1.3 备用电源的设置

柴油发电机是一种独立的发电设备，主要是在小区停电时为电梯、应急照明、消防设备等提供应急电源。事实上，在城市市电日趋稳定的今天，备用发电机的投入使用已相对较少，平时多以试机为主，但这种应急备用电源是不可缺少的。

1.3.1 备用电源的选择

1.负荷大小的预算

这里的负荷包括消防负荷和保证负荷两部分。在小区民用建筑中，设置柴油发电机组，通常首先是作为消防用电设备的备用电源。市电停电，即联锁开启发电机组。但市电停电概率远大于火灾概率，开启机组并不就意味着火灾发生。非消防时，开启的发电机组仅仅负担应急照明等小部分负荷，若对其他非消防的重要负荷（属三类负荷时的生活泵、客梯、裙房照明等，称为保证负荷）无法顾及，则必将造成机组空置、资源浪费。为此，进行低压配电系统设计时，在满足火灾时消防负荷需要的前提下，还必须考虑停电而非火灾时，发电机对保证负荷的供电。一种做法是，将保证负荷集中挂接在发电机应急母线段上，消防时，由火灾信号将保证负荷的总开关分励脱扣。总之，应分别计算消防负荷和保证负荷，以两者较大值作为确定发电机组容量的依据，从而同时满足消防部门及建设方的相应要求。

大中型小区建筑，往往由地下室、裙房及数个塔楼组成，包含了多个防火分区。确定发电机容量、进行消防负荷计算时，显然不能盲目地将所有消防用电设备同时计入。推荐的计算原则是，只考虑一个防火分区发生火灾（不认为两个及以上的防火分区同时发生火灾）。通常，消防泵作为固定负荷必须计入，而消防电梯、防排烟风机、应急照明等负荷计入多少，则要视其在某防火分区火灾时投入服务的负荷大小而定。显然，确定发电机容量，应以最不利的一个防火分区发生火灾时，同时投入运行的消防负荷为准。

2.发电机组容量的计算

应急柴油发电机组的容量大小根据一级负荷、消防负荷以及某些重要的二级负荷容量，按如下稳定负荷计算发电机容量。

（1）消防设备用电

消防设备包括消防控制室、消防水泵、消防电梯、消防广播、防排烟设备、火灾自动报警系统、电动防火门窗、卷帘门、电动阀门等有关用电设备设施。

（2）重要照明用电

重要照明包括疏散用应急照明、备用应急照明（当正常照明熄灭后，为确保正常工作和继续进行的非正常工作照明，如应急发电机、消防监控中心等场所的照明）、安全照明。

（3）保安设备用电

保安设备包括保安监视、警报、通信等电设备。

（4）重要设备用电

重要设备包括一台生活水泵、污水泵、水泵等。

（5）重要场所的设备用电

重要场所的设备用电包括重要会议厅、证券交易所等重要场所的设备用电。

上述设备容量统计出来后，根据实际情况选择需要系数（一般取0.8～0.9），计算出设计容量，应急柴油电机的功率按如下公式计算

P=KP_j/η

式中 P——应急柴油发电机功率（kW）；

P_j——负荷设备的计算容量（kW）；

η——发电机并联运行不均匀系数，一般取0.9，单台取1。

友情提示

柴油发电机组的容量大小，除要满足上述稳定计算负荷需要外，还必须进行电动机起动时的电压降校验，即起动任一电动机时，其端子容许电压降应在规定范围之内。进行电压降校验及发电机组容量选择时，以下要素不可忽视。

1）发电机母线上的已接负荷的影响。也就是说，发电机母线上的起动负荷应该等于已接负荷与电动机起动容量之和，单考虑电动机的起动容量是错误的。具体工程实践中，这一点最容易被一些设计人员所忽略。

2）发电机不同的励磁及调压方式，对机组容量选择也将产生重大影响。

3）电机至电动机之间配电线路电压降的影响（发电机端子电压等于电动机端子电压与线路压降之和）。

4）许多文献认为，电动机应按容量大小而顺次起动，以此减小发电机容量。但在国家标准图集和工程图纸中，这种电动机顺次起动的二次电路图又极少见到。更何况，顺次起动也往往与一些消防控制要求相矛盾。因此建议，减小发电机容量，不宜依靠电动机顺次起动这种方法。

5）电动机起动容量达最大值是瞬间的，因此，可以不考虑两台及以上电动机的同时起动，对发电机造成冲击的问题。

1.3.2 备用电源的安装要求

1.小区发电机安装的技术要求

1）机房内的柴油发电机组、控制屏台等大件设备，自建筑物外运至机房的沿途应设计足够尺寸的出入口、通道和门孔，便于设备安装或运出修理。机房应有两个出入口，其中一个应满足搬运设备的要求。

2）在机组纵向中心线上方应预留2～3个起重吊钩，其高度应能吊出活塞和连杆组件，为组件的安装和检修提供方便。

3）在发电机端部安装的控制箱中，安装的部分电气元件也可安装在机旁的控制柜中。

4）装有减振器时，有连接件，如排烟管、油管、水管等必须采用柔性连接。

5）设置控制室的机房，在控制室和机房之间的隔墙上应设观察窗。机房及控制室的门应全部采用防火门并朝外开，机房与控制室之间的门应为防火隔声门并开向机房。

与主体建筑设在一起的机房，墙和屋顶推荐采用高密度的建材（面密度为700kg/m²）。门窗加密封条和双层玻璃。

6）机房地面一般采用压光水泥地面，有条件可采用水磨石或瓷砖地面。柴油发电机周围地面应防止油渗入。

7）机组的基础应有足够体积，以减少振动。基础表面应设置排污沟槽和地漏，以排除表面积存的油污。基础与机组间，基础与周围地面应采取一定的防振措施。

8）机房位置应靠近建筑物的变配电室。

9）机房不宜放在人员密集或大楼主出入口正下方，排热和排烟口不应冲向人员密集处、主干道或正对相互间间距不大于8m的住宅楼的开窗面。进、排风口均不宜布置在会议室和其他期望安静的场所。

10）机房应通风良好、环境清洁。机房内严禁放置产生酸、碱等腐蚀性气体和易蒸发的物品。

应用技巧

尽量减少备用发电机的不利影响

备用发电机给小区带来的影响主要是噪声和废气。为此，备用发电机应使用含硫量很低（0.2%）的优质柴油，产生的废气经过水膜喷淋处理后通过烟道引到屋顶排放，尽量减少对居民楼的影响，如图1-11所示。

图1-11 某小区备用发电机房

此外，发电机运行时还会产生一定的噪声和振动，为减少这些噪声和振动的影响，应对备用发电机房进行密闭处理，做好隔声和减振工作。

只要采取隔声、消声、吸声等噪声防治措施，备用发电机对周边声环境的影响程度会大大减少，可控制在可接受的程度之内。

2.自动投入装置的接线要求

1）工作电源故障或其断路器被错误断开时，备用电源能自动投入。

2）备用电源断路器的合闸脉冲应是短脉冲，只允许自动投入装置动作一次。

3）自动投入装置的闭锁开关应按厂用母线段各自独立装设，便于运行调试人员操作与检测。

4）低电压起动的备用电源自动装置，为防止工作电源的电压互感器二次侧熔断器或其他原因引起备用电源自动投入装置误动，应设信号或闭锁装置。

5）应设置信号装置，以便人员及时了解装置的工作状态。

6）对低电压起动的备用电源自动投入装置，当工作母线上电压下降或消失而备用电源母线上保持一定电压数值时，才允许自动投入装置起动。

图1-12 备用电源自动投入装置接线图

备用电源自动投入装置接线如图1-12所示。正常运行时，变压器T₁和T₂同时运行，分段或联络断路器QF₁断开。当任一台变压器故障或母线低电压时，断开变压器低压侧断路器，而将分段或联络断路器合闸，故障变压器的高压侧断路器QF₄跳闸时，联动低压断路器QF₂跳闸。

1.3.3 备用电源的使用

1.柴油发电机的起动

1）一般在良好备用状态下，当电气380V任意一段事故保安电源失去时，应及时实现自动起动，快速接代负荷。

2）若事故保安电源失去而柴油发电机没有起动，得到起动命令后，立即把钥匙开关顺时针旋到起动试验位置（TEST），同时信号红灯亮，柴油发电机起动且自动升到额定转速，且电压建立正常。

3）柴油发电机起动时间在7～9s将自动升到额定转速、额定电压。

2.柴油发电机在运行中的检查

1）柴油发电机在运行中，检查电气部分的表计参数，并进行调整。

2）检查柴油发电机的振动情况。

3）检查柴油发电机管道内的油流情况。

4）检查报警信号。

5）检查润滑油压表、油温表、冷却水测试的指示不得指向红色区。

① 机油压力正常运行不得低于1.5bar^[1]（保护定值）。

② 机油温度正常运行时，不得高于110℃。

③ 冷却水温度正常运行时不得高于93℃。

6）检查柴油发电机无漏油、漏水的现象。

7）检查柴油发电机各部无异常声音，并观察排烟情况。

3.柴油发电机的停止

1）将柴油发电机所带事故保安段，采用瞬间停电方法，倒至工作段母线供电。

2）维持空负荷运行3～5min，以免喷嘴螺孔和活塞或阀门堵塞。

3）按下停机按钮（EMERGENCYSTOP）或将钥匙开关逆时针旋到（OFF）位置，柴油发电机停止。

4）若恢复柴油发电机组事故备用状态，应将钥匙天关打到自动状态（AUTO）。

1.3.4 备用电源的检查与维护

如何做到发电机在平时使用较少的情况下，应急时能及时供电，运行安全可靠，停电结束后又能立即停机，下面介绍一些比较简单的检查与试验方法。

1.蓄电池组的检查

由于备用电源不是经常投入使用，发电机是否能正常起动，关键在于电池的维护保养。如电池组出现了问题，比较常见的情况是：有电压、无电流，这时可以听到起动电机内电磁阀吸合的声音，但带不动联轴。

引起电池组出现问题有以下两个方面的原因：

1）在试机时采用停止为电池充电的方式，会导致电池电量不足；

2）国产电池通常寿命为两年，没有定期更换。

2.起动电磁阀的检查

发电机在运行时，人们总结出“一看、二听、三摸、四嗅”的一套检查方法。起动时的听，是一个很重要的步骤。以美国原装康明斯发电机为例，只需按下起动按钮，3s之后，即可起动。在这3s之内可听到两个“咔嗒”声。一旦听不到第二声响，就要检查起动电磁阀是否正常工作，若电磁线圈烧断，发电机当然就不能起动。

3.柴油、润滑油的检查

因为机组长期处于静态，机组本身各种材料会与机油、冷却水、柴油、空气等发生复杂的化学、物理变化，从而将机组“放”坏。为此应注意油的问题。为了消防安全，通常都把柴油油箱放在一个密闭的房间内，由于大气中水气因温度的变化而发生冷凝现象，结成水珠挂附在油箱内壁，流入柴油中，致使柴油含水量超标，这样的柴油进入柴油机高压油泵，会锈蚀精密耦合件——柱塞，严重损坏机组。发电机润滑油是有保存期的，长时间存放，润滑油的物理化学性能会发生变化，造成机组工作时润滑状态恶化，容易引起发电机机件损坏。

4.柴油发电机组的定期试验

为了保证柴油发电机组在事故时能立即可靠起动，每月应进行一次起动试验，以检查起动条件是否完备。试验前，发电机绝缘测试应合格，其他条件符合备用状态的条件。

发电机定期试验的方法如下：

1）汽轮发电机在运行期间，柴油机只能做“手动”空载起动试验。试验时，将柴油发电机总出口开关断开，将钥匙开关顺时针旋转至（TEST）位置，柴油发电机起动。

2）汽轮发电机在停止期间，柴油机组的起动试验选择在“自动”位置，手动断开保安任意一段低压电源开关，柴油发电机组将按事故情况自动起动，电压建立后，依次自动合上柴油机总出口开关、失电母线的备用电源开关、柴油机接带事故保安段负荷。

3）柴油发电机起动后，运行人员应进行详细检查，确证无任何缺陷存在，否则及时汇报处理。

友情提示

柴油发电机使用注意事项如下：

1）润滑油温在60℃的情况下，连续长时间运行，可能引起曲轴箱内润滑油温的酸化，这样会加速机器的磨损。

2）冷却水温在71～90℃之间是最佳范围，机器各部件相对膨胀形成的间隙，对运行工况有利。

3）柴油发电机不得长时间的空载运行，因为空载运行时燃烧室的温度很低，导致燃料不能完全燃烧，会引起燃烧中析出的碳阻塞油嘴和活塞环，以及阀门的粘结。

4）在停机过程中，若有保护装置动作，在恢复备用状态时，应将保护复归，查明原因，备用时禁止按下“停机”按钮。

5）柴油发电机在30s内不能起动时，应等待1～2min后，再重新起动，允许起动三次。

6）若柴油发电机组长期停用（不作备用），应采取保养措施（如放水、排油、防腐等）。

7）每运行250h，更换一次机油和机油滤清器芯、燃油滤清器芯，更换下来的各种滤芯不得清洗后继续使用。

5.柴油发电机维护

预防性维修、保养方案对于备用电源系统必不可少。常用发电机组维护周期应参考厂方手册，由运行时间确定。由于备用机组不经常使用，维护周期分为周、月、半年、年，其维护项目见表1-15。

表1-15 柴油发电机维护项目

（续）