新聞主題	柴油發(fā)電機(jī)組供電方式的安全講解

 

在柴油發(fā)電機(jī)組行業(yè)中，我們經(jīng)常遇到用戶詢問應(yīng)該使用何種供電方式？正確回答應(yīng)該是使用TN-S供電系統(tǒng)。其實(shí)國(guó)際電工委員會(huì)（ IEC ）對(duì)此作了統(tǒng)一規(guī)定，常見供電方式分為TT系統(tǒng)、TN系統(tǒng)和IT系統(tǒng)，其中 TN 系統(tǒng)又分為 TN-C 、 TN-S 、 TN-C-S 系統(tǒng)。康明斯發(fā)電機(jī)公司在本文中為用戶詳細(xì)介紹電氣系統(tǒng)對(duì)該名詞的術(shù)語解釋和不同供電系統(tǒng)的作用。

 

○ TT——第一個(gè)符號(hào) T 表示電力系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地；第二個(gè)符號(hào) T 表示負(fù)載設(shè)備外露不與帶電體相接的金屬導(dǎo)電部分與大地直接聯(lián)接，而與系統(tǒng)如何接地?zé)o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(shè)備外殼接地，它與系統(tǒng)中的其他任何接地點(diǎn)無直接關(guān)系； N 表示負(fù)載采用接零保護(hù)。

○ TN-C——C 表示工作零線與保護(hù)線是合一的。

○ TN-S——S表示工作零線與保護(hù)線是嚴(yán)格分開的，所以 PE 線稱為專用保護(hù)線。

 

一、TT供電系統(tǒng)

 

通常稱TT供電系統(tǒng)為三相四線供電接地系統(tǒng)。該系統(tǒng)常用于設(shè)備供電來自于公用電網(wǎng)的地方，建筑工地臨時(shí)用電較為常見。TT供電系統(tǒng)的特點(diǎn)如下：

（1）中性線N與保護(hù)接地線PE間無電氣連接，即中性線N接地與PE線接地是分開的，因此設(shè)備的外殼與電源的接地?zé)o直接聯(lián)系。設(shè)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(dāng)接地發(fā)生故障時(shí)，接地電流需流過設(shè)備接地電阻和電源中性線接地電阻R，回路阻抗較大，故障電流比TN供電系統(tǒng)小，降低了線路保護(hù)裝置的動(dòng)作靈敏度。該系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，不管三相負(fù)荷是否平衡，在中性線N帶電的情況下，PE線均不帶電。

（2）當(dāng)設(shè)備某一相線發(fā)生絕緣損壞時(shí)，將導(dǎo)致設(shè)備外殼上帶電，此時(shí)若有人觸接中性線或與此中性線相連的設(shè)備外殼，都很不安全容易發(fā)生觸電事故。并且其余兩相線各對(duì)地電位將上升超過300V，導(dǎo)致絕緣設(shè)施因?yàn)楦邏阂l(fā)事故，所以這種供電系統(tǒng)必須特別注意合理配置高靈敏度的過流保護(hù)裝置。

（3）當(dāng)火線與外殼相碰時(shí)，因?yàn)榫€路電阻很小，電壓U就幾乎全部加在兩個(gè)接地電阻（電源中線點(diǎn)接地電阻，保護(hù)接地電阻）上，按照接地電阻規(guī)程規(guī)定，這兩個(gè)電阻都不得超過4Ω（有些地區(qū)實(shí)際上要求不超過10Ω）。

（4）舉例說明，27.5A電流可以使額定電流10A的熔斷絲熔斷（熔斷絲通過大于額定電流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(duì)于額定電流大于10A的汽油發(fā)電機(jī)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(jī)組的金屬外殼對(duì)地都有110V電壓。當(dāng)人體與設(shè)備金屬外殼接觸時(shí)，就容易發(fā)生觸電。這種系統(tǒng)只能在小功率范圍內(nèi)使用，如功率不超過1kw的汽油發(fā)電機(jī)組采用TT供電系統(tǒng)是可靠的。

 

TT供電系統(tǒng)接地圖

 

TN方式供電系統(tǒng)這種供電系統(tǒng)是將發(fā)電機(jī)組的金屬外殼與工作零線相接的保護(hù)系統(tǒng)，稱作接零保護(hù)系統(tǒng)。TN為三相四線制，TN-S為三相五線制。

 

1、特點(diǎn)

（1）一旦設(shè)備出現(xiàn)外殼帶電，接零保護(hù)系統(tǒng)能將漏電電流上升為短路電流，這個(gè)電流很大，是 TT 系統(tǒng)的 5.3 倍，實(shí)際上就是單相對(duì)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(shè)備斷電，比較安全。

（2）TN 系統(tǒng)節(jié)省材料、工時(shí)，TN 方式供電系統(tǒng)中，根據(jù)其保護(hù)零線是否與工作零線分開而劃分為 TN-C 和 TN-S 等兩種。

 

2、工作原理：

在TN系統(tǒng)中，所有發(fā)電機(jī)組的外露可導(dǎo)電部分均接到保護(hù)線上，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(tǒng)的中性點(diǎn)。TN系統(tǒng)的電力系統(tǒng)有一點(diǎn)直接接地，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分通過保護(hù)導(dǎo)體與該點(diǎn)連接。TN系統(tǒng)通常是一個(gè)中性點(diǎn)接地的三相電網(wǎng)系統(tǒng)。其特點(diǎn)是發(fā)電機(jī)組的外露可導(dǎo)電部分直接與系統(tǒng)接地點(diǎn)相連，當(dāng)發(fā)生碰殼短路時(shí)，短路電流即經(jīng)金屬導(dǎo)線構(gòu)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(hù)裝置能可靠動(dòng)作，將故障切除。

 

TN-C方式供電系統(tǒng)它是用工作零線兼作接零保護(hù)線，可以稱作保護(hù)中性線。

TN-S方式供電系統(tǒng)它是把工作零線 N 和專用保護(hù)線 PE 嚴(yán)格分開的供電系統(tǒng)，即單相三線供電，三相五線供電。 TN-S 供電系統(tǒng)的特點(diǎn)如下。

（1）系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，專用保護(hù)線上沒有電流，只是工作零線上有不平衡電流。 PE 線對(duì)地沒有電壓，所以發(fā)電機(jī)組金屬外殼接零保護(hù)是接在專用的保護(hù)線 PE 上，安全可靠。

（2）工作零線只用作單相照明負(fù)載回路。

（3）專用保護(hù)線 PE 不許斷線，也不許進(jìn)入漏電開關(guān)。

（4）干線上使用漏電保護(hù)器，工作零線不得有重復(fù)接地，而 PE 線有重復(fù)接地，但是不經(jīng)過漏電保護(hù)器，所以 TN-S 系統(tǒng)供電干線上也可以安裝漏電保護(hù)器。

（5）TN-S 方式供電系統(tǒng)安全可靠，適用于工業(yè)與民用建筑等低壓供電系統(tǒng)。在建筑工程開工前的“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(tǒng)。

TN-C-S方式供電系統(tǒng)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(guī)定施工現(xiàn)場(chǎng)必須采用 TN-S 方式供電系統(tǒng)，則可以在系統(tǒng)后部分現(xiàn)場(chǎng)總配電箱分出 PE 線， TN-C-S 系統(tǒng)的特點(diǎn)如下。

（1）工作零線 N 與專用保護(hù)線 PE 相聯(lián)通，線路不平衡電流比較大時(shí)，發(fā)電機(jī)組的接零保護(hù)受到零線電位的影響。 D 點(diǎn)至后面 PE 線上沒有電流，即該段導(dǎo)線上沒有電壓降，因此， TN-C-S 系統(tǒng)可以降低電動(dòng)機(jī)外殼對(duì)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 線的負(fù)載不平衡的情況及 ND 這段線路的長(zhǎng)度。負(fù)載越不平衡， ND 線又很長(zhǎng)時(shí)，設(shè)備外殼對(duì)地電壓偏移就越大。所以要求負(fù)載不平衡電流不能太大，而且在 PE 線上應(yīng)作重復(fù)接地。

（2） PE 線在任何情況下都不能進(jìn)入漏電保護(hù)器，因?yàn)榫€路末端的漏電保護(hù)器動(dòng)作會(huì)使前級(jí)漏電保護(hù)器跳閘造成大范圍停電。

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

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

 

TN-C-S供電系統(tǒng)接地圖

 

6、設(shè)備接地方式

保護(hù)接地適用于中性線沒有接地的電源供電系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)組，對(duì)于電源中性線接地的供電電網(wǎng)中，保護(hù)接地有局限性。為了保護(hù)發(fā)電機(jī)組，使熔斷器等保護(hù)裝置可靠動(dòng)作，避免觸電危險(xiǎn)，中性線接地時(shí)采用保護(hù)性接零。接地（earthing）指電力系統(tǒng)和電氣裝置的中性點(diǎn)、發(fā)電機(jī)組的外露導(dǎo)電部分和裝置外導(dǎo)電部分經(jīng)由導(dǎo)體與大地相連。可以分為重復(fù)接地、工作接地、防雷接地和保護(hù)接地。

設(shè)備接地示意圖

（1）工作接地

由電力系統(tǒng)運(yùn)行需要而設(shè)置的（如中性點(diǎn)接地），因此在正常情況下就會(huì)有電流長(zhǎng)期流過接地電極，但是只是幾安培到幾十安培的不平衡電流。在系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，會(huì)有上千安培的工作電流流過接地電極，然而該電流會(huì)被繼電保護(hù)裝置在0.05~0.1s內(nèi)切除，即使是后備保護(hù)，動(dòng)作一般也在1s以內(nèi)。

（2）防雷接地

為了消除過電壓危險(xiǎn)影響而設(shè)的接地，如避雷針、避雷線和避雷器的接地。防雷接地只是在雷電沖擊的作用下才會(huì)有電流流過，流過防雷接地電極的雷電流幅值可達(dá)數(shù)十至上百千安培，但是持續(xù)時(shí)間很短。

（3）保護(hù)接地

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

 （4）重復(fù)接地

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

 

重復(fù)接地保護(hù)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(shè)備的安全。為此必須對(duì)接地電極的電位升高加以限制，或者采取相應(yīng)的安全措施來保證設(shè)備和人身安全。

 

7、設(shè)備接零方式

保護(hù)接零是在電源中性線接地的低壓系統(tǒng)中，把發(fā)電機(jī)組的金屬外殼或框架與電源中性線（零線）連接。采用保護(hù)接零后，如果發(fā)電機(jī)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和零線上，由于相線和零線的阻抗很小，故短路電流很大，短路電流將使電路中保護(hù)開關(guān)或熔斷器迅速斷開，從而切斷電源，消除了觸電的危險(xiǎn)。

 

接零保護(hù)示意圖

 

 

IT方式供電系統(tǒng)適用于供電距離不是很長(zhǎng)的場(chǎng)所和不允許停電的場(chǎng)所，或者是要求嚴(yán)格地連續(xù)供電的地方，例如電力、煉鋼廠、大醫(yī)院的手術(shù)室、地下礦井等處。其中由于地下礦井內(nèi)供電條件比較差，電纜易受潮，運(yùn)用 IT 方式供電系統(tǒng)，即使電源中性點(diǎn)不接地，一旦設(shè)備漏電，單相對(duì)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(tǒng)還安全。但是，如果用在供電距離很長(zhǎng)時(shí)，供電線路對(duì)大地的分布電容就不能忽視了。在負(fù)載發(fā)生短路故障或漏電使設(shè)備外殼帶電時(shí)，漏電電流經(jīng)大地形成架路，保護(hù)設(shè)備不一定動(dòng)作，這是危險(xiǎn)的。只有在供電距離不太長(zhǎng)時(shí)才比較安全，距離較長(zhǎng)的場(chǎng)所康明斯發(fā)電機(jī)公司還是推薦使用TN-S供電方式。

 

綜述，現(xiàn)實(shí)生活中小型發(fā)電機(jī)組一般用單相電是二線制供電，三相電是三相四線制供電，即TN-C供電系統(tǒng)，TT供電系統(tǒng)。大型柴油發(fā)電機(jī)組實(shí)行TN-S供電系統(tǒng)，即單相三線供電，三相五線供電。但是所有事物不能一概而論，我們應(yīng)根據(jù)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和當(dāng)?shù)毓╇娤到y(tǒng)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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