建筑电气讲义---6自备应急电源.ppt

自 备 应 急 电 源新版《民用建筑电气设计规范》讲座中国建筑东北设计研究院 郭晓岩2008.11.12一、本章内容与原版本相比主要有下列修改：1、删除了原规范中自备应急燃气发电机组；2、增加了EPS应急电源的内容二、本章主要内容：柴油发电机的选择6.1.2 柴油发电机组的选择，应符合下列规定：1 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，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；l【注释】 机组的选择l 第1款 确定机组容量时，除考虑应急负荷总容 量之外，应着重考虑启动电动机容量因单台电 动机最大启动容量对确定机组容量有直接关系 另外机组能启动电动机容量大小的因素又很多， 它与发电机的技术性能、柴油机的调速性能和启 动时发电机所带负荷大小和功率因数的高低、发 电机的励磁和调压方式以及用电负荷对电压指标 的要求等因素有关因此，设计确定机组容量， 应具体分析区别对待l 为了便于设计参考，对三相低压柴油发电机组在空载时，能全电 压直接启动的空载四极笼型三相异步电动机最大容量可参见表6-1。

l 但应注意，表6-1所列数值，没有考虑电动机直接启动对机组母线电压降加以限制，是以全电压直接启动电动机时，电动开关和失压保护不应跳闸为条件l 在发电机组选型时应考虑以下基本因素：l 1) 负载的大小；l 2) 用电设备瞬间电压/频率波动变化的允许值；l 3) 用电设备稳态电压/频率波动变化的允许值；l 4) 可允许的谐波含量；l 5) 机房的通风、排烟状况；l 6) 负载的特性（如非线性负载、用电设备单机最大功率等）l 负载特性及负载大小是选择发电机组最关键的 因素当考虑负载特性时，以下几点需深入分析 ：l 1) 是否有对电压，频率要求特别高的负载， 如电脑、通讯设备等；l 2) 是否有大型的电动机负载，为何种启动方 式，是否频繁启动；l 3) 是否有非线性负载，如整流器、UPS、高 频开关等；l 4) 是否有频率变化的固定负载，如发射机等 ；l 5) 是否有产生再生功率的负载，如电梯等l 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：l 1）按稳定负荷计算发电机容量；l 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；l 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l【注释】第2款 根据国内外一些高层建筑用电指 标统计，应急发电机容量约占供电变压器总容量 的10 ％～20％ l国外建筑物配电变压器容量一般选择得较富余，因 此后一个指标偏差较大根据我国现实情况，建筑 物规模大时取下限，规模小时取上限l 发电机组的容量可分别按下列公式计算：l 1 按稳定负荷计算发电机容量l式中 Pm 启动容量最大的电动机或成组电动机 的容量（kW）l cos 电动机的启动功率因数，一般取0.4；l K 电动机的启动倍数；l C 按电动机启动方式确定的系数；l 全压启动：C=1.0l Y一△启动C=0.67l 自耦变压器启动：l 50％抽头C=0.25l 65％抽头C=0.42l 80％抽头C=0.64l 意义同公式（6-2）。

Δ ΔE E应急负荷中心母线允许的瞬时电压降．一应急负荷中心母线允许的瞬时电压降．一 般般Δ ΔE E取取0.250.25～～0.30.3（有电梯时取（有电梯时取0.2UH0.2UH）；）；K K、、C C意义同公式（意义同公式（6-36-3）公式（公式（6-46-4）适用于柴油发电机与应急负荷中心）适用于柴油发电机与应急负荷中心 距离很近的情况距离很近的情况即：实际功率=额定功率×C％ 见表6-2、表6-3l 如果外界气压、温度、湿度等条件不同时，应 按照表6-2、6-3、6-4、6-5中所列之校正系数 进行校正l不同相对湿度和大气压下的（增压）非增压柴油 机功率修正系数C% l3 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；l【注释】 l 第3款 规定母线电压不得低于80％，包括下 述几方面的因素：l 1 保证电动机有足够的启动转矩，因启动转矩 与电源电压的平方成正比；l 2 不致因母线电压过低而影响其它用电设备的 正常工作，尤其是对电压比较敏感的负荷；l 3 要保证接触器等开关接触设备的吸引线圈能 可靠的工作。

l 当直接启动大容量的笼型电动机时，发电机母 线的电压降落太大，影响应急电力设备启动或正 常运行时，不应首先考虑加大发电机组的容量， 而应采取其它措施来减少发电机母线的电压波动 ，例如采用降压启动方式等l 4 多台机组时，应选择型号、规格和特性相同 的机组和配套设备；l 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机组应装 设快速自启动装置和电源自动切换装置l 【注释】第5款 据有关资料介绍，国外高层建筑 中所采用的应急柴油发电机组基本上为高速机组 目前国内一些高层建筑用的应急柴油发电机已向高 速型转化，此种机组具有体积小、重量轻、启动运 行可靠等优点l 无刷励磁交流同步发电机的特点：当与自动电 压调整装置配套使用时，其静态电压调整率可保证 在±1.0%~2.5％以内 l 这种类型机组能适应各种运行方式，易于实现 机组自动化或对发电机组的遥控l 目前国产柴油发电机组启动时间可以小于15s ，有的厂产品可在4~7s，保证值为15sl6.1.8 发电机组的自启动应符合下列规定：l 1 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，机组应立即启动，并应在30s内供电；l 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；l 机组应与市电联锁，不得与其并列运行当市 电恢复时，机组应自动退出工作，并延时停机；l 【注释】 发电机组的自启动 l 第1款 应急机组是保证建筑物安全的重要设备 ，它的首要任务必须在应急情况下，能够可靠启 动并投入正常运行，以满足使用要求l 与市网不得并列运行，是考虑到一旦机组发生 故障时，不要波及到市网，而扩大了故障范围 如市网有故障，因与机组未并网，也易于临机处 理，避免发生意外事故联锁的目的就是防止误 并列l 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；l 3 自启动机组的操作电源、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；l 【注释】第3款 机房在寒冷地区应采暖，为保 证机组应急时顺利启动，机房最低温度应根据产 品要求。

但一般不应低于5℃，最高温度不超过 35℃，相对湿度小于75％l 自启动机组的冷却水应能自流供给，若水源不 可靠，应设储水箱或储水池为了确保机组启动具有足够的能量，除机组具 有充电能力外，在备用过程中应具有浮充电装置 l 为保证机组在应急时使用，必须储备一定数量的 燃料油，还应设两个以上柴油储油箱，便于新油 沉淀l 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：l 1）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；l 2）蓄电池组宜靠近启动电机设置，并应防止 油、水浸入；l 3）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l【注释】 第4款 启动蓄电池由机组随机供给， 工作电压为12V或24V机组启动时启动电流很 大，为减少启动电压降，启动蓄电池应设置在机 组的启动电动机附近因机组不经常工作，为了 补充蓄电池自放电，应设置充电装置l6.1.9 发电机组的中性点工作制应符合下列规定 ：l 1 发电机中性点接地应符合下列要求：l 1）只有单台机组时，发电机中性点应直接接地 ，机组的接地型式宜与低压配电系统接地型式一 致； l 2）当两台机组并列运行时，机组的中性点应 经刀开关接地。

当两台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；l 3）当两台机组并列运行时，两台机组的中性 点可经限流电抗器接地l 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；l 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 l 【注释】 发电机组的中性点工作制 l 第1~3款 三相四线制发电机组中性点是直接 接地的，它的优点是降低了系统的内部过电压倍 数，一相接地后，相间电压为中性点所固定，基 本不会升高而且电力与照明可以由同一发电机 母线供电l 在三相四线制中，当两台或多台机组并列运行 时，中性导体就会产生三次谐波环流，环流的大 小与下列因素有关： l 1 三相负载的不平衡度；l 2 两机组有功负载分配的不平衡度；l 3 两机组无功负载分配即功率因数的差异程度 l 又因中性点引出导体上的三次谐波电流，徒然 使发电机发热，降低其出力，必须加以限制，其 限制中性导体电流的方法如下：l 1 中性点引出导体上加装刀开关。

在每台发 电机的中性点引出导体上装刀开关，以切断发电 机间谐波电流的环流回路在运行中根据谐波电 流的大小和分布情况，决定断开一台发电机的中 性点引出导体，但至少应保持一台发电机的中性 点和中性母线接通，以保证对220V设备的供电 但这种方法的缺点是把220V的不平衡（零序）负 荷完全加在少数发电机上，加大了这些发电机三 相负荷的不平衡程度，而且系统单相接地短路电 流也集中在这些发电机上l 2 中性点引出导体上装设电抗器在每台发电 机的中性点引出导体上装设电抗器，在保持中性母 线电位偏移不大的条件下，有效地限制了中性点引 出导体的谐波电流在允许范围内l6.1.10 柴油发电机组的自动化应符合下列规定：l 1 机组与电力系统电源不应并网运行，并应设 置可靠联锁；l 2 选择自启动机组应符合下列要求：l 1）当市电中断供电时，单台机组应能自动启 动，并应在30s内向负荷供电；l 2）当市电恢复供电后，应自动切换并延时停 机；l 4）应自动控制负荷的投入和切除；l 5）应自动控制附属设备及自动转换冷却方式 和通风方式l 3 机组并列运行时，宜采用手动准同期。

当两 台自启动机组需并车时，应采用自动同期，并应 在机组间同期后再向负荷供电l 【注释】 柴油发电机组的自动化l 第2款 。