康明斯动力（深圳）有限公司

 

机房设计与设备安装

地下室柴油发电机房设计规范和布置要求

 

摘要：柴油发电机房根据规模和工艺要求，设置发电机间、控制室、配电室、储油间、备件储藏间等，可根据实际需要增减。机房应尽量在开阔场地上修建，以利于发电机组及附件的进出和通风散热；此外，机房的空间应充分考虑设备的体积，保证有足够的安装空间和散热空间。康明斯公司根据民用建筑电气设计规范 JGJ16-2008 的规定，本文所述的设计规范和布置要求适用于柴油发电机组额定电压为230／400V，且容量为2000kW及以下的民用建筑工程中自备应急低压柴油发电机组的设计。

 

一、柴发机房的设置条件

 

1、符合下列情况之一时，宜设自备应急柴油发电机组：

（1）为保证一级负荷中特别重要的负荷用电时；

（2）用电负荷为一级负荷，但从市电取得第二电源有困难或技术经济不合理时。

2、发电机组宜靠近一级负荷或配变电所设置。柴油发电机房可布置于建筑物的首层、地下一层或地下二层，不应布置在地下三层及以下，布置示意图如图1、图2所示。当布置在地下层时，应有通风、防潮、发电机组的排烟、消声和减振等措施并满足环保要求。

3、发电机房宜设有发电机间、控制及配电室、储油间、备品备件储藏间等。设计时可根据工程具体情况进行取舍、合并或增添。

4、当发电机组需遥控时，应设有发电机房与控制室联系的信号装置。当有要求时，控制柜内宜留有通信接口，并可通过BAS系统对其实时监控。

5、当电源系统发生故障停电时，对不需要发电机组供电的配电回路应自动切除。

6、发电机间、控制室及配电室不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方或贴邻。

7、设置在高层建筑内的柴油发电机房，应设置火灾自动报警系统和除卤代烷1211、1301以外的自动灭火系统。除高层建筑外，火灾自动报警系统保护对象分级为一级和二级的建筑物内的柴油发电机房，应设置火灾自动报警系统和移动式或固定式灭火装置。

 

图1  柴油发电机房布置俯视图

图2  柴油发电机房平面设计图 1-柴发；2-配电柜；3-控制台；4-水箱；5-水泵；6-储油箱；7-灭火器；8-消声器；9-洗涤池

 

二、柴发选择机制

 

      柴油发电机组的选择应符合下列规定：

1、发电机组容量与台数应根据应急负荷大小和投入顺序以及单台电动机最大启动容量等因素综合确定。当应急负荷较大时，可采用多机并列运行，发电机组台数宜为2～4台。当受并列条件限制，可实施分区供电。当用电负荷谐波较大时，应考虑其对发电机的影响。

2、在方案及初步设计阶段，柴油发电机容量可按配电变压器总容量的10％～20％进行估算。在施工图设计阶段，可根据一级负荷、消防负荷以及某些重要二级负荷的容量，按下列方法计算的最大容量确定：

（1）按稳定负荷计算发电机容量；

（2）按最大的单台电动机或成组电动机启动的需要，计算发电机容量；

（3）按启动电动机时，发电机母线允许电压降计算发电机容量。

3、当有电梯负荷时，在全电压启动最大容量笼型电动机情况下，发电机母线电压不应低于额定电压的80％；当无电梯负荷时，其母线电压不应低于额定电压的75％。当条件允许时，电动机可采用降压启动方式。

4、多台发电机组时，应选择型号、规格和特性相同的发电机组和配套设备。

5、宜选用高速柴油发电机组和无刷励磁交流同步发电机，配自动电压调整装置。选用的发电机组应装设快速自启动装置和电源自动切换装置，尤其以康明斯发电机组为代表的应急电源，是用户可靠的产品优选之一，其外形和尺寸如图3、图4所示。

 

图3  C175D5康明斯柴油发电机组外形尺寸侧视图

图4  C175D5康明斯柴油发电机组外形尺寸平面图

 

三、柴发机房及设备布置要求

 

1、柴发布置与距离要求

      发电机房设备布置应符合发电机组运行工艺要求，力求紧凑、保证安全及便于维护、检修。

（1）发电机组宜横向布置，当受建筑场地限制时，也可纵向布置；

（2）发电机房与控制室、配电室贴邻布置时，发电机出线端与电缆沟宜布置在靠控制室、配电室侧；

（3）发电机组之间、发电机组外廊至墙的净距应满足设备运输、就地操作、维护检修或布置辅助设备的需要，并不应小于表1的规定。

（4）辅助设备宜布置在柴油机侧或靠发电机房侧墙，蓄电池宜靠近所属柴油机。

 

（5）发电机房设置在高层建筑物内时，发电机房内应有足够的新风进口及合理的排烟道位置。发电机房排烟应避开居民敏感区，排烟口宜内置排烟道至屋顶。当排烟口设置在裙房屋顶时，宜将烟气处理后再行排放。

表1    发电机组之间及发电机组外廓与墙壁的净距（m）

注：当发电机组按水冷却方式设计时，柴油机端距离可适当缩小；当发电机组需要做消声工程时，尺寸应另外考虑。

 

2、排风口设置要求

（1）热风出口宜靠近且正对柴油机散热器；

（2）热风管与柴油机散热器连接处，应采用软接头；

（3）热风出口的面积不宜小于柴油机散热器面积的1.5倍；

（4）热风出口不宜设在主导风向一侧，当有困难时，应增设挡风墙；

（5）当发电机组设在地下层，热风管无法平直敷设需拐弯引出时，其热风管弯头不宜超过两处。

3、进风口设置应要求

（1）进风口宜设在正对发电机端或发电机端两侧；

（2）进风口面积不宜小于柴油机散热器面积的1.6倍；

（3）当周围对环境噪声要求高时，进风口宜做消声处理。

4、排烟管的敷设要求

（1）每台柴油机的排烟管应单独引至排烟道，宜架空敷设，也可敷设在地沟中。排烟管弯头不宜过多，并应能自由位移。水平敷设的排烟管宜设坡外排烟道0.3％～0.5％的坡度，并应在排烟管最低点装排污阀；

（2）发电机房内的排烟管采用架空敷设时，室内部分应敷设隔热保护层；

（3）发电机组的排烟阻力不应超过柴油机的背压要求，当排烟管较长时，应采用自然补偿段，并加大排烟管直径。当无条件设置自然补偿段时，应装设补偿器；

（4）排烟管与柴油机排烟口连接处应装设弹性波纹管；

（5）排烟管穿墙应加保护套，伸出屋面时，出口端应加防雨帽；

（6）非增压柴油机应在排烟管装设消声器。两台柴油机不应共用一个消声器，消声器应单独固定。

5、降噪要求

      发电机房设计时应采取发电机组消声及发电机房隔声综合治理措施，治理后环境噪声不宜超过表2的规定。

表2    城市区域环境噪声标准(dBA)

 

6、配电线缆选择及敷设要求

       设于地下层的柴油发电机组，其控制屏及其他电气设备宜选择防潮型产品。

（1）发电机房、储油间宜按多油污、潮湿环境选择电力电缆或绝缘电线；

（2）发电机配电屏的引出线宜采用耐火型铜芯电缆、耐火型封闭式母线或矿物绝缘电缆；

（3）控制线路、测量线路、励磁线路应选择铜芯控制电缆或铜芯电线；

（4）控制线路、励磁线路和电力配线宜穿钢导管埋地敷设或采用电缆沿电缆沟敷设；

（5）当设电缆沟时，沟内应有排水和排油措施。

7、附属设备的控制方式

（1）附属设备电动机的控制方式应与发电机组控制方式一致；

（2）柴油机冷却水泵宜采用就地控制和随发电机组运行联动控制；

（3）高位油箱供油泵宜采用就地控制或液位控制器进行自动控制。

8、控制室的电气设备布置

（1）单机容量小于或等于500kW的装集式单台发电机组可不设控制室；单机容量大于500kW的多台发电机组宜设控制室。

（2）控制室的位置应便于观察、操作和调度，通风、采光应良好，进出线应方便。

（3）控制室内不应有油、水等管道通过，不应安装无关设备。

（4）控制室内的控制屏(台)的安装距离和通道宽度应符合下列规定：

● 控制屏正面操作宽度，单列布置时，不宜小于1.5m；双列布置时，不宜小于2.0m；

● 离墙安装时，屏后维护通道不宜小于0.8m。

（5）当控制室的长度大于7m时，应设有两个出口，出口宜在控制室两端。控制室的门应向外开启。

（6）当不需设控制室时，控制屏和配电屏宜布置在发电机端或发电机侧，其操作维护通道应符合下列规定：

● 屏前距发电机端不宜小于2.0m；

● 屏前距发电机侧不宜小于1.5m。

9、自启动要求

（1）发电机组应处于常备启动状态。

      一类高层建筑及火灾自动报警系统保护对象分级为一级建筑物的发电机组，应设有自动启动装置，当市电中断时，发电机组应立即启动，并应在30s内供电。当采用自动启动有困难时，二类高层建筑及二级保护对象建筑物的发电机组，可采用手动启动装置。发电机组应与市电连锁，不得与其并列运行。当市电恢复时，发电机组应自动退出工作，并延时停机。

（2）为了避免防灾用电设备的电动机同时启动而造成柴油发电机组熄火停机，用电设备应具有不同延时，错开启动时间。重要性相同时，宜先启动容量大的负荷。

（3）自启动发电机组的操作电源、发电机组预热系统、燃料油、润滑油、冷却水以及室内环境温度等均应保证发电机组随时启动。水源及能源必须具有独立性，不得受市电停电的影响。

（4）自备应急柴油发电机组自启动宜采用电启动方式，电启动设备应按下列要求设置：

● 电启动用蓄电池组电压宜为12V或24V，容量应按柴油机连续启动不少于6次确定；

● 蓄电池组宜靠近启动电机设置，并应防止油、水浸入；

● 应设置整流充电设备，其输出电压宜高于蓄电池组的电动势50％，输出电流不小于蓄电池10h放电率电流。

10、发电机组的中性点工作制

（1）发电机中性点接地应符合下列要求：

● 只有单台发电机组时，发电机中性点应直接接地，发电机组的接地形式宜与低压配电系统接地形式一致；

● 当两台发电机组并列运行时，发电机组的中性点应经刀开关接地；当两台发电机组的中性导体存在环流时，应只将其中一台发电机的中性点接地；

● 当两台发电机组并列运行时，两台发电机组的中性点可经限流电抗器接地。

（2）发电机中性导体上的接地刀开关，可根据发电机允许的不对称负荷电流及中性导体上可能出现的零序电流选择。

（3）采用电抗器限制中性导体环流时，电抗器的额定电流可按发电机额定电流的25％选择，阻抗值可按通过额定电流时其端电压小于10V选择。

11、设备自动化要求

（1）发电机组与电力系统电源不应并网运行，并应设置可靠连锁。

（2）选择自启动发电机组应符合下列要求：

● 当市电中断供电时，单台发电机组应能自动启动，并应在30s内向负荷供电；

● 当市电恢复供电后，应自动切换并延时停机；

● 当连续三次自启动失败，应发出报警信号；

● 应自动控制负荷的投入和切除；

● 应自动控制附属设备及自动转换冷却方式和通风方式。

（3）发电机组并列运行时，宜采用手动准同期。当两台自启动发电机组需并车时，应采用自动同期，并应在发电机组间同期后再向负荷供电。

12、储油设施的设置

（1）当燃油来源及运输不便时，宜在建筑物主体外设置40～64h耗油量的储油设施；

（2）发电机房内应设置储油间，其总储存量不应超过8.0h的燃油量，并应采取相应的防火措施；

（3）日用燃油箱宜高位布置，出油口宜高于柴油机的高压射油泵；

（4）卸油泵和供油泵可共用，应装设电动和手动各一台，其容量应按最大卸油量或供油量确定。

 

四、机房建设要求

 

1、机房的照明、接地与通信要求

（1）发电机房各房间的照度应符合表3的规定；

表3    发电机房各房间的照度

（2）发电机间、控制及配电室应设备用照明，其照度不应低于表6.1.12的规定，持续供电时间不应小于3h；

（3）发电机房内的接地，宜采用共用接地。

（4）燃油系统的设备与管道应采取防静电接地措施。

（5）控制室与值班室应设通信电话，并应设消防专用电话分机。

2、给水、排水要求

（1）柴油机的冷却水水质，应符合发电机组运行技术条件要求；

（2）柴油机采用闭式循环冷却系统时，应设置膨胀水箱，其装设位置应高于柴油机冷却水的最高水位；

（3）冷却水泵应为一机一泵，当柴油机自带水泵时，宜设1台备用泵；

（4）发电机房内应设有洗手盆和落地洗涤槽。

 

图5  闭式水冷系统柴油发电机组外形图

图6  地下室分体式水箱远置示例

 

3、暖通要求

（1）宜利用自然通风排除发电机间内的余热，当不能满足温度要求时，应设置机械通风装置；

（2）当发电机房设置在高层民用建筑的地下层时，应设置防烟、排烟、防潮及补充新风的设施；

（3）发电机房各房间温湿度要求宜符合表4的规定；

表4    发电机房各房间温湿度要求

（4）安装自启动发电机组的发电机房，应满足自启动温度要求。当环境温度达不到启动要求时，应采用局部或整机预热措施。在湿度较高的地区，应考虑防结露措施。

4、土建要求

（1）发电机房应有良好的采光和通风；

（2）发电机间宜有两个出入口，其中一个应满足搬运发电机组的需要。门应为甲级防火门，并应采取隔声措施，向外开启；发电机间与控制室、配电室之间的门和观察窗应采取防火、隔声措施，门应为甲级防火门，并应开向发电机间；

（3）储油间应采用防火墙与发电机间隔开；当必须在防火墙上开门时，应设置能自行关闭的甲级防火门；

（4）当发电机房噪声控制达不到现行国家标准《城市区域环境噪声标准》GB 3096的规定时，应做消声、隔声处理；

（5）发电机组基础应采取减振措施，当发电机组设置在主体建筑内或地下层时，应防止与房屋产生共振；

（6）柴油机基础宜采取防油浸的设施，可设置排油污沟槽，发电机房内管沟和电缆沟内应有0.3％的坡度和排水、排油措施；

（7）发电机房各工作房间的耐火等级与火灾危险性类别应符合表5的规定。

表5    发电机房各工作房间耐火等级与火灾危险性类别

总结：

      柴油发电机组是现今工作生活中用的比较多的一种备用或是应急电源，因其具有较大的容量，可持续供电的时间长，不受市电等电网故障影响，在多种环境场合中都有使用。机械设备在建筑楼层中使用，出于防火、消防安全需求，对供电的安全可靠性提出了的严格的要求。柴油发电机组机房的设置，除了要考虑保证机器得到正常运行之外，还应该考虑机房消防安全问题。在发电机组的周边不要存放易燃、易爆的物品或气体等，规范操作机组、定期的维修保养可以使得机组拥有更长的使用寿命。

 

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