇時，以下要素不可忽視。

1）發電機母線上的已接負荷的影響。也就是說，發電機母線上的起動負荷應該等于已接負荷與電動機起動容量之和，單考慮電動機的起動容量是錯誤的。具體工程實踐中，這一點最容易被一些設計人員所忽略。

2）發電機不同的勵磁及調壓方式，對機組容量選擇也將產生重大影響。

3）電機至電動機之間配電線路電壓降的影響（發電機端子電壓等于電動機端子電壓與線路壓降之和）。

4）許多文獻認為，電動機應按容量大小而順次起動，以此減小發電機容量。但在國家標準圖集和工程圖紙中，這種電動機順次起動的二次電路圖又極少見到。更何況，順次起動也往往與一些消防控制要求相矛盾。因此建議，減小發電機容量，不宜依靠電動機順次起動這種方法。

5）電動機起動容量達最大值是瞬間的，因此，可以不考慮兩臺及以上電動機的同時起動，對發電機造成沖擊的問題。

1.3.2 備用電源的安裝要求

1.小區發電機安裝的技術要求

1）機房內的柴油發電機組、控制屏臺等大件設備，自建筑物外運至機房的沿途應設計足夠尺寸的出入口、通道和門孔，便于設備安裝或運出修理。機房應有兩個出入口，其中一個應滿足搬運設備的要求。

2）在機組縱向中心線上方應預留2～3個起重吊鉤，其高度應能吊出活塞和連桿組件，為組件的安裝和檢修提供方便。

3）在發電機端部安裝的控制箱中，安裝的部分電氣元件也可安裝在機旁的控制柜中。

4）裝有減振器時，有連接件，如排煙管、油管、水管等必須采用柔性連接。

5）設置控制室的機房，在控制室和機房之間的隔墻上應設觀察窗。機房及控制室的門應全部采用防火門并朝外開，機房與控制室之間的門應為防火隔聲門并開向機房。

與主體建筑設在一起的機房，墻和屋頂推薦采用高密度的建材（面密度為700kg/m²）。門窗加密封條和雙層玻璃。

6）機房地面一般采用壓光水泥地面，有條件可采用水磨石或瓷磚地面。柴油發電機周圍地面應防止油滲入。

7）機組的基礎應有足夠體積，以減少振動。基礎表面應設置排污溝槽和地漏，以排除表面積存的油污。基礎與機組間，基礎與周圍地面應采取一定的防振措施。

8）機房位置應靠近建筑物的變配電室。

9）機房不宜放在人員密集或大樓主出入口正下方，排熱和排煙口不應沖向人員密集處、主干道或正對相互間間距不大于8m的住宅樓的開窗面。進、排風口均不宜布置在會議室和其他期望安靜的場所。

10）機房應通風良好、環境清潔。機房內嚴禁放置產生酸、堿等腐蝕性氣體和易蒸發的物品。

應用技巧

盡量減少備用發電機的不利影響

備用發電機給小區帶來的影響主要是噪聲和廢氣。為此，備用發電機應使用含硫量很低（0.2%）的優質柴油，產生的廢氣經過水膜噴淋處理后通過煙道引到屋頂排放，盡量減少對居民樓的影響，如圖1-11所示。

圖1-11 某小區備用發電機房

此外，發電機運行時還會產生一定的噪聲和振動，為減少這些噪聲和振動的影響，應對備用發電機房進行密閉處理，做好隔聲和減振工作。

只要采取隔聲、消聲、吸聲等噪聲防治措施，備用發電機對周邊聲環境的影響程度會大大減少，可控制在可接受的程度之內。

2.自動投入裝置的接線要求

1）工作電源故障或其斷路器被錯誤斷開時，備用電源能自動投入。

2）備用電源斷路器的合閘脈沖應是短脈沖，只允許自動投入裝置動作一次。

3）自動投入裝置的閉鎖開關應按廠用母線段各自獨立裝設，便于運行調試人員操作與檢測。

4）低電壓起動的備用電源自動裝置，為防止工作電源的電壓互感器二次側熔斷器或其他原因引起備用電源自動投入裝置誤動，應設信號或閉鎖裝置。

5）應設置信號裝置，以便人員及時了解裝置的工作狀態。

6）對低電壓起動的備用電源自動投入裝置，當工作母線上電壓下降或消失而備用電源母線上保持一定電壓數值時，才允許自動投入裝置起動。

圖1-12 備用電源自動投入裝置接線圖

備用電源自動投入裝置接線如圖1-12所示。正常運行時，變壓器T₁和T₂同時運行，分段或聯絡斷路器QF₁斷開。當任一臺變壓器故障或母線低電壓時，斷開變壓器低壓側斷路器，而將分段或聯絡斷路器合閘，故障變壓器的高壓側斷路器QF₄跳閘時，聯動低壓斷路器QF₂跳閘。

1.3.3 備用電源的使用

1.柴油發電機的起動

1）一般在良好備用狀態下，當電氣380V任意一段事故保安電源失去時，應及時實現自動起動，快速接代負荷。

2）若事故保安電源失去而柴油發電機沒有起動，得到起動命令后，立即把鑰匙開關順時針旋到起動試驗位置（TEST），同時信號紅燈亮，柴油發電機起動且自動升到額定轉速，且電壓建立正常。

3）柴油發電機起動時間在7～9s將自動升到額定轉速、額定電壓。

2.柴油發電機在運行中的檢查

1）柴油發電機在運行中，檢查電氣部分的表計參數，并進行調整。

2）檢查柴油發電機的振動情況。

3）檢查柴油發電機管道內的油流情況。

4）檢查報警信號。

5）檢查潤滑油壓表、油溫表、冷卻水測試的指示不得指向紅色區。

① 機油壓力正常運行不得低于1.5bar^[1]（保護定值）。

② 機油溫度正常運行時，不得高于110℃。

③ 冷卻水溫度正常運行時不得高于93℃。

6）檢查柴油發電機無漏油、漏水的現象。

7）檢查柴油發電機各部無異常聲音，并觀察排煙情況。

3.柴油發電機的停止

1）將柴油發電機所帶事故保安段，采用瞬間停電方法，倒至工作段母線供電。

2）維持空負荷運行3～5min，以免噴嘴螺孔和活塞或閥門堵塞。

3）按下停機按鈕（EMERGENCYSTOP）或將鑰匙開關逆時針旋到（OFF）位置，柴油發電機停止。

4）若恢復柴油發電機組事故備用狀態，應將鑰匙天關打到自動狀態（AUTO）。

1.3.4 備用電源的檢查與維護

如何做到發電機在平時使用較少的情況下，應急時能及時供電，運行安全可靠，停電結束后又能立即停機，下面介紹一些比較簡單的檢查與試驗方法。

1.蓄電池組的檢查

由于備用電源不是經常投入使用，發電機是否能正常起動，關鍵在于電池的維護保養。如電池組出現了問題，比較常見的情況是：有電壓、無電流，這時可以聽到起動電機內電磁閥吸合的聲音，但帶不動聯軸。

引起電池組出現問題有以下兩個方面的原因：

1）在試機時采用停止為電池充電的方式，會導致電池電量不足；

2）國產電池通常壽命為兩年，沒有定期更換。

2.起動電磁閥的檢查

發電機在運行時，人們總結出“一看、二聽、三摸、四嗅”的一套檢查方法。起動時的聽，是一個很重要的步驟。以美國原裝康明斯發電機為例，只需按下起動按鈕，3s之后，即可起動。在這3s之內可聽到兩個“咔嗒”聲。一旦聽不到第二聲響，就要檢查起動電磁閥是否正常工作，若電磁線圈燒斷，發電機當然就不能起動。

3.柴油、潤滑油的檢查

因為機組長期處于靜態，機組本身各種材料會與機油、冷卻水、柴油、空氣等發生復雜的化學、物理變化，從而將機組“放”壞。為此應注意油的問題。為了消防安全，通常都把柴油油箱放在一個密閉的房間內，由于大氣中水氣因溫度的變化而發生冷凝現象，結成水珠掛附在油箱內壁，流入柴油中，致使柴油含水量超標，這樣的柴油進入柴油機高壓油泵，會銹蝕精密耦合件——柱塞，嚴重損壞機組。發電機潤滑油是有保存期的，長時間存放，潤滑油的物理化學性能會發生變化，造成機組工作時潤滑狀態惡化，容易引起發電機機件損壞。

4.柴油發電機組的定期試驗

為了保證柴油發電機組在事故時能立即可靠起動，每月應進行一次起動試驗，以檢查起動條件是否完備。試驗前，發電機絕緣測試應合格，其他條件符合備用狀態的條件。

發電機定期試驗的方法如下：

1）汽輪發電機在運行期間，柴油機只能做“手動”空載起動試驗。試驗時，將柴油發電機總出口開關斷開，將鑰匙開關順時針旋轉至（TEST）位置，柴油發電機起動。

2）汽輪發電機在停止期間，柴油機組的起動試驗選擇在“自動”位置，手動斷開保安任意一段低壓電源開關，柴油發電機組將按事故情況自動起動，電壓建立后，依次自動合上柴油機總出口開關、失電母線的備用電源開關、柴油機接帶事故保安段負荷。

3）柴油發電機起動后，運行人員應進行詳細檢查，確證無任何缺陷存在，否則及時匯報處理。

友情提示

柴油發電機使用注意事項如下：

1）潤滑油溫在60℃的情況下，連續長時間運行，可能引起曲軸箱內潤滑油溫的酸化，這樣會加速機器的磨損。

2）冷卻水溫在71～90℃之間是最佳范圍，機器各部件相對膨脹形成的間隙，對運行工況有利。

3）柴油發電機不得長時間的空載運行，因為空載運行時燃燒室的溫度很低，導致燃料不能完全燃燒，會引起燃燒中析出的碳阻塞油嘴和活塞環，以及閥門的粘結。

4）在停機過程中，若有保護裝置動作，在恢復備用狀態時，應將保護復歸，查明原因，備用時禁止按下“停機”按鈕。

5）柴油發電機在30s內不能起動時，應等待1～2min后，再重新起動，允許起動三次。

6）若柴油發電機組長期停用（不作備用），應采取保養措施（如放水、排油、防腐等）。

7）每運行250h，更換一次機油和機油濾清器芯、燃油濾清器芯，更換下來的各種濾芯不得清洗后繼續使用。

5.柴油發電機維護

預防性維修、保養方案對于備用電源系統必不可少。常用發電機組維護周期應參考廠方手冊，由運行時間確定。由于備用機組不經常使用，維護周期分為周、月、半年、年，其維護項目見表1-15。

表1-15 柴油發電機維護項目

（續）