刘涛
湖北建科国际工程有限公司 湖北省宜昌市 443000
摘要：随着我国经济的快速发展，超高层建筑越来越多，由于其建筑体量大、功能复杂、用电负荷大、供电距离长，为保证消防负荷及其它重要负荷用电，需要设置柴油发电机作为备用电源。本文就对超高层建筑柴油发电机组电压选择的有关内容展开分析，以供参考。
关键词：超高层；建筑；柴油；发电机组；电压；选择
1应急电源需要保障的负荷分析
在已经设置柴油发电机组的项目中，一般消防部门审图要求项目中的消防负荷用柴油发电机保障，消防负荷有消防水泵、消防电梯、消防风机、火灾疏散电梯、自动灭火系统、火灾自动报警系统等。本项目中其他非消防的重要负荷有安防系统重要弱电机房、大厦楼宇自控系统、地下室潜污泵、部分区域的公共照明和部分高速客梯等设备用电。地标性超高层建筑，除了必须保证消防设备的可靠供电，还要充分考虑对大厦的众多特别重要负荷的运行保证。
2通过电压质量分析10kV发电机组使用的必要性
作为可靠的应急电源，电压质量是其中以个重要指标。正常情况下，用电设备端子处电压偏差允许值(以额定电压的百分数表示)宜符合下列要求：
(1)一般电动机为+5.0%。
(2)电梯电动机为+7.0%。
(3)照明：室内场所为+5.0%；对于远离变电所的小面积一-般工作场所，难以满足上述要求时，可为+5.0%、-10%；应急照明、景观照明、道路照明和警卫照明为+5.0%、-10%。
(4)其他用电设备，当无特殊规定时为+5.0%。一般情况下，柴油发电机供电时为保障动力照明设备的正常运行，电压偏差需要控制在+5.0%以内。对于大部分民用建筑不难实现，但是对于超限高层，其规模体量大，供电距离长，是否能实现必须要复核计算。超高层建筑中，通常将发电机组设置在-1F或1F，如发电机组设置在1F从自身合理性来说是较好的，设备运输、排烟、进排风、燃油的输送等比较方便，但是1F一般是建筑中最重要的楼层，商业价值高，一般甲方不会允许柴发设置在1F。设置在地下室的发电机组除要考虑机组的设备运输、进排风、排烟、噪声等因素外，距离核心简的距离也需要斟酌，尤其是低压柴油发电机，若距离过远，电压降很可能超过规范要求。通常对于高度不超过200m的超高层建筑，发电机组的电压等级基本上是以0.4kV为主，主要有以下几个原因：
(1)0.4kV发电电源与负荷使用的0.4kV正常电源切换相对较简单，且不需要再配置高压保护装置及降压变压器，电源的可靠性要相对高些。
(2)0.4kV发电机组造价要明显低于同等容量的10kV发电机组。
(3)如果面对供电距离偏长会造成供电压降增大这一不合理的情况，一般通过适当加大配电线路截面，还是能从技术上、经济上满足要求。但是这种情况对于250m以上的超限高层建筑来说就不同了，随着发电机组供电距离的进一步加大，带来的压降也会进一步增大。0.4kV电源的供电半径一般不宜大于250m。要注意的是，这里所指的250m是指配电干线、支线叠加后的线路长度，而不是电源至用电点的直线半径距离。由于受建筑通道的影响，通常实际线路敷设的距离会比供电距离更长，因此假设对于一幢建筑楼层高度超过250m的超高层建筑，即使不计人支线的距离，考虑到柴油发电机组未必贴邻核心筒，以及管井并不上下对正可能存在转换等因素，其干线最远配电距离会达到300m甚至更远，这就超出了0.4kV合理供电范围。假如通过大幅增大配电线路截面来降低电压降，甚至通过调高发电机组出口端的电压值来抵消压降的损失，理论上似乎可行，但实际上会存在不少问题，大幅增加配电线路截面会造成投资成本的增加，线路截面增加导致设施占用竖井空间增大；提高发电机组出口端的电压值对于满负荷运行的远端负荷尚可行，但对于近端负荷或只有少量负荷运行时可能就会造成负荷端输入电压值的升高，继而影响设备的正常运行。
3超高层建筑应急发电机电压等级选择分析
1)柴油发电机配电干线距离在250m以下时，建议选择低压0.4kV柴油发电机。2)柴油发电机配电干线距离在250~400m时，选择低压0.4kV还是高压10kV柴油发电机，要经过技术经济比较确定。3)柴油发电机配电干线距离在400m以上时，一般选择10kV柴油发电机组，或采用低区0.4kV发电机高区10kV发电机。超高层建筑使用不同电压等级发电机组的方案比较如表3所示。通过表3，可定性比较柴油发电机配电干线距离超过250m的超高层建筑使用不同电压等级发电机组的优缺点。此外，还可以进行经济性的比较，如表4所示。
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采用10kV发电机，须采用降压变压器，而降压变压器是冷备用还是与常规市电变压器兼用，如果采用冷备用是否需要提供市电励磁电源；以及10kV发电机接人主接线形式等，这都和造价密切相关，上述表格仅仅是个定性的粗略比较，具体的造价及经济技术合理性需要明确主接线系统之后做详细分析，但基本上可以得出这个结论，即对于柴油发电机配电干线距离超过250m的超限高层，采用低区低压0.4kV高区高压10kV柴油发电机或全部10kV方案比较合理。
4结语
总而言之，随着国内超高层建筑的增多，对于不同高度、不同体量的超高层建筑，如何选择合适的柴油发电机组，选择的依据是什么，带来的影响如何，这些都是有关工作人员需要不断深入探讨的问题。
参考文献
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[2]刘军，王晓军.柴油发电机组选择探究[J].建筑工程技术与设计，2017，(13)：5875-5875.
[3]卢庆澔.民用建筑中柴油发电机组的选择与机房设计[J].建筑工程技术与设计,2020,(27):4436.
作者介绍：
刘涛（1987.03.01），性别：男；籍贯：湖北鄂州；民族：汉；学历：大学本科 ；职称：电气工程师；职务：建筑电气设计；研究方向：民用建筑电气设计；单位：湖北建科国际工程有限公司。