【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）。 若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幢樓宇和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秒，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：

http://lifelectrical.blogspot.com/2018/03/automatic-change-over-contactor-with.html

“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。