2021/02/16

【發電機設計】發電機及供油系統設計的注意事項(Generator Set & Fuel Supply System Design)

應急柴油发電機(Generator Set,香港一般簡稱“Genset”)主要用於重要場所,在緊急情況或事故停電後瞬間停電,通過應急发電機組迅速恢覆 並延長一段供電時間。那麽,發電機以及供油系統在設計時需要留意那些問題呢?

【典型發電機系統】

【典型發電機及配件】


A. 分開消防發電機和非消防發電機

在香港,發電機根據負載的類型分爲消防發電機和非消防發電機。消防處(FSD)一般情況下禁止非消防負載接駁到消防發電機。一般消防負載須用獨立的一台發電機做後備,其他非消防負載用其他的非消防發電機做後備。

考慮到的是停電時發電機的非消防負載不會影響到消防負載的供電。因爲若使用同一部發電機,假若接駁了(常常非故意)過多非消防負載,發電機啓動時會因負載過大而導致發電機轉速降低、電壓下降,影響到負載的正常運行。

由於上面的要求,在大型項目中,常常將消防發電機和非消防發電機分開設計,但在小項目中設計兩台獨立的發電機往往不切實際,因此如果非消負載要連接消防系統发電機,需要提交文件及計算于消防處,消防處在審查時,會考慮到整體消防安全、應急電源的可靠性和應急发電機的系統性能來做出最終決定。

另外,關於ATS的位置,這裏想强調一下。若消防发電機沒有連接非消防負載,ATS可設在低壓總掣房(Main LV Switchroom)或發電機房(Generator Room)。 非消防負載已連接到消防发電機上,而且已得到消防處批准,則ATS必須設在Generator Room。如下圖所示:


B. 主配電櫃MSB和消防應急配電櫃SSB之間的電纜/母線的防火要求

主配電櫃MSB一般都設置在低壓總掣房,而供電於消防負載的消防應急配電櫃SSB可以設置在低壓總掣房,也可設置在發電機房。由於消防負載的特殊性,提供于消防負載的電纜電綫必須使用防火電纜,而且對於不同的系統,消防防火電纜的標準及要求也不同。最新的香港電纜要求可參考消防處circular letter No.2/2017, 詳見鏈接:

https://www.hkfsd.gov.hk/eng/source/circular/2017_02_eng.pdf

由附件可以看出,發電機至消防配電櫃SSB的電纜必須爲跟隨以下標準:


發電機的進綫與主配電櫃MSB的進綫需要在消防應急配電櫃SSB前做changeover,那麽主配電櫃MSB和消防配電櫃SSB之間的電纜是否也需要防火綫?FSD也給了指引,如下圖所示,如果消防應急配電櫃與主配電櫃MSB相距較遠且不在同一間房,則中間的電纜/母綫則需要防火綫,如果在同一間房,則可與普通電纜一致,而不需要防火電纜。


C. 消防發電機注意事項(*非消防發電機也須要留意的事項)

1. 啓動時間*應急發電機組須能在冷卻的情況下起動,並能在起動程序啓動後15秒內提供達至最高額定基本負荷的電力。 

2. 提供應急電力於多棟建築:如有規定,每幢建築物均須設置獨立應急發電機。如發展項目建於平台上且有多幢住宅樓宇,上述規定可獲特別處理。在此情況下,應急發電機必須足以同時應付以下的基本負荷:
(i) 整個平台和1幢樓宇的所有消防裝置和消防員升降機;以及
(ii) 另外3幢樓宇的所有消防員升降機、出口指示牌和應急照明系統。
無論如何,1部應急發電機最多只可為4幢樓宇1個平台供電。假如應急發電機須接駁任何非消防裝置的負荷,須先得到消防處處長批准。

3. 燃料貯存 :發電機須配備燃料貯存系統,所貯存燃料須能供發電機持續滿荷操作不少於6小時

4. 預留空間*:須在發電機周圍保留足夠空間(不少於600毫米),以便維修和清潔。

5. 排風管道:如輸入及╱或排出空氣的管道並非完全建在發電機房內,而需經過毗連的隔室或單位,則管道的耐火時效須相等於發電機房或所經隔室的規定耐火時效,兩者以較大者為準。

6. 排烟管*燃燒後排出的廢氣不得對公眾造成滋擾,並須符合環境保護署(EPD)的指引和規定。

7. 啓動電壓*:如主電力供應在某一個或多個相位出現故障或電壓降至正常電壓70%以下超過1,應急發電機組須自動起動,而將全部負荷轉移到應急發電機的程序亦須自動進行。假如原動機未能起動,則須再次嘗試起動。

D. 其他注意事項

1. ATS自動轉換掣

應急配電櫃上正常進綫與發電機進綫之間的ATS必須要四極(4P),詳細可參考Blog:
“在失去市電供應後,發電機即時運作提供後備電源,但當市電恢復供應時,發電機不會即時停止運作,兩個電源電壓同時存在時,如果只是使用三極自動轉換下,兩個不同電源的中性線便會被接通,而且與接地線形成閉合電路,由於線路電阻極低,縱使在兩個不同電源之間出現0.1伏電壓差,兩組線路之間的中性線及接地線;亦會有大量電流循環而浪費,甚至燒毀中性線及接地線。”

2. 油缸:


依據香港法例的要求,安裝在柴油發電機底的油缸(機底缸)或者發電機房的日用油缸一般不會大於500升(500升柴油約為400千克),因為依據消防條例,凡大於500升油缸需以危險倉規格來安裝,包括燃油量計(電子式)、消防裝置及照明用具等,所有電氣性安裝必須用防爆級別,並每年進行一次FS251的安全檢查,而在提交FS251之前又必須提交WR2去機電工程署(EMSD)。若油缸不超過500L,則無特別要求要求。

如果柴油發電機組的油缸大於500升時,便要加設外置油缸,並以危險倉規格建造(要求嚴格好多)。一般會建造在柴油發電機附近,但由於消防條例限制了每層樓的燃油儲存量(不超過2500L),在本地油缸仍未滿足需求時,便會再加建地底油缸來供應燃油。若油缸與發電機日用油缸不在同一層,或距離較遠,則需要油泵來給日用油缸供油。

3. 油缸房及油喉:

日用油缸或機底油缸由於不超過500L,因此不需要獨立油缸房。外置油缸房由於要符合消防條例,應該遵守FSD關於Cat. 5 Class 3 DG的要求(Link):
外置油缸房則需要注意以下幾點:
1. 只限存放屬於Cat. 5 Class 3 DG危險品的燃料。
2. 油缸房圍牆及出入口門至少做到2小時及1小時防火要求
3. 油缸房的門應self-closing and opened in the direction of egress
4. 門檻(door curb)的高度至少有300mm,保證即使所有燃料溢出,仍能堵截在燃料缸室內。
5. 須有足夠的自然通風設施,否則應裝置機械通風系統。
6. 同一樓層的油缸房的燃料總存量不應超過2500L
7. 若是住宅樓宇,30米以上不可以建油缸房
8. 如連續兩層均設有燃料缸室,其位置不得直接重叠
9. 所有電線須為礦物絕緣銅套電纜,並在需要時以工業類索頭連接及厚身電線導管保護。

連接外置油缸至日用油缸之間油喉需要注意:
1. 建築物內鋪設喉管或喉管穿過不同樓層。
2. 喉管應盡量安裝在外牆,以便達到自然通風的效果。
3. 假如喉管必須安裝在室內,則必須:
(i) 安裝機械式通風系統做到5 ACH
(ii) 須裝設易燃氣體探測器,當通風系統失靈時偵測在管道內所積聚的易燃氣體;
(iii) 所有在危險範圍的電力配件或裝置均須符合BS EN 60079(防爆標準);
(iv) 主喉管不得妨礙走火通道,並須包藏於具有至少4小時防火外殼內;
(v) 須裝設檢修門/窗,以便檢查及維修管道;
(vi) 須實施良好的管理措施,定期進行檢查及預防性保養
(vii) 須安裝高位及外溢警示裝置,以偵測及控制溢漏;
(viii) 須安裝手動操控掣,以停止燃料泵系統的運作;
(ix) 須把滿溢回收喉管接駁到貯存缸;
(x) 須安裝泄漏感應器,偵測燃料的泄漏;
(xi) 須在管理處安裝緊急停止掣,中斷向燃料缸及燃料喉管的燃料供應。

由此可見,如果油喉安裝在室内的話,設計要求以及安裝成本會多很多,不過香港的建築師都不喜歡把油喉暴露在室外。最好的方法就是盡量把油喉的路綫隱藏在室外而且不易看到的地方。

4. 緊急停止入油閘:


發電機房外會設置一個把手,以鋼纜連接供油油喉的閘掣,用以在柴油發電機起火時,也可以在房外切斷燃油供應。只要打破玻璃,然後用手一拉,發電機便會因油路被切斷而停止運作及停止為火勢提供燃料。


5. 導致發電機啓動原因:


情況一(無火災時):
a. 緊急電源進綫端的失壓繼電器發生缺相
b. 失壓70%以下(消防發電機-消防官不會收貨使用85%型號)
c. 來電總掣跳脫導致失壓
d. 供失壓繼電器的熔絲燒毀(失壓繼電器故障)
e. 索掣/控制線路失靈/故障
f. 中性線燒毀引致相位移也可能引致發電機啟動
g.人為錯誤

情況二(有火災時):
首先明確火災不是發電機啓動的直接因素,火警發生不一定會引致發電機啟動。因爲只要有市電存在,消防系統仍會正常運行。而導致發電機啓動的其中一個可能性是正常電線路被火燒毀,而引起各種短路,致使來電總掣跳脫,使緊急用電失去供應,發電機便會啟動。一般會以電壓訊號為基礎設計,部份有特別需求會經BMS或PLC的系統,視設計而定。

結語:


最後想講,關於香港消防條例,只是消防設備的最低基本規格,且會因應消防官在現場環境的考慮來提高規格之要求。有關發電機及油缸容量的計算,我們會在以後的文章中做詳細介紹。

1 則留言:

  1. 請問?上司安排我經常多點巡查,我想問主要查什麼?

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