建筑群自备柴油发电机负荷计算探讨

吴保刚（云南省设计院， 云南 昆明 650032）

Wu Baogang

1 引言

很多房地产工程中，是在用地的部分区域地块内建一个整体地下车库，在车库顶上建数栋一类高层住宅（部分为商业网点住宅）楼，以下称这样的工程为建筑群。

建筑群内高层住宅楼及地下车库内存在大量的需要按照一级负荷供电的用电设备负荷。

建筑群内的各10/0.4kV变电所由两路10kV市政电力系统电源供电，一般当地供电部门都不保证两路电源符合一级负荷的供电要求，因此需要设置柴油发电机作一级负荷的备用电源。在满足使用可靠性的同时，怎样使设置的柴油发电机容量尽可能小，台数尽可能少，提高经济性，关键是合理计算柴油发电机的负荷。

2 负荷计算依据

《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008(以下称民规) 第3.5.3条规定，当消防设备的计算负荷大于火灾时切除的非消防设备的计算负荷时，应按照消防设备的计算负荷加上火灾时未切除的非消防设备的计算负荷进行计算；当消防设备的计算负荷小于火灾时切除的非消防设备的计算负荷时，可不计入消防负荷。条文说明中还规定对于平时和消防兼用风机在计算正常情况下的用电负荷时应计入平常使用的用电容量。

民规第3.5.4条第2款规定，当应急发电机为消防用电设备及一级负荷供电时，应将两者计算负荷之和作为选用应急发电机容量的依据。

民规第3.5.4条第3款规定，当自备发电机作为第二电源，且尚有第三电源为一级负荷中的特别重要负荷供电时，以及当向消防负荷、非消防一级负荷及特别重要负荷供电时，应以三者的计算负荷之和作为选择自备柴油发电机容量的依据。

《全国民用建筑工程设计技术措施》2009电气（以下称措施）第4.2.2条第5款规定，当柴油发电机组除为消防、安防等负荷供电，同时还为其他非消防重要负荷供电时，在火灾发生时，应自动切除非消防重要负荷。发电机的容量应按照消防负荷及非消防负荷之间的较大者确定发电机的容量。

措施2.6.2条中也有与民规第3.5.4条相同的规定。

从民规前后条目分析理解，3.5.3条应作为电力系统电源负荷计算依据， 3.5.4条是应急发电机负荷的计算依据。

笔者认为，在建筑群工程设计中应该怎样选择发电机负荷计算依据，值得探讨。

发电机的负荷计算依据应符合规范要求，更应该根据工程的具体情况，正确理解应用规范的条款。建筑群内设置的发电机组是在10kV市政电力系统停电时，需要维持对一级负荷供电的电源，可认为是第二电源或备用电源。而应急电源是用作应急供电系统组成部分的电源，故建筑群内设置的发电机组不完全是应急电源，火灾时，停电不造成人身伤亡、重大影响或损失、公共场所秩序严重混乱的非消防一级负荷应当切除。因此，发电机的负荷计算应依据民规3.5.3条的规定较为合理。

3 负荷计算

某建筑群总建筑面积255565.63m2，地块呈梯形状，上底109m，下底189m，梯形高170m。

整个地块地下为4层车库，每层划分为7个防火分区，车库建筑面积101689.43m2，为I类汽车库。

车库顶上为29或30层住宅楼共10栋，各栋每层住宅为4～6户，其中3栋为一类高层住宅楼，7栋为一类高层商业网点住宅楼，总建筑面积144778.97m2，共有住宅1316户，底商总建筑面积8897.23m2。

地下车库有一个防火分区顶上建有3栋楼，其余各防火分区顶上建的高层建筑不超过2栋。

在该工程地下1层靠近负荷中心设一备用柴油发电机房可以满足对其所有一级负荷的供电。

3.1 确定一级负荷

建筑群内设置的备用发电机组为一级负荷的备用电源，进行其负荷计算时，应按规范划分建筑群内负荷等级，明确一级负荷。

地上的高层建筑内一级负荷现行规范的规定都很明确，设计时，按规范划分无任何问题。

地下车库的一级负荷：

民规第3.2.2条规定，民用建筑中各类建筑物的主要负荷分级，应符合民规附录A中对汽车库（修车库）、停车场的规定：

I类汽车库、机械停车设备及采用升降梯作车辆疏散口的升降梯用电划分为一级负荷。

《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067-97(以下称车规)第9.0.1条，消防水泵、火灾自动报警、自动灭火、排烟设备、火灾应急照明等消防用电和机械停车设备以及采用升降梯作车辆疏散口的升降梯用电应符合下列规定：

9.0.1.1 I类汽车库、机械停车设备及采用升降梯作车辆疏散口的升降梯用电应按一级负荷供电。

9.0.1.2 II、III类汽车库和I类修车库应按二级负荷供电。

车规是防火规范，其负荷等级只适用于各类车库的消防负荷等级划分，建筑群内的地下车库的消防负荷应划分为一级负荷。

建筑群内的地下车库的非消防负荷等级应按照民规划分，其非消防负荷均应化分为一极负荷!

地下车库内正常用于通风换气的送、排风风机，目前多数情况下物业管理者，为了节约运行成本，大多都不开启。不运行通风机，除人们在地下车库时，会感觉空气质量差外，未见有其他影响，何况建筑群内有两路10kV市政电力系统电源供电，即便是停电大多时间也不长，并且同时停留在车库人员并不多、停留时间也短，其停电使通风暂时停止不会造成重大影响，也没有任何损失。因此用于通风换气的送、排风风机，自备发电机组有理由不对其供电。

3.2.负荷统计、计算

建筑群中各类一级负荷按照采用需要系数法计算，其需要系数可参考措施附表2.7.7取值。

1～10栋照明负荷主要为其公共通道照明，多数灯具采用红外感应光控延时自熄开关控制；车库照明灯具采用的车道、车位分区隔灯交错控制方式，一般情况下物业管理最多开启50%灯具；需要系数取值也可适当减小。

地下车库用于火灾及平时的两用风机，在其配电系统设计时，使发电机电源在末端切换，风机的控制电路增加电气联锁电路。在电力系统停电，发电机运行时，禁止两用风机平时通风状态的运行；火灾时，保证两用风机运行。电气联锁电路见图1。

电力系统电源（主电源）停电时，发电机启动运行供电。图1中双电源自动转换开关（ATS）切换到备用电源供电，ATS开关备用运行常开辅助触点闭合，联锁中继KAL常闭触点断开，手动和DDC控制均不能运行风机，只有消防控制能运行风机。

建筑群地下车库每个防火分区设有5.5kW两用风机6台, 地下车库内共有168台(924kW) 两用风机设备容量在发电机的非消防负荷计算时，不用统计，其计算负荷值减小了很多。

消防风机负荷按照工程内其中的一个防火分区火灾时需要运行的消防风机总负荷统计，所统计的防火分区消防风机总负荷为各防火分区中的最大值。

建筑群备用发电机的负荷计算最终成果为：非消防时，各类计算负荷的∑值为590kW，消防时；各类计算负荷的∑值为658kW，备用发电机负荷应确定为658kW。

图1 两用风机控制原理图

4 结论

备用柴油发电的供电负荷，火灾时，对停电不造成人身伤亡、重大影响或损失、公共场所秩序严重混乱的非消防负荷应予切除。

发电机供电时，各两用风机控制箱采用防止两用风机平时通风状态运行的连锁控制电路，使得两用风机的两种运行状态的电源得以明确划分，消防运行状态为电力系统和发电机双电源供电，平时通风状态仅为电力系统电源供电。建筑群内的备用发电机不用考虑两用风机平时通风状态运行时的负荷。

以现行规范为依据，并根据工程的实际需求，首先确定备用发电机房位置、数量，然后对各备用发电机房的供电负荷进行仔细分析统计、计算，合理确定各备用发电机房的发电机负荷量。

建筑群采取上述措施得到柴油发电的供电负荷，作为工程内的备用柴油发电机容量选择依据，使备用柴油发电机容量较为合理，而且在发电机启动运行供电时不会超负荷，提高了发电机运行的可靠性。