智能建筑电气技术１９
Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ２０Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２００７ Ｖｏｌ．１ Ｎｏ．１
式同步交流发电机。
柴油发电机的自动化功能的选择：遥控、遥信和遥测性能。
机组的使用环境条件：机房冷却、通风系统的设置。
２ 柴油发电机组的系统设计
２．１ 柴油发电机组常用功率和备用功率的区别
２．１．１ 备用功率（图１）
市电断电时提供备用电源，市电供电可靠，８０％负载运行，每年运行时间２００ｈ，某些制造厂商用于高峰期功率补偿几乎无过载能力。
故在设计时，过载能力需考虑，更多的设备成本，较高的运行成本及加大的维护工作量。
２．１．２ 常用功率（图２）
主要用于无市电供电场合，或市电不可靠但供电要求可靠性高的场所。
可连续使用，７０％负载运行，每１２ｈ允许１ｈ１０％过载，每年运行时间负载 ＞ １００％不允许超过５００ｈ。
２．２ 柴油发电机组容量计算方法
柴油发电机组与 ＵＰＳ 组成的电源系统，对供电安全要求较高的数据中心正在被广泛采用，该系统不但要求柴油发电机组自动化程度高，更要求交流同步发电机必须适应 ＵＰＳ 这一非线性负载的特性，使其在无市电的情况下保证 ＵＰＳ 对负载可靠供电；柴油发电机组的容量大小，除要满足ＵＰＳ计算负荷需要外，还必须进行电动机启动时的电压降校验，即启动任一电动机时，其端子容许电压降应在规定范围之内。
２．２．１ 按照ＵＰＳ容量配置柴油发电机组
一般柴油机生产厂家要求，与ＵＰＳ 配套柴油发电机组的容量一般为 ＵＰＳ 容量的 ２ ～ ２．５ 倍。
而ＵＰＳ设计工作中负荷一般在 ５０％ ～ ８０％ 额定容量，这种情况下，发电机组发出的功率可能为额定容量的３０％左右。
这样不但造成发电机组的容量不能充分利用，增加了设备的投资，而且使发电机组更容易产生故障，降低了发电机组的工作可靠性。
综合各种因素，发电机组实际负载６０％以上额定负载的情况下工作，对柴油机最为有利。
关于在实际工程设计中ＵＰＳ与柴油发电机的功率配比问题在本章节中不再进行讨论，具体详见其他专篇。
２．２．２．按照常规综合负荷容量配置柴油发电机组现代综合建筑中，柴油发电机不仅作为ＵＰＳ的备用电源，而且要求作为建筑内特别重要负荷及消防负荷的备用电源。
在这种情况下，发电机容量不能只考虑ＵＰＳ的容量，必须兼顾其它特别重要负荷及消防负荷的容量，在特别重要负荷（包括ＵＰＳ）及消防负荷中，按照最大者确定柴油发电机的容量。
（１） 利用设备容量计算发电机容量：
Ｐ＝ｋ·Ｋｘ·Ｐｅ／η
式中：ｐ—自备发电机组的功率（ｋＷ）；
ｋ—可靠系数，一般取１．１。
Ｋｘ—需要系数（一般取０．８５－０．９５）；
Ｐｅ—总负荷容量（ｋＷ）；
η—发电机并联运行不均匀系数一般取０．９，单台取１。
（２） 利用最大的单台电动机或成组电动机起动的需要，计算发电机容量：
Ｐ＝（Ｐｅ－Ｐｍ） ／ηｅ ＋ Ｐｍ·Ｋ·Ｃ·ｃｏｓΦｍ（ｋＷ）
式中：Ｐｍ—起动容量最大的电动机或成组电动机的容量（ｋＷ） ；
Ｐｅ－总负荷容量（ｋＷ） ；
ηｅ－总负荷的计算效率，一般取０．８５；
ｃｏｓΦｍ －电动机的起动功率因数，一般取０．４；
Ｋ－电动机的起动倍数；
Ｃ－全压起动Ｃ＝１；Ｙ－△起动Ｃ＝０．６７；自耦变压器起动５０％抽头Ｃ＝０．２５；６５％抽头Ｃ＝０．４２；８０％抽头Ｃ＝０．６４。
（３） 按起动电动机时母线容许电压降计算发电机容量：
发电机母线上已接负荷的影响，发电机母线上的启动负荷应该等于已接负荷与电动机启动容量之和。
Ｐ＝Ｐｎ·Ｋ·Ｃ·Ｘｄ″（１／△Ｅ－１）（ｋＷ）
式中：Ｐｎ－造成母线压降最大的电动机或成组起动电动机组的容量（ｋＷ）
Ｋ—电动机的起动电流倍数；
Ｘｄ″—发电机的暂态电抗，一般取０．２５；
图１ 备用功率图２ 常用功率
智能建筑电气技术
Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ２２Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２００７ Ｖｏｌ．１ Ｎｏ．１
４．２．３ 机组自动启动第三次失败时，如有备用机组，程序控制系统应能自动将启动指令传递备用机组。
４．３ 机组的自动卸载停机
机组接到自控或遥控的停机指令，应能自动卸载停机，其停机方式应有正常停机和紧急停机两种。
正常停机步骤：切断主电路后空载运行５ｍｉｎ，切断燃油油路。
紧急停机步骤：立即切断主电路，切断燃油路和进气气路。
４．４ 机组的自动调压和调频
机组应能自动调整输出电压和频率。
４．５ 机组的自动保护
机组应有机油压力低、冷却水温度高、过电压、超速、短路、缺相等项保护。
４．６ 机组的自动补给
机组的自动补给共分三类：
第一类自动补给装置用于１级自动化机组，燃油、机油、冷却水的自动补给应能满足机组在无人值守的条件下连续（或累计）运行４ｈ。
第二类自动补给装置用于２级自动化机组，燃油、机油、冷却水的自动补给应能满足机组在无人值守的条件下连续（或累计）运行２４０ｈ。
第三类自动补给装置用于３级自动化机组，燃油、机油、冷却水的自动补给应能满足机组在无人值守的条件下连续（或累计）运行１０００ｈ。
４．７ 机组工作和不工作时均应能保持启动蓄电池处于满容量状态
４．８ 每台机组的平均故障间隔期
一级自动化机组的平均故障间期应大于５００ｈ。
二级自动化机组的平均故障间期应大于８００ｈ。
三级自动化机组的平均故障间期应大于１０００ｈ。
４．９ 机组的其它技术要求
４．９．１ 自动化机组应既能自控和遥控，又能就地手动操作；
４．９．２ 对于欠电压、低速（或低频）、机油温度过度等方面的保护装置可按需要选设；
４．９．３ 机组应具有自动计时功能。
５ 机组的使用环境条件
５．１ 机房冷却、通风系统（图４）
机房冷却、通风系统直接影响发电机组额定功率输出和长期安全可靠运行。
足够的进、排风面积，避免进排风短路、理顺空气流向，直进直出设计等，是机组运行的保障。
５．１．１ 发电机组冷却系统
散热水箱式冷却系统设计考虑因素：最高冷却温度、预期运行温度、功率衰减、冷却液膨胀体积、最低冷却液温度（保证正常启动和带载）、监视／安全停机、发动机制造商数据正确、散热水箱／冷却风扇数据正确、运行参数、对环境散、热机体加热器及冷却液流速等。
ａ．机组散热量计算
发动机燃油消耗：使用额定功率ｋＷ ，转换为Ｂ
ＴＵ
／ｍｉｎ＝（ｋＷ）×（５７）Ｂ
ＴＵ
／ｍｉｎ
假定柴油产生１４０，０００ Ｂｔｕ／Ｇａｌ热量，转换效率为３５％。
燃油消耗快速估算方法：
燃油消耗＝ ｋＷ×．０７（Ｕ．Ｓ．ｇａｌ）＝ｋＷ×０．０１８５（ｌ）
通常发动机散热通过液体－空气热交换冷却系统，大约为燃油消耗产生的热量 ２５％。
液体－空气热交换（散热水箱）为最普通散热器。
ｂ．其它散热量快速计算法如图５所示：
图５ 其它散热量快速计算法
５．１．２ 通风系统空气计算：提供发动机燃烧空气，带走机房热量， 提供发电机冷却空气，冷却发动机（通过散热水箱）。
空气流过系统时，产生较大的温升。
发电机组冷却系统的设计要求实际测算（制造厂商的数据仅供参考），不佳的设计难于使发电机组在高温环境下进行满负载运行（图６）。
Ｑ ＝ ｍｃｐ
式中：
Ｑ－排放热量，
图４ 机房冷却、通风系统
智能建筑电气技术。