後備電源 - 柴油發電機 Generator / Genset

柴油發電機

緊急發電機的測試保護系統及驗收方法

發電機的計算

        依據香港法例的要求，安裝在柴油發電機底的油缸(機底缸)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)。

        優質柴油發電機一般容許承受過載 110% - 15分鐘以上 及 150% - 1分鐘以上。

測試
        在測試時，分別是：

        不帶負載測試 (No Load Test) - 只是在無負載情況下的例行測試，把柴油發電機起動並運行一段時間。

         帶負載測試 (On Load Test) - 需要有帶有負載來讓柴油發電機起動並運行一段時間，在不重要的電力系統會直接使用緊急電源掣櫃來作測試，但在較重要的金融中心或伺服器的緊急電源便不可能這樣做，測試承辦商會帶來模擬負載 (Dummy Load)來進行測試。

控制器
        不同品牌的控制器也會有微細分別，主要也會有停機 (OFF)、手動起動 (Manual Start-up) 及 自動控制 (Automatic)。一般來說：停機及手動起動也會按動按鈕數秒後才有動作，以防因誤觸按鈕而起動或終止發電機。

        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，一般也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，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。而發電機動外會設置一個把手，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。

        柴油引擎基本上跟商用車輛的引擎沒有分別，因此在保養上近乎沒有分別，檢查水箱冷卻水及雙油，以偈油尺檢查偈油，定期更換偈油，量度畜電池電壓及充電機狀況等.......

柴油發電機組常識
        柴油發電機組由柴油機(Diesel engine)，三相交流無刷同步發電機(a.c alternator)、控制箱(Control pannel)、散熱水箱(Radiator)、燃油箱(Fuel tank)、消聲器(Silence)及公共底座(Base)等組成。

柴油發電機組屬私人後備發電的供電設備，是一種小型獨立的發電設備，以柴油機作動力來源(power unit)，聯結同步交流發電機(ac alternator)產生電力供使用。柴油機的飛輪殼(Flywheel housing)與發電機前端蓋的軸向採用直接連接構成一體，並採用圓柱型的彈性聯軸器由飛輪(Fly wheel)直接驅動發電機，柴油機的曲軸與發電機轉子必須要在規定的範圍內。
柴油發電機組中柴油引擎的最大功率受零部件的機械負荷和熱負荷的限制，因此，需規定元件連續運轉(cont. rating)的最大功率，稱為額定功率，交流同步發電機的額定功率是指在額定轉速下，長期連續運轉時，輸出的額定功率。
發電機運轉前檢查
一) 外觀檢查：引擎外部是否有損，缺件，螺絲是否鬆動，發電機輸出線或控制線是否損傷鬆動。
二) 燃料系統：
1) 燃油量是否足夠，配線配管是否有沒有漏油或管件鬆動(等)，排除燃油系統中的空氣。
2) 潤滑系統：引擎潤滑油是否足夠？新引擎或大修後重裝的引擎在最初運轉 50 小時
     必須實施下列各項保養：
a) 引擎潤滑油更換(偈油)。
b) 引擎滑油濾清器更換(偈油隔)。
c) 引擎柴油濾清器更換(油隔)。
d) 氣門閥間隙的檢查調整。
e) 引擎外部螺絲的檢查。
3)  冷卻系統：冷卻散熱器的水量是否足夠？添加防鏽劑。
4)  蓄電池：蓄電池的電解液是否在正常液面？電壓是否正確?接頭有無鬆動？
5)  充電機是否正常運作？
6)  排氣系統：消音器有無破損、排氣管按裝是否牢固。
7)  機組四週不可存放易燃物及雜物。
8)  發電機室之通風是否良好。
9)  閒雜人等勿隨意進入機房。
10) 發電機運轉中突然停機

 常見故障：
    1.燃料不足(柴油不足 - 運行時間過久或因上次使用後未有補回足夠數量)
   2.水溫升高(水箱缺水 - 日常保養不足或運行期間喉路損毀)
   3.室溫升高(通風不良 - 可引致效能下降)
   4.機械故障。

優點：
發電機產品發展已經相當成熟
保養費用較低。
連續發電時間長。
可以並車運行。

缺點：
起動時間長。
氣溫太冷可引致起動失敗。
需要數秒時間起動及十數秒後才能提供穩定電源供應。
嘈音大 (聲音污染)。
有害氣體排放 (空氣污染)。
偈油需專人處理 (如泥土受污染，該處50年內吋草不生，舊偈油亦可能含重金屬)。
需要考慮燃油運輸。
保養不足可以引致發電機輸出不足。
隨時日老化可引致發電機輸出下降。
發電機不能瞬時追隨大用電量負載的變化，可會引致短暫過壓或失壓，甚至令發電機停止運作。


例式

發電機發電量 400kVA
功率因數 0.8
輸出電壓 380V
功率 400kVA x 0.8 = 320kW
輸出電流 = 400kVA x 0.8 / 380 / 1.732 = 486.2A

香港發電機電壓
民用發電機 220/380V - 一般住宅及商業用戶
發電機 240/415V - 香港鐵路
工業用發電機 11000V - 貨櫃碼頭
發電廠用發電機 11000V - 中電及港燈
外國發電廠用發電機 22000V - 24000V


發電機的並聯使用

        目前亞洲最大型的單一發電機安裝在香港南灣隧道，當然也不一定以單一發電機來提供高額電流需求量，方法便是用同步器(Generator synchronizer)來完成多部發電機並聯運行發電，不過同步的發電機數量愈多，也意思著成本愈高，在同步供電掣櫃的要求也不同，發電機或供電電路上的故障考慮也特別重要(Fault Level)。

起動失敗(引致效能下降)原因

1) 供油系統出現問題，引致油路不暢順。

2) 油隔不清潔，引致油路不暢順。

3) 空氣過濾器太久未有更換，引致空氣進入燃燒室不暢順。

4) 機油太久沒有更換(可以引致散熱出現問題而損毀引擎內部組件)。

5) 散熱水箱水位不足(可以引致散熱出現問題而損毀引擎內部組件)。

6) 散熱風扇未能有效運行(可以引致散熱出現問題而損毀引擎內部組件)。

7) 天氣氣溫過冷，內置發熱線未能有效預熱引擎。

8) 控制線路(控制器)出現問題。

9) 外部控掣線路未有重置或鎖死發電機，引致未能正常起動。

汽油與柴油的差異

汽油沸點低，容易汽化和點燃，因此使用火星塞的點燃方式，注入空氣後，使空氣跟汽油混合形成可燃的混合氣體，在火星塞點火後，便在內燃機(引擎)的氣缸內產生爆炸，推動活塞動作；而柴油的比重值比汽油高，不易點燃和汽化，但柴油在高溫和高壓的環境下，會產生自燃溫玩象，因此柴油機採用壓縮空氣的辦法提高壓了和溫度（壓縮比比汽油機高）使壓縮空氣溫度超過柴油的自燃溫度，這時注入柴油，柴油經短暫混合後，便會在內燃機(引擎)的氣缸內產生爆炸，推動活塞動作。

點燃

點燃其實與可燃溫度沒有直接關係，有一個專門的詞語，可以用來解釋點燃的難易程度，叫做閃點。定義：閃點，是在規定的試驗條件下，使用某種點火源造成液體汽化而着火的最低溫度。閃燃是液體表面產生足夠的蒸氣與空氣混合形成可燃性氣體時，遇火源產生短暫的火光，發生一閃即滅的現象。閃燃的最低溫度稱為閃點。

常壓下：汽油的閃點範圍：-50～-20℃，柴油的閃點在55℃以上 （國標）。

由於汽油接觸空氣後很容易揮發，閃點低，所以遇到明火便很容易被燃點起火，而柴油接觸空氣後不易揮發，閃點高，遇到明火不易被燃點。如果在盆子中倒上點汽油，往裏扔個煙頭，最大的可能性是煙頭被汽油淹滅，如果再等上一段時間（太陽照射着最好），等汽油氣體與空氣混合後，你在旁邊即使吸煙，也可能把盆子中的汽油引燃。加油站中「禁止吸煙」的牌子是必須遵守的。

外國亦有案例：一名女子在為自己的汽車加油時，由於當時氣溫低及乾燥，她正好穿上的尼龍外衣因為磨擦而產生靜電跳火，在油缸位置即時起火。

在油站禁止便用手提電話也有原因：

但並不表示柴油危險性較低：

在2012年11月22日夜晚九時多，一輛客貨車沿著青沙公路往沙田行駛，去到尖山隧道收費廣場時，撞向一個無人當值的隧道收費亭，司機被損毀車輛夾著之後著火，客貨車司機被困車內，消防接報到場，開喉灌救，並和救護員合力將他救出。唯他已經全身燒焦，要用毛氈覆蓋，當場證實死亡。其後召喚吊車將客貨車吊走，警方正調查意外的原因。

客貨車被嚴重焚毀，消防繼續射水降溫，整輛車燒到變黑，車頭凹陷爛掉。被車撞到的收費亭亦嚴重毀爛。

本人正好在那裡上班，幸運的是正在休班時間。


應急發電機的詳細安裝規格

危險倉指引

DO's and DON’Ts for Siting and Design of Fuel Tank Room for Emergency Generators

DG Sample 205

DG Sample 206

應急發電機的燃料缸室選址及設計應該注意的事項

最低限度之消防裝置及設備守則 與 裝置及設備之檢查、測試及保養守則

應急發電機的詳細安裝規格文件 NP105及NP105A，需要向消防署索取，因為在消防署網頁也不會找到。

文件中一句重要性說明

This document is for reference only. Detailed fire safety requirements will be separately
issued subject to the result of on-site assessment.
本文件只作參考。詳細的消防安全規定會視乎現場評估的結果而另外發放。

結語 : 香港消防條例，其實並非消防標準，而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。

更新於2022年2月6日

在08至09年左右，荔枝角某電訊公司的機樓，因大廈電力系統故障而終斷電力供應，發電機因此而運行，但在運行十多個小時後便出現不正常供電，發電機的聲響出現斗動，同時螢光管開始閃爍，換言之發電機隨時可能停止運作，還好當時機房內溫度不算太高，突然有人想到把其中一台電腦房冷氣機關閉，總電流量下降20安培，就像奇蹟一樣，減少了這20安培後，發電機供電回復正常，各人總算是鬆一口氣，但仍然擔心發電機會突然死亡，就這樣捱過了超過24小時，大廈供電終於回復正常。

賽後檢討

原來這台發電機在安裝十多年以來，從來沒有進行保養工作，它能夠起動及運行已經是奇蹟中的奇蹟，更何況能運行這麼久的時間。

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