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柴油發電機用于消防時的容量選擇 |
摘要：現代高層建筑中，選擇康明斯柴油發電機組作為備用電源，已屬司空見慣；關于其容量確定的理論文章，也屢見于報刊。但在實際工程應用中，許多設計人員仍有茫然無序、頗費周折之感。到底如何快而準地計算發電機容量，一直都是值得探討的重要課題。康明斯公司在本文中介紹了柴油發電機容量選擇的基本原理及相關要素；建立容量計算的數學模型；介紹計算容量所用的 QBASIC 源程序及其操作要點；最后給出了若干結論及計算實例。
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消防電源的備用電源，有很多選擇，在民用建筑二級以上負荷重要的備用電源選擇中，因為用城市第二獨立電源的體制關系，比較麻煩。有時一、二次工程投資很大，得不償失。我們在較多情況下，寧可選用柴油發電機作為消防電源的備用電源。反而常常符合安全可靠，經濟合理的設計原則。而發電機容量的選擇就顯得至關重要，偏小不能滿足使用要求，偏大又不夠合理經濟。本文將從發電機的運行狀態考慮，對合理的選擇發電機的容量，提出一些思考。
一、基本要求
1、滿足實際需求
發電機容量首先要滿足穩定計算負荷需要，這包括消防負荷和保證負荷兩部分。在民用建筑中，設置康明斯柴油發電機組，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，進行低壓配電系統圖設計時，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，以二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。
2、消防負荷的正確計算
大中型民用建筑，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（正如水消防一樣），亦即，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。
二、容量選擇原則
柴油發電機在項目可以根據以下幾種實際使用情況來選擇：
（1）在市電停電時，柴油發電機應能供項目的一、二級負荷，所以這種情況下應根據項目的一、二級負荷容量來選擇柴油發電機容量。假設項目的一、二級負荷總容量為P1。如果項目有兩路10kV電源進線，那么P1可以不含項目中的二級負荷。
（2）發生火災時，柴油發電機應能供項目的消防負荷，假設項目的消防負荷容量為P2，此時若P2<P1，那么根據P1來選擇柴油發電機容量；若P2>P1，那么需要根據地上最大的一棟樓著火或地下室著火兩種情況所需投入運行的消防設備容量的較大者來計算，假設其容量為P2’，再將P2’與P1進行比較，取較大者來選擇柴油發電機容量。這樣選擇的柴油發電機容量才更合理。
（3）如果項目中的消防水泵或風機的容量較大時，還要復核柴油發電機容量的選擇是否能滿足最大一臺消防水泵或風機的啟動條件。如不能，則需要相應調大柴油發電機容量。
除了以上三種使用情況外，如碰到建設方有特殊用電需求的情況，那么就需要根據建設方的用電需求來選擇柴油發電機的容量。另外，在發生火災時，柴油發電機應設計自動切除非消防重要負荷，以保證柴油發電機有足夠供電能力并可靠地向消防負荷供電。
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