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三相四線制柴油發電機組接線電路圖解

 

摘要：柴油發電機組的接線方式通常采用Y型接法的三相四線制，部分具備防雷網條件的用戶會要求中性點接地才會變為三相五線制。至于另一種星形接法一般應用于電動機產品，特別是星三角接法可以讓電動機降壓啟動，減低負載設備的時間沖擊電流的突加突載現象。康明斯公司在本文中引述了百度百科對發電機接法的部分定義，更加詳細地闡述了柴油發電機接線方法、圖解、接地、接零以及注意事項，并為因設備老舊無接線柱標記的用戶介紹了測試方法。

 

一、主要線路連接要求

 

      本文以康明斯柴油發電機組為例，主要電源和控制系統電路接線如圖1所示。

1、電源接線

      柴油發電機的電源接線主要包括輸入電源和輸出電源。

（1）輸入電源

      輸入電源是指將外部電源連接到發電機的電源輸入端，一般通過電纜進行連接。在接線過程中，需要確保電纜的質量良好、絕緣完好，并且正確接地，以避免電流泄漏和觸電風險。

（2）輸出電源

      輸出電源是指將發電機的電能輸出到負載設備或電網，同樣需要使用質量可靠的電纜進行連接，并確保接地可靠。

2、控制線接線

      柴油發電機的控制線接線包括啟動線、停機線、告警線等。

（1）啟動信號線

      啟動線是用于啟動柴油發電機的信號線，一般由控制系統提供信號，發電機根據信號來啟動。

（2）停機信號線

      停機線是用于停止柴油發電機的信號線，同樣由控制系統提供信號，發電機根據信號來停機。

（3）告警信號線

      告警線是用于傳輸發電機異常狀態的信號，一般連接到控制系統的監測設備上。在接線過程中，需要確保控制線的連接正確可靠，以保證發電機的正常控制和監測。

（4）傳感器信號線

      傳感器信號線用于將發電機的運行參數傳輸到控制系統，如水溫傳感器、油壓傳感器等。

（5）儀表信號線

      儀表信號線用于將控制系統的指令傳輸到發電機的儀表上，如電壓指示儀、頻率指示儀等。在接線過程中，需要確保信號線的連接正確可靠，以保證發電機的正常運行和監測。

3、地線接線

      柴油發電機的接地線是非常重要的安全接線，它用于將發電機的金屬外殼和地面連接，以防止發電機產生的電流對人體造成觸電危險。接地線的接線點通常位于發電機的接地螺栓上，需要確保接地線良好接觸，并且與地面的接地電阻符合國家標準。

4、保護接線

      柴油發電機的保護接線主要包括過載保護、短路保護和漏電保護。

（1）過載保護

      過載保護是通過在電路中安裝過載保護器來實現的，當電流超過額定值時，過載保護器會自動切斷電路，以保護設備的安全運行。

（2）短路保護

      短路保護是通過安裝短路保護器來實現的，當電路發生短路時，短路保護器會迅速切斷電路，以防止電路故障擴大。

（3）漏電保護

      漏電保護是通過安裝漏電保護器來實現的，當電路發生漏電時，漏電保護器會迅速切斷電路，以保護人身安全。在接線過程中，需要根據實際情況選擇合適的保護器，并確保保護接線的正確連接。

 

注釋①：對于遠程報警器，其干觸點的“C”端子必須硬線連接至發電機組蓄電池發動機負極連線；其于觸點的“P”端子必須硬線連接至發電機組蓄電池發動機正極連線。 圖1    康明斯柴油發電機組主要電氣接線圖

 

 

二、電源接線步驟

 

         柴油發電機組在安裝完成后，我們需要對各種電路進行接線，保證發電機組安全有效高效地使用。這種接線工作一般由設備安裝單位完成，按照設計院的圖紙來進行施工，部分內容可能需要柴發廠家來進行圖紙深化。正確接線是保證設備投入運行安全的前期必要項，用戶和施工單位應嚴謹履行該工作。柴油發電機組的低壓（如圖2）、高壓（如圖3）的接線電路應嚴格遵守國家電力相關規定。

（1）在柴油發電機接入前，確認用戶所有負載開關都斷開，不然會因低壓側中性點接地而短路，存在危險性。

（2）查看柴油發電機電瓶有無電，若無電，需要對充電屏進行充電。

（3）確認用戶配電系統中備用開關己斷開，并同時再次確認與廠用相接的開關都要暫時斷開。

（4）柴油發電機電纜接至市電低壓配電柜開關或雙電源轉換柜開關銅排下端頭，接入前，再次確認備用開關己斷開。

（5）確認柴油發電機出口開關在斷開位置，防止突然充電，因相序不對，存在安全隱患。

（6）起動柴油發電機。再次確認出口開關己斷開。

（7）調整柴油發電機電壓值，低壓為400V，高壓為6600V~10.5KV左右即可。

（8）電壓調整后，推上出口開關。

（9）測量柴油發電機電纜U、V、W與母排的A、B、C相序是否正確，若相序不正確，任意調換發電機出口接線中2相即可（核相儀顯示上，若為R正轉為正相序，L反轉為負相序，測量須帶電進行）。

（10）確認相序后，方可合上備用開關。

（11）合閘后開始送電，先送小電源，看是否有電存在。此時需有人在配電室查看，一有情況，中控室就要斷開相應斷路器。

（12）小電源送電無誤后，可向全部用電設備進行供電。

 

圖2    400V發電機接線圖

圖3    10KV柴油發電機供電接線圖

 

三、接線的注意事項

 

1、接地線

       發電機組接地保護常用于中性點不接地的低壓系統中（如圖4所示），它的作用是：當發電機某一繞組的絕緣結構已破壞使外殼帶電時，若未接地，人體觸及外殼，相當于單相觸電，可能發生觸電的危險。

① 接地線接線點一般是在柴油發電機組的底盤末端，在安裝接地線時，必須接到合適的地線位置。

② 交流發電機接地中線的連接通常由用戶安裝時決定，當柴油發電機組作為電源時，中線必須直接連到工廠接地線上。

③ 較為復雜的安裝，應選擇接地中點以確保柴油發電機組正確的運行或保護設備，例如發現接地故障和將接地循環電流降到最小。

2、接零線

        保護接零常用于中性點接地的低壓系統中，它的作用是當電動機某一繞組的絕緣結構已破壞而與外殼相接時，采用保護接零形成單相短路，電流可以迅速將這一相中的熔絲熔斷，外殼便不再帶電，電路接線如圖5所示。

① 柴油電機組要做到準確接線，首先應辨別接線柱或引出線是相線仍是零線。通常情況下，發電機的各接線柱或引出線都用必然的標記來區別是相線仍是零線。只要加以重視就可進行辨別零線接線柱常常使用字母M或O作標記，也有在接線旁標以接地符號標示的。

② 如果零線接線柱上無符號或符號恍惚不清，可在發電機運行歷程中用電壓表測試鑒定，不要采用“碰火”的操作。

3、接線柱無標記的測試方法

        當發電機引出線或接線柱沒有標記，或標記不清，或忘記標記的意義時，可采取下列方法識別搭鐵引線。

① 打火試驗法

        當發電機正常運轉時，分別用一根引線與其他各根引線劃擦，如果某一根引線與其他兩根引線劃擦時都有火花發生，則該根引線就是搭鐵線，其他引線則為火線。

② 電壓表測量法

        當發電機正常運轉時，將電壓表一端的表筆與一根引出線相接，另一表筆分別與其他各引出線相接，搭鐵線與火線間的電壓比任何兩火線間的電壓低。例如，某根導線與其他導線之間的電壓均約為6伏，則該根導線即為搭鐵線。如果沒有電壓表，也可以用電壓為12伏燈泡（電壓過低，燈泡易燒損），分別與兩根引出線相接，根據燈光明暗程度，確定電壓的高低。搭鐵線與火線相接時燈光較暗，兩火線相接時燈光較亮。

 

圖4    柴油發電機中性點接地

圖5    柴油發電機零線接駁示意圖

 

 

四、發電機接線方式

 

1、Y型接線法

        發電機的Y型接法（如圖6、圖7所示）是將各相電源或負載的一端都接在一點上，而它們的另一端作為引出線，分別為發電機的三條相線，即把三個線圈的末端X、Y、Z連接在一起，成為三個線圈的公用點，通常稱它為中點或零點，并用字母O表示。

（1）接線方式

      供電時，引出四根線：

① 從中點O引出的導線稱為中線或零線；

② 從三個線圈的首端引出的三根導線稱為A線、B線、C線，統稱為相線或火線。

③ 在Y型接線中，如果中點與大地相連，中線也稱為地線。 

（2）接線說明：

① 將發電機繞組或負載的一端都接在一起構成中性線，由于均衡的發電機的中性線中電流為零，故也叫零線：發電機繞組或負載的另一端的引出線，分別為發電機的三個相線。星形接法主要應用在高壓大型或中型容量的發電機中，定子繞組只引出三根線。對于星形接法，各相負載平衡，則任何時刻流經三相的電流矢量和等于零。

② 可以將中點（稱為中性點）引出作為中性線，形成三相四線制。也可不引出，形成三相三線制。當然，無論是否有中性線，都可以添加地線，分別成為三相五線制或三相四線制。

③ 當三相負載平衡時，即使連接中性線，其上也沒有電流流過。三相負載不平衡時，應當連接中性線，否則各相負載將分壓不等。借助于通常只有制造廠或其代理商才備有的專用工具方便更換軟線的連接方式。 

 

圖6    Y型接線電路圖

圖7    發電機Y型接線模擬圖.

 

2、星形接線法 

      星形接法是發電機與三相用電器的一種接線方法。把發電機三個繞組的末端、X、Y、Z連接在一起，成為一公共點O，從始端A、B、C引出三條端線。是由頻率相同、振幅相等而相位依次相差120°的三個正弦電源以一定方式連接向外供電的系統。

（1）接線說明：

      將發電機繞組或負載的一端都接在一起構成中性線，由于均衡的發電機的中性線中電流為零，故也叫零線：發電機繞組或負載的另一端的引出線，分別為發電機的三個相線。遠程輸電時，只使用三根相線，形成三相三線制。到達用戶的電路，往往涉及220V和380V兩種電壓，需三根相線和一根零線，形成三相四線制。用戶為避免漏電形成的觸電事故，還要添加一根地線，這時就有三根相線，一根零線和一根地線，故也有三相五線制的說法。

（2）接線方式

● 星形接法（如圖9所示）

① I線=I相，U線=√3×U相；

② P相=U相×I相；

③ P=3P相=3x1/√3xU線×I相=√3×U線×I線。

① I線=√3×I相，U線=U相；

② P相=I相×U相；

③ P=3P相=3x1/√3×I線×U相=√3×I線×U線。

說明：三角(△)聯接，Iab=Ia向量+Ib向量=(Ia+Ib)×cos30°=2Ia×√3/2=√3×Ia，線電流是相電流的根號三倍。

      另一個重要的應用是電阻的星形聯接。電阻若構成星 — 三角式(Y — △)聯接，則不能用串、并聯公式進行等效化簡，但它們之間可以用互換等效公式進行等效變換：（1、2、3是節點，R12表示1、2節點之間的電阻，是三角形聯接的電阻。）

 

圖8  發電機星形接線圖

圖9  星三角降壓啟動電路圖

 

總結：

      柴油發電機接線要求包括電源接線、控制線接線、接地線接線、保護接線和信號線接線等。在接線過程中，需要注意電纜質量、絕緣和接地的可靠性，選擇合適的保護器，并確保信號線的連接正確可靠。只有滿足這些要求，才能保證柴油發電機的正常運行和安全使用。

 

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