论某住宅小区备用供电电源设计及安装中几个问题探究
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摘要：笔者结合工作实践，就某高尚住宅小区设计为例，谈谈对该项目的备用电源设计中几个问题的思考和对设备选用的一些粗浅的看法。
一、项目基本概述
该小区规划用地180000m2，地上建筑约350000 m2，地下建筑约80000 m2，设计内容包括住宅、综合楼、商业中心、酒店、幼儿园等，区内最高建筑为28层住宅，属一类民用建筑。电气设计范围包括：高低压配电系统、住宅照明配电系统、消防及火灾自动报警系统、防雷与接地系统、电话电视系统、保安监控系统等，项目按一次规划和设计，分期实施。
本设计按一级负荷，应满足二路电源供电。按规范要求，二路电源不能同时故障，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏，笔者认为，对于二路电源的要求，过于严格但不现实，第一、如果两个区域变电站均接于同一高压供电线路，若此线路故障，岂不同时停电。第二、进入建筑物或用户的二路电源都接入同一配电室，若配电室高压配电柜联络母线柜出现故障，波及二路进线的母线，此时也会发生供电全部失电。笔者走访了当地供电部门，供电部门表示，本地为县级地区，规划中并没有严格的双电源的线路规划，多年来，当地运行经验表明，如供电线路检修、拉闸限电等时常发生，当发生大面积停电，两路电源均存在发生停电的可能，即使设计为两个电源，也是形式上满足，并不是真正意义上的满足要求。因此，结合实际情况，本设计常用电源为市电，备用电源取自柴油发电机。
二、问题的提出
根据《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95以下简称《高规》）第9.1.1条的规定，“高层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟设备、火灾自动报警、漏电火灾报警系统、自动灭火系统、应急照明、疏散指示标志和电动的防火门、窗、卷帘、阀门等消防用电，应按现行的国家标准《供配电系统设计规范》GB50052的规定进行设计,一类高层建筑应按一级负荷供电,二类高层建筑按二级负荷供电。” 《高规》第9.1.2条规定， “一类高层建筑自备发电设备，应设有自动启动装置，并能在30S内供电。”也就是说，现行规范非常明确，如设计中选择自备发电设备作为备用电源，发电机负荷应必须满足高层建筑的上述规定的要求。
问题1、小区地下室排水泵电力负荷是否可以理解为重要负荷，计算备用发电机负荷时是否考虑？
《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92第 3.1.2条 民用建筑中常用重要电力负荷的分级表3.1.2的规定中，高层普通住宅的客梯，生活水泵电力、楼梯照明划分为二级负荷，而高层住宅地下室的排水泵（雨水、污水）均未列入，因此，既不属于二级，也不属于一级特别重要负荷，只能按三级负荷考虑，依照3.1.11条规定，三级负荷对供电无特殊要求，基于此，设计中如何考虑？分析如下：该高层住宅小区所处位置西北边为山区丘陵地带，雨水汇水面积较大，东侧城市道路由于市政排水设施不畅，在雷电暴雨季常出现水浸的现象。现回顾一下广州市老城区的情况，因老城区的市政排水设施陈旧，曾发生受到暴雨袭击后，大量雨水涌入地下停车场，车辆被淹，高低压配电柜受损，造成大面积停电、停水，引发市民生活秩序混乱，一度社会影响非常之大。因此笔者认为，因项目有一定的特殊性，鉴于该片区的特点，考虑水浸时常发生，业主单位也非常担心发生广州的类似事件，如雷击停电，把担负地下室排水的潜污泵，列入“重要”负荷非常有必要，也非常现实。另外，设计中，也同时作好小区及地下停车场入口的排水设计，高水高排，尽可能地减少地下室排水泵的负荷。
问题2、对客梯、生活水泵电力负荷的设计思考
《民用建筑设计规范》JGJ/T16-92第 3.1.2条 民用建筑中常用重要电力负荷的分级表中，高层普通住宅的客梯、生活水泵电力、楼梯照明划分为二级负荷。依据第3.1.10条 ……在负荷较小或供电条件困难时，二级负荷可由一回路6KV及以上专用架空线供电。也就是说，如一回路电源满足要求，客梯和生活水泵电力可不在备用电源负荷考虑之内。
按规范规定，高层建筑中的消防用电，一类高层建筑应按一级负荷供电，为满足消防用电的需要，配备柴油发电机组，因自备发电机投资较大，又要占用一定的空间，还要考虑防噪声、防烟尘，又有储油箱，作防火设计等，又花钱又占地，最重要的是平时属于待命状态，而且基本上属于长期待命状态，平时花钱维护，只是当建筑发生火灾时才短时需要，而市电停电又同时发生火灾的几率更低，所以能否让备用电源在市电停电时同时兼顾客梯及生活水泵，让其发挥更大的作用？在国家规范中，对一级负荷别重要负荷应加应急电源，并严禁将其它负荷接入应急电源。本设计中不包含特别重要负荷，因此可以接入。如果本设计中包含特别重要负荷，是否可以？笔者认为，大容量柴油发电机可通过开关直接与市电变压器低压母线相连，这样，一旦市电停电，柴油发电机起动可通过低压配电系统保证电梯正常运转，保证生活水泵正常运行。
三、备用电源电力负荷的计算及方案比选
电力负荷是供电设计的依据参数，计算准确与否对合理选择设备、安全可靠与经济运行起着决定性的作用。
方案一：市电停电且同时发生火灾各防火分区的应急负荷选择计算。
本设计负荷计算内容包括：（1）消防控制室（2）消防水泵（3）消防电梯（4）防排烟设施（5）火灾应急照明及疏散指示标志(6) 电信机房(7)消防电源
经计算取6个防火分区中最大值，计算负荷P=410KW。拟选用500KW柴油发电机组。
方案二：市电停电无发生火灾应急负荷选择计算。
在第一方案基础上增加：（1）客梯电力（2）供水生活泵（3）排污泵，
经计算，计算负荷P=580KW。拟选用600KW柴油发电机组。
方案一与方案二的比较：
二个方案的柴油油箱、发电机控制系统、日常维护管理、设备安装费用基本相同，仅存在发电机设备差价，业主完全可以接受。
综上分析，经计算比较，造价分析和效益评价，笔者认为备用电源电力负荷考虑生活供水泵，客梯电力、排污泵是可取的。
四、备用电源选用与安装
（一）、柴油发电机组的选用
1、基本要求：随着社会的进步，人们对电气设备的要求起来起高，但最基本的选择理念还是具有安全性、稳定性、经济性和前瞻性。本人认为选用时要重点考虑防潮、防爆、防污染、节能环保、小型化和智能化。
2、技术参数与功能的要求
根据市场情况调查，现常用的柴油发电机组按自动化程度大致分三种。（1）普通型：具有手动操作和仪表显示功能；（2）具有自动保护和报警功能；（3 ）全自动化机组。其主要功能：自动维持准备运行状态、自起动和加负荷、自动停机、自动并车、自动补给、自动报警器和保护。按本项目设计的要求，必须具备15秒内走道恢复供电，保证应急照明、消防设备、电脑电源等供电。因此选择第（3）种符合技术要求。
3、按设备的安全性能和质量要求的选择
现常用的柴油发电机组，有很多品牌，有国产设备和进口设备，目前发电机这一领域，进口设备在电气控制系统方面有比较大的优势，因为机组的安装必须有一个很好的电气控制系统，这个系统与机组是配套生产的，技术先进的进口机组把微机技术和传感技术引入到控制系统，能达到自控目的，包括励磁、转速、温度、油压、油路状态、噪声测量等，因此，本设计推荐使用进口设备。
4、业主的意见和要求
设计前，笔者从当地供电部门和业主处了解到，该片区市电非常不稳定，大面积停电检修经常发生，业主要求备用电源必须安全和耐用，除考虑消防用电要求外，作为高尚小区，在停电时，备用电源要保证居民生活用水的不间断。
（二）、对发电机房的安装要求
发电机房属设备用房，设计中除要满足防火规范的要求外，还要充分考虑满足设备正常运行所必须的外部环境，具体如下：
1、必须具有足够的空间
通常设计中，机房的设计多数偏小，应经计算负荷后，按产品样本确定固定设备的基础尺寸、位置后确定，但要考虑设备日常维护、维修和安装的尺寸，如设备净高要求、过人通道和不过人通道的走道宽度外，还要考虑蓄电池和抽湿机的位置，消防设施的位置及入口门洞的尺寸等。
2、具备通风良好
进出风口必须要经过计算，保证空气能在室内完全循环，保持室内气温均衡，保证室内要没有滞留的废气。很多设计通风系统与机组联动，本人认为存在一些问题，如：在设备进场安装时，地下室的湿度非常之大，地面积水，墙壁挂水，根本无法满足设备的环境湿度要求，因此笔者建议通风系统视环境需要，随时可以启动，心要时增加抽湿设备，防止损坏发电机。
3、排烟要良好
要保证将发动机产生的燃油废气迅速排到户外，不能影响火灾自动报警系统的正常运行，在排烟管设置保温材料，保证机身温度等。
4、噪声控制
机组安装要有减震装置，如：要安装减震器。在进出口处和屋顶装设隔音板和吸音板，排烟系统安装消音器，要满足防噪音的有关规定。
5、油箱位置和安装
油箱间应独立设置，油管、阀门和配件的要求应在设计中说明，在施工中常常发现，施工单位按供水消防的要求随意安装，如：使用自来水管和供水用阀门等，与软管的连接处经常漏油等问题。
五、结束语
多年来，对于高层建筑电源选择和负荷分级是业内设计中一个比较有争议话题，设计人员应结合实际情况，选择合理方案；在设备选择的设计中，一定要与建筑、给排水、通风空调等专业密切配合，充分认识高层建筑消防的重要性，加强备用电源的设计深度要求，选择安全可靠的发电机组。
参考文献：
[1]白玉岷等著 低压发电设备的安装与调试机械工业出版社，2010.1
[2] 《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95。
[3] 《供配电系统设计规范》GB50052。
[4] 《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92