《超限高层建筑中柴油发电机组电压等级的选择》技术研讨会总结

王金元 （中国建筑东北设计研究院有限公司，辽宁 沈阳 110003）

超限高层建筑中柴油发电机组电压等级的选择，在国家电气设计规范中尚属空白，设计无据可依。此类问题需深入探讨，力求在行业内达成共识。因此，中国建筑学会建筑电气分会在2010年年会上提出下列3项议题，与会的理事对议题进行了充分研讨，并有43名理事投票表达了自己观点，现整理总结如下：

议题1： 建筑高度为300m及以下时，应采用低压柴油发电机组。

1） 如果超限高层建筑内有大型数据中心，机房装机容量为每平米800kW～1500kW之间，容量很大。当采用低压柴油发电机组不能满足技术要求时，即使建筑高度低于300m也应采用高压柴油发电机组。

作者注：由于数据中心机房每平米用电量很大，如选用低压柴油发电机组，单台容量受限，台数必然很多，并车受限，技术上不合理，故多选用高压柴油发电机组。

2）应根据负荷电流距确定柴油发电机组电压等级，无需对此做出规定。

作者注：确定柴油发电机组的电压等级，就是在满足规范要求的前提下，根据不同型号不同规格的电缆在传输不同电流值时，所能达到的最长距离，这是研究此问题的基础。无需对此问题规定，如何能合理选择柴油发电机组的电压等级呢？

3）应兼顾水平传输距离，建筑高度设定为250m为宜。

作者注：根据附表1、表2可知，0.6/1kV交联聚乙烯电力电缆最大传输长度可达500m及以上；630A密集型封闭母线槽最大传输长度可达500m及以上，800A、1000A可达430m。通常超限高层建筑的低压传输干线是由电力电缆+密集型封闭母线槽组成，综合考虑传输干线长度为450m。由油机房或变电所至配电小间或竖井的水平距离如为150m～200m, 则垂直距离就为300m～250m。

4）同意将建筑高度界定为300m，但是“应”改为“宜”。

5）28人投了赞同票。

综合上述意见可得出下列结论：

（1）除数据中心大楼外，建筑高度在250m～300m时，应选择低压（0.4 kV）柴油发电机组。

（2）建筑高度在250m～300m时，宜选择低压（0.4 kV）柴油发电机组。

议题2：建筑高度为300m～400m之间时，宜采用0.4 kV柴油发电机组或10 kV柴油发电机组。

1）尽量少用中压油机，因其对维护操作人员要求很高，代价较大。

作者注：因国内的超限高层建筑和大体量建筑逐年增多，仅采用低压柴油发电机组供电，技术上已很难满足要求，虽然采取一些特殊措施可以达到目的，但是经济性并不合理。建筑高度在300m～400m之间的建筑物应根据工程具体情况进行技术、经济比较确定供配电系统方案。

当建筑高度为300m～400m之间时，根据线路压降计算可知，在相同的电压降前提下，如果加大电缆的截面或降低电缆的承载电流都可以增加传输距离。采用这种方法进行低阻抗传输，技术上也是可行的。例如：计算电流为600A，选用1000A的密集型母线槽最大传输距离可达590m，也可满足传输要求。但是，经济合理性降低。

如果采用10 kV柴油发电机组，变压器仍采用原有变压器的供配电系统方案，10 kV机组与0.4 kV柴油发电机组相比（相同容量）初投资增加约25%；而10kV线路与1kV线路相比初投资降低约90%（10kV线路采用耐火电缆，1kV线路采用母线槽），线路损耗降低约90%。选用10 kV柴油发电机组总投资略有增加，但是，线路损耗却大幅降低。从节能降耗的角度看，是值得推广的。

2）建筑高度超过300m时，应通过技术经济比较确定柴油发电机组的电压等级。

作者注：此观点无疑是正确的。如前所述，建筑高度为300m～400m之间，经技术经济比较，采用0.4 kV柴油发电机组或10 kV柴油发电机组技术上均可行，投资也差不多。因此，如议题2表述更清晰明确了。

3）30人投了赞成票。

综合上述意见可得出下列结论：

建筑高度为300m～400m之间时，可采用0.4 kV柴油发电机组，亦可采用10 kV柴油发电机组。

议题3：建筑高度为400m及以上时，应采用10 kV柴油发电机组。

1）宜采用分区供电方式，低区采用0.4 kV柴油发电机组，高区采用10 kV柴油发电机组。

作者注：这种供电方式是可行的，只是维护管理和备品备件略显麻烦。

2）采用0.4 kV柴油发电机组，配升压变压器和降压变压器组成供配电系统。

作者注：这也是可选方案之一，但投资较大。采用专用变压器长期不用，使用前要测接地电阻和绝缘；用于消防负荷的应急供电不太方便。

3）消防负荷采用10kV柴油发电机组过于复杂，可靠性降低。

作者注：这是一个实际问题，如果采用10 kV柴油发电机组通过变压器供电，当市电停电转入柴油发电机供电时，操作时间满足不了30s的要求。这一问题即使是《高层民用建筑设计防火规范》的编制者也没有考虑到。因此，应尽量缩短操作时间并作如下操作：

（1）对于超限高层宜在火灾初期启动柴油发电机组，并空载运行热备用；

（2）油机与市电回路设置备自投。

4）议题3中，“应采用10 kV柴油发电机组”的“应”改为“宜”。

作者注：由于有上述多种方案可选，“应”改“宜”是正确的。

5）柴油机可放置于屋顶，解决好油路即可。

编者注：此处是国家防火规范的空白点，没有明确的规定。各地消防建审部门掌握的尺度也不同。柴油发电机设置在屋顶不仅仅是“解决好油路即可”的问题，还有许多建筑、结构方面的防火设计。另外，柴油发电机设置在屋顶经济性并不好，从基础开始梁板柱都要加大很多，投资可能比采用10 kV柴油发电机组还大。因此，把柴油发电机设置在屋顶应权衡利弊，需征得消防部门的同意和认可。

6）24人投了赞成票。

综合上述意见可得出下列结论：

建筑高度为400m及以上时，宜采用10 kV柴油发电机组。

通过对上述议题的研讨，与会理事各抒己见，从不同角度提出问题和解决问题，使所讨论的议题更加深入，更加清晰。对今后正确选择柴油发电机的电压等级提供了依据。本文中的“编者注：”因个人技术水平所限，出现错误在所难免，望广大同仁斧正。

附录：各种低压配电线路的电压损失计算

由于柴油发电机组电压等级的选择关系到技术、经济的合理性，如何正确选用是亟待解决的问题。影响柴油发电机组电压等级选择的因素主要有下列几个方面：

—— 传输线路的长度。

—— 传输线路的类型，如：密集型封闭母线槽、空气绝缘型封闭母线槽和电力电缆。

—— 线路传输电流的大小。

—— 负荷功率因素（附表中取0.8是基于消防动力负荷多为0.8）。

除考虑上述因素外，还要遵循供配电系统末端电压质量应满足380V±5%的要求。基于这一原则，计算各种低压配电线路的电压损失如表1～表3所示：

表1 0.6/1kV交联聚乙烯电力电缆的最大传输距离

2.矿物绝缘电缆的安装方式采用单芯一字排列（F）方式。

3.终端负荷用电流矩IL(A·km)计算。

4.电缆采用铜芯电缆的环境温度均35℃。

表2 密集型母线槽传输距离

空气绝缘型 负荷功率 油机输出 末端 额定电流le le·80%时母线槽 因数 电压 电压 时最大传输 最大传输（A） （cosψ） （kV） （kV） 距离（m） 距离（m）500 0.8 0.4 0.36 280 350