新聞主題	柴油發(fā)電機組供電方式的安全講解

 

在柴油發(fā)電機組行業(yè)中，我們經(jīng)常遇到用戶(hù)詢(xún)問(wèn)應該使用何種供電方式？正確回答應該是使用TN-S供電系統。其實(shí)國際電工委員會(huì )（ IEC ）對此作了統一規定，常見(jiàn)供電方式分為T(mén)T系統、TN系統和IT系統，其中 TN 系統又分為 TN-C 、 TN-S 、 TN-C-S 系統?？得魉拱l(fā)電機公司在本文中為用戶(hù)詳細介紹電氣系統對該名詞的術(shù)語(yǔ)解釋和不同供電系統的作用。

 

○ TT——第一個(gè)符號 T 表示電力系統中性點(diǎn)直接接地；第二個(gè)符號 T 表示負載設備外露不與帶電體相接的金屬導電部分與大地直接聯(lián)接，而與系統如何接地無(wú)關(guān)。

○ IT—— T 表示是中性點(diǎn)直接接地； I 表示電源與大地隔離或電源的一點(diǎn)經(jīng)高阻抗與大地連接（I是“隔離”一詞法文Isolation的第一個(gè)字母）。

○ TN—— T 表示設備外殼接地，它與系統中的其他任何接地點(diǎn)無(wú)直接關(guān)系； N 表示負載采用接零保護。

○ TN-C——C 表示工作零線(xiàn)與保護線(xiàn)是合一的。

○ TN-S——S表示工作零線(xiàn)與保護線(xiàn)是嚴格分開(kāi)的，所以 PE 線(xiàn)稱(chēng)為專(zhuān)用保護線(xiàn)。

 

一、TT供電系統

 

通常稱(chēng)TT供電系統為三相四線(xiàn)供電接地系統。該系統常用于設備供電來(lái)自于公用電網(wǎng)的地方，建筑工地臨時(shí)用電較為常見(jiàn)。TT供電系統的特點(diǎn)如下：

（1）中性線(xiàn)N與保護接地線(xiàn)PE間無(wú)電氣連接，即中性線(xiàn)N接地與PE線(xiàn)接地是分開(kāi)的，因此設備的外殼與電源的接地無(wú)直接聯(lián)系。設備外殼是地電位，不會(huì )產(chǎn)生火花或電弧，因此較為安全。但當接地發(fā)生故障時(shí)，接地電流需流過(guò)設備接地電阻和電源中性線(xiàn)接地電阻R，回路阻抗較大，故障電流比TN供電系統小，降低了線(xiàn)路保護裝置的動(dòng)作靈敏度。該系統在正常運行時(shí)，不管三相負荷是否平衡，在中性線(xiàn)N帶電的情況下，PE線(xiàn)均不帶電。

（2）當設備某一相線(xiàn)發(fā)生絕緣損壞時(shí)，將導致設備外殼上帶電，此時(shí)若有人觸接中性線(xiàn)或與此中性線(xiàn)相連的設備外殼，都很不安全容易發(fā)生觸電事故。并且其余兩相線(xiàn)各對地電位將上升超過(guò)300V，導致絕緣設施因為高壓引發(fā)事故，所以這種供電系統必須特別注意合理配置高靈敏度的過(guò)流保護裝置。

（3）當火線(xiàn)與外殼相碰時(shí)，因為線(xiàn)路電阻很小，電壓U就幾乎全部加在兩個(gè)接地電阻（電源中線(xiàn)點(diǎn)接地電阻，保護接地電阻）上，按照接地電阻規程規定，這兩個(gè)電阻都不得超過(guò)4Ω（有些地區實(shí)際上要求不超過(guò)10Ω）。

（4）舉例說(shuō)明，27.5A電流可以使額定電流10A的熔斷絲熔斷（熔斷絲通過(guò)大于額定電流3倍以上才能迅速熔斷）切斷電源；11A電流可以使額定電流4A的熔斷絲迅速切斷電源，從而防止觸電事故發(fā)生。但是對于額定電流大于10A的汽油發(fā)電機組，27.5A短路電流就不能使熔斷絲迅速熔斷，這樣電阻都有110V的電壓，亦即所有與該接地裝置相連的汽油發(fā)電機組的金屬外殼對地都有110V電壓。當人體與設備金屬外殼接觸時(shí)，就容易發(fā)生觸電。這種系統只能在小功率范圍內使用，如功率不超過(guò)1kw的汽油發(fā)電機組采用TT供電系統是可靠的。

 

TT供電系統接地圖

 

TN方式供電系統這種供電系統是將發(fā)電機組的金屬外殼與工作零線(xiàn)相接的保護系統，稱(chēng)作接零保護系統。TN為三相四線(xiàn)制，TN-S為三相五線(xiàn)制。

 

1、特點(diǎn)

（1）一旦設備出現外殼帶電，接零保護系統能將漏電電流上升為短路電流，這個(gè)電流很大，是 TT 系統的 5.3 倍，實(shí)際上就是單相對地短路故障，熔斷器的熔絲會(huì )熔斷，低壓斷路器的脫扣器會(huì )立即動(dòng)作而跳閘，使故障設備斷電，比較安全。

（2）TN 系統節省材料、工時(shí)，TN 方式供電系統中，根據其保護零線(xiàn)是否與工作零線(xiàn)分開(kāi)而劃分為 TN-C 和 TN-S 等兩種。

 

2、工作原理：

在TN系統中，所有發(fā)電機組的外露可導電部分均接到保護線(xiàn)上，并與電源的接地點(diǎn)相連，這個(gè)接地點(diǎn)通常是配電系統的中性點(diǎn)。TN系統的電力系統有一點(diǎn)直接接地，電氣裝置的外露可導電部分通過(guò)保護導體與該點(diǎn)連接。TN系統通常是一個(gè)中性點(diǎn)接地的三相電網(wǎng)系統。其特點(diǎn)是發(fā)電機組的外露可導電部分直接與系統接地點(diǎn)相連，當發(fā)生碰殼短路時(shí)，短路電流即經(jīng)金屬導線(xiàn)構成閉合回路。形成金屬性單相短路，從而產(chǎn)生足夠大的短路電流，使保護裝置能可靠動(dòng)作，將故障切除。

 

TN-C方式供電系統它是用工作零線(xiàn)兼作接零保護線(xiàn)，可以稱(chēng)作保護中性線(xiàn)。

TN-S方式供電系統它是把工作零線(xiàn) N 和專(zhuān)用保護線(xiàn) PE 嚴格分開(kāi)的供電系統，即單相三線(xiàn)供電，三相五線(xiàn)供電。 TN-S 供電系統的特點(diǎn)如下。

（1）系統正常運行時(shí)，專(zhuān)用保護線(xiàn)上沒(méi)有電流，只是工作零線(xiàn)上有不平衡電流。 PE 線(xiàn)對地沒(méi)有電壓，所以發(fā)電機組金屬外殼接零保護是接在專(zhuān)用的保護線(xiàn) PE 上，安全可靠。

（2）工作零線(xiàn)只用作單相照明負載回路。

（3）專(zhuān)用保護線(xiàn) PE 不許斷線(xiàn)，也不許進(jìn)入漏電開(kāi)關(guān)。

（4）干線(xiàn)上使用漏電保護器，工作零線(xiàn)不得有重復接地，而 PE 線(xiàn)有重復接地，但是不經(jīng)過(guò)漏電保護器，所以 TN-S 系統供電干線(xiàn)上也可以安裝漏電保護器。

（5）TN-S 方式供電系統安全可靠，適用于工業(yè)與民用建筑等低壓供電系統。在建筑工程開(kāi)工前的“三通一平”（電通、水通、路通和地平）必須采用 TN-S 方式供電系統。

TN-C-S方式供電系統屬于臨時(shí)供電，例如在工地施工中如果前部分是 TN-C 方式供電，而規定施工現場(chǎng)必須采用 TN-S 方式供電系統，則可以在系統后部分現場(chǎng)總配電箱分出 PE 線(xiàn)， TN-C-S 系統的特點(diǎn)如下。

（1）工作零線(xiàn) N 與專(zhuān)用保護線(xiàn) PE 相聯(lián)通，線(xiàn)路不平衡電流比較大時(shí)，發(fā)電機組的接零保護受到零線(xiàn)電位的影響。 D 點(diǎn)至后面 PE 線(xiàn)上沒(méi)有電流，即該段導線(xiàn)上沒(méi)有電壓降，因此， TN-C-S 系統可以降低電動(dòng)機外殼對地的電壓，然而又不能完全消除這個(gè)電壓，這個(gè)電壓的大小取決于 ND 線(xiàn)的負載不平衡的情況及 ND 這段線(xiàn)路的長(cháng)度。負載越不平衡， ND 線(xiàn)又很長(cháng)時(shí)，設備外殼對地電壓偏移就越大。所以要求負載不平衡電流不能太大，而且在 PE 線(xiàn)上應作重復接地。

（2） PE 線(xiàn)在任何情況下都不能進(jìn)入漏電保護器，因為線(xiàn)路末端的漏電保護器動(dòng)作會(huì )使前級漏電保護器跳閘造成大范圍停電。

（3）對 PE 線(xiàn)除了在總箱處必須和 N 線(xiàn)相接以外，其他各分箱處均不得把 N 線(xiàn)和 PE 線(xiàn)相聯(lián)， PE 線(xiàn)上不許安裝開(kāi)關(guān)和熔斷器，也不得用大地兼作 PE 線(xiàn)。

通過(guò)上述分析， TN-C-S 供電系統是在 TN-C 系統上臨時(shí)變通的作法。當三相工作接地情況良好，三相負載比較平衡時(shí)， TN-C-S 系統在施工用電實(shí)踐中效果還是可行的。但是，在三相負載不平衡，必須采用 TN-S 方式供電系統。

 

TN-C-S供電系統接地圖

 

6、設備接地方式

保護接地適用于中性線(xiàn)沒(méi)有接地的電源供電系統的發(fā)電機組，對于電源中性線(xiàn)接地的供電電網(wǎng)中，保護接地有局限性。為了保護發(fā)電機組，使熔斷器等保護裝置可靠動(dòng)作，避免觸電危險，中性線(xiàn)接地時(shí)采用保護性接零。接地（earthing）指電力系統和電氣裝置的中性點(diǎn)、發(fā)電機組的外露導電部分和裝置外導電部分經(jīng)由導體與大地相連?？梢苑譃橹貜徒拥?、工作接地、防雷接地和保護接地。

設備接地示意圖

（1）工作接地

由電力系統運行需要而設置的（如中性點(diǎn)接地），因此在正常情況下就會(huì )有電流長(cháng)期流過(guò)接地電極，但是只是幾安培到幾十安培的不平衡電流。在系統發(fā)生接地故障時(shí)，會(huì )有上千安培的工作電流流過(guò)接地電極，然而該電流會(huì )被繼電保護裝置在0.05~0.1s內切除，即使是后備保護，動(dòng)作一般也在1s以?xún)取?/span>

（2）防雷接地

為了消除過(guò)電壓危險影響而設的接地，如避雷針、避雷線(xiàn)和避雷器的接地。防雷接地只是在雷電沖擊的作用下才會(huì )有電流流過(guò)，流過(guò)防雷接地電極的雷電流幅值可達數十至上百千安培，但是持續時(shí)間很短。

（3）保護接地

為了防止設備因絕緣損壞帶電而危及人身安全所設的接地，如電力設備的金屬外殼、鋼筋混凝土桿和金屬桿塔。保護接地只是在設備絕緣損壞的情況下才會(huì )有電流流過(guò)，其值可以在較大范圍內變動(dòng)。

 （4）重復接地

重復接地就是在中性點(diǎn)直接接地的系統中，在零干線(xiàn)的一處或多處用金屬導線(xiàn)連接接地裝置。在低壓三相四線(xiàn)制中性點(diǎn)直接接地線(xiàn)路中，施工單位在安裝時(shí)，應將配電線(xiàn)路的零干線(xiàn)和分支線(xiàn)的終端接地，零干線(xiàn)上每隔1千米做一次接地。

 

重復接地保護示意圖

 

電流流經(jīng)以上四種接地電極時(shí)都會(huì )引起接地電極電位的升高，影響人身和設備的安全。為此必須對接地電極的電位升高加以限制，或者采取相應的安全措施來(lái)保證設備和人身安全。

 

7、設備接零方式

保護接零是在電源中性線(xiàn)接地的低壓系統中，把發(fā)電機組的金屬外殼或框架與電源中性線(xiàn)（零線(xiàn)）連接。采用保護接零后，如果發(fā)電機組的絕緣損壞而發(fā)生碰殼短路時(shí)，電壓幾乎全部加在相線(xiàn)和零線(xiàn)上，由于相線(xiàn)和零線(xiàn)的阻抗很小，故短路電流很大，短路電流將使電路中保護開(kāi)關(guān)或熔斷器迅速斷開(kāi)，從而切斷電源，消除了觸電的危險。

 

接零保護示意圖

 

 

IT方式供電系統適用于供電距離不是很長(cháng)的場(chǎng)所和不允許停電的場(chǎng)所，或者是要求嚴格地連續供電的地方，例如電力、煉鋼廠(chǎng)、大醫院的手術(shù)室、地下礦井等處。其中由于地下礦井內供電條件比較差，電纜易受潮，運用 IT 方式供電系統，即使電源中性點(diǎn)不接地，一旦設備漏電，單相對地漏電流仍小，不會(huì )破壞電源電壓的平衡，所以比電源中性點(diǎn)接地的系統還安全。但是，如果用在供電距離很長(cháng)時(shí)，供電線(xiàn)路對大地的分布電容就不能忽視了。在負載發(fā)生短路故障或漏電使設備外殼帶電時(shí)，漏電電流經(jīng)大地形成架路，保護設備不一定動(dòng)作，這是危險的。只有在供電距離不太長(cháng)時(shí)才比較安全，距離較長(cháng)的場(chǎng)所康明斯發(fā)電機公司還是推薦使用TN-S供電方式。

 

綜述，現實(shí)生活中小型發(fā)電機組一般用單相電是二線(xiàn)制供電，三相電是三相四線(xiàn)制供電，即TN-C供電系統，TT供電系統。大型柴油發(fā)電機組實(shí)行TN-S供電系統，即單相三線(xiàn)供電，三相五線(xiàn)供電。但是所有事物不能一概而論，我們應根據設備的現場(chǎng)環(huán)境和當地供電系統的不同，確保正確的供電及接地方法，以增加電力輸出的可靠性和安全性。

 

 

 

 

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