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新闻主题	柴油发电机组供电方式的安全讲解

 

在柴油发电机组行业中，我们经常遇到用户询问应该使用何种供电方式？正确回答应该是使用TN-S供电系统。其实国际电工委员会（ IEC ）对此作了统一规定，常见供电方式分为TT系统、TN系统和IT系统，其中 TN 系统又分为 TN-C 、 TN-S 、 TN-C-S 系统。康明斯发电机公司在本文中为用户详细介绍电气系统对该名词的术语解释和不同供电系统的作用。

 

○ TT——第一个符号 T 表示电力系统中性点直接接地；第二个符号 T 表示负载设备外露不与带电体相接的金属导电部分与大地直接联接，而与系统如何接地无关。

○ IT—— T 表示是中性点直接接地； I 表示电源与大地隔离或电源的一点经高阻抗与大地连接（I是“隔离”一词法文Isolation的第一个字母）。

○ TN—— T 表示设备外壳接地，它与系统中的其他任何接地点无直接关系； N 表示负载采用接零保护。

○ TN-C——C 表示工作零线与保护线是合一的。

○ TN-S——S表示工作零线与保护线是严格分开的，所以 PE 线称为专用保护线。

 

一、TT供电系统

 

通常称TT供电系统为三相四线供电接地系统。该系统常用于设备供电来自于公用电网的地方，建筑工地临时用电较为常见。TT供电系统的特点如下：

（1）中性线N与保护接地线PE间无电气连接，即中性线N接地与PE线接地是分开的，因此设备的外壳与电源的接地无直接联系。设备外壳是地电位，不会产生火花或电弧，因此较为安全。但当接地发生故障时，接地电流需流过设备接地电阻和电源中性线接地电阻R，回路阻抗较大，故障电流比TN供电系统小，降低了线路保护装置的动作灵敏度。该系统在正常运行时，不管三相负荷是否平衡，在中性线N带电的情况下，PE线均不带电。

（2）当设备某一相线发生绝缘损坏时，将导致设备外壳上带电，此时若有人触接中性线或与此中性线相连的设备外壳，都很不安全容易发生触电事故。并且其余两相线各对地电位将上升超过300V，导致绝缘设施因为高压引发事故，所以这种供电系统必须特别注意合理配置高灵敏度的过流保护装置。

（3）当火线与外壳相碰时，因为线路电阻很小，电压U就几乎全部加在两个接地电阻（电源中线点接地电阻，保护接地电阻）上，按照接地电阻规程规定，这两个电阻都不得超过4Ω（有些地区实际上要求不超过10Ω）。

（4）举例说明，27.5A电流可以使额定电流10A的熔断丝熔断（熔断丝通过大于额定电流3倍以上才能迅速熔断）切断电源；11A电流可以使额定电流4A的熔断丝迅速切断电源，从而防止触电事故发生。但是对于额定电流大于10A的汽油发电机组，27.5A短路电流就不能使熔断丝迅速熔断，这样电阻都有110V的电压，亦即所有与该接地装置相连的汽油发电机组的金属外壳对地都有110V电压。当人体与设备金属外壳接触时，就容易发生触电。这种系统只能在小功率范围内使用，如功率不超过1kw的汽油发电机组采用TT供电系统是可靠的。

 

TT供电系统接地图

 

TN方式供电系统这种供电系统是将发电机组的金属外壳与工作零线相接的保护系统，称作接零保护系统。TN为三相四线制，TN-S为三相五线制。

 

1、特点

（1）一旦设备出现外壳带电，接零保护系统能将漏电电流上升为短路电流，这个电流很大，是 TT 系统的 5.3 倍，实际上就是单相对地短路故障，熔断器的熔丝会熔断，低压断路器的脱扣器会立即动作而跳闸，使故障设备断电，比较安全。

（2）TN 系统节省材料、工时，TN 方式供电系统中，根据其保护零线是否与工作零线分开而划分为 TN-C 和 TN-S 等两种。

 

2、工作原理：

在TN系统中，所有发电机组的外露可导电部分均接到保护线上，并与电源的接地点相连，这个接地点通常是配电系统的中性点。TN系统的电力系统有一点直接接地，电气装置的外露可导电部分通过保护导体与该点连接。TN系统通常是一个中性点接地的三相电网系统。其特点是发电机组的外露可导电部分直接与系统接地点相连，当发生碰壳短路时，短路电流即经金属导线构成闭合回路。形成金属性单相短路，从而产生足够大的短路电流，使保护装置能可靠动作，将故障切除。

 

TN-C方式供电系统它是用工作零线兼作接零保护线，可以称作保护中性线。

TN-S方式供电系统它是把工作零线 N 和专用保护线 PE 严格分开的供电系统，即单相三线供电，三相五线供电。 TN-S 供电系统的特点如下。

（1）系统正常运行时，专用保护线上没有电流，只是工作零线上有不平衡电流。 PE 线对地没有电压，所以发电机组金属外壳接零保护是接在专用的保护线 PE 上，安全可靠。

（2）工作零线只用作单相照明负载回路。

（3）专用保护线 PE 不许断线，也不许进入漏电开关。

（4）干线上使用漏电保护器，工作零线不得有重复接地，而 PE 线有重复接地，但是不经过漏电保护器，所以 TN-S 系统供电干线上也可以安装漏电保护器。

（5）TN-S 方式供电系统安全可靠，适用于工业与民用建筑等低压供电系统。在建筑工程开工前的“三通一平”（电通、水通、路通和地平）必须采用 TN-S 方式供电系统。

TN-C-S方式供电系统属于临时供电，例如在工地施工中如果前部分是 TN-C 方式供电，而规定施工现场必须采用 TN-S 方式供电系统，则可以在系统后部分现场总配电箱分出 PE 线， TN-C-S 系统的特点如下。

（1）工作零线 N 与专用保护线 PE 相联通，线路不平衡电流比较大时，发电机组的接零保护受到零线电位的影响。 D 点至后面 PE 线上没有电流，即该段导线上没有电压降，因此， TN-C-S 系统可以降低电动机外壳对地的电压，然而又不能完全消除这个电压，这个电压的大小取决于 ND 线的负载不平衡的情况及 ND 这段线路的长度。负载越不平衡， ND 线又很长时，设备外壳对地电压偏移就越大。所以要求负载不平衡电流不能太大，而且在 PE 线上应作重复接地。

（2） PE 线在任何情况下都不能进入漏电保护器，因为线路末端的漏电保护器动作会使前级漏电保护器跳闸造成大范围停电。

（3）对 PE 线除了在总箱处必须和 N 线相接以外，其他各分箱处均不得把 N 线和 PE 线相联， PE 线上不许安装开关和熔断器，也不得用大地兼作 PE 线。

通过上述分析， TN-C-S 供电系统是在 TN-C 系统上临时变通的作法。当三相工作接地情况良好，三相负载比较平衡时， TN-C-S 系统在施工用电实践中效果还是可行的。但是，在三相负载不平衡，必须采用 TN-S 方式供电系统。

 

TN-C-S供电系统接地图

 

6、设备接地方式

保护接地适用于中性线没有接地的电源供电系统的发电机组，对于电源中性线接地的供电电网中，保护接地有局限性。为了保护发电机组，使熔断器等保护装置可靠动作，避免触电危险，中性线接地时采用保护性接零。接地（earthing）指电力系统和电气装置的中性点、发电机组的外露导电部分和装置外导电部分经由导体与大地相连。可以分为重复接地、工作接地、防雷接地和保护接地。

设备接地示意图

（1）工作接地

由电力系统运行需要而设置的（如中性点接地），因此在正常情况下就会有电流长期流过接地电极，但是只是几安培到几十安培的不平衡电流。在系统发生接地故障时，会有上千安培的工作电流流过接地电极，然而该电流会被继电保护装置在0.05~0.1s内切除，即使是后备保护，动作一般也在1s以内。

（2）防雷接地

为了消除过电压危险影响而设的接地，如避雷针、避雷线和避雷器的接地。防雷接地只是在雷电冲击的作用下才会有电流流过，流过防雷接地电极的雷电流幅值可达数十至上百千安培，但是持续时间很短。

（3）保护接地

为了防止设备因绝缘损坏带电而危及人身安全所设的接地，如电力设备的金属外壳、钢筋混凝土杆和金属杆塔。保护接地只是在设备绝缘损坏的情况下才会有电流流过，其值可以在较大范围内变动。

 （4）重复接地

重复接地就是在中性点直接接地的系统中，在零干线的一处或多处用金属导线连接接地装置。在低压三相四线制中性点直接接地线路中，施工单位在安装时，应将配电线路的零干线和分支线的终端接地，零干线上每隔1千米做一次接地。

 

重复接地保护示意图

 

电流流经以上四种接地电极时都会引起接地电极电位的升高，影响人身和设备的安全。为此必须对接地电极的电位升高加以限制，或者采取相应的安全措施来保证设备和人身安全。

 

7、设备接零方式

保护接零是在电源中性线接地的低压系统中，把发电机组的金属外壳或框架与电源中性线（零线）连接。采用保护接零后，如果发电机组的绝缘损坏而发生碰壳短路时，电压几乎全部加在相线和零线上，由于相线和零线的阻抗很小，故短路电流很大，短路电流将使电路中保护开关或熔断器迅速断开，从而切断电源，消除了触电的危险。

 

接零保护示意图

 

 

IT方式供电系统适用于供电距离不是很长的场所和不允许停电的场所，或者是要求严格地连续供电的地方，例如电力、炼钢厂、大医院的手术室、地下矿井等处。其中由于地下矿井内供电条件比较差，电缆易受潮，运用 IT 方式供电系统，即使电源中性点不接地，一旦设备漏电，单相对地漏电流仍小，不会破坏电源电压的平衡，所以比电源中性点接地的系统还安全。但是，如果用在供电距离很长时，供电线路对大地的分布电容就不能忽视了。在负载发生短路故障或漏电使设备外壳带电时，漏电电流经大地形成架路，保护设备不一定动作，这是危险的。只有在供电距离不太长时才比较安全，距离较长的场所康明斯发电机公司还是推荐使用TN-S供电方式。

 

综述，现实生活中小型发电机组一般用单相电是二线制供电，三相电是三相四线制供电，即TN-C供电系统，TT供电系统。大型柴油发电机组实行TN-S供电系统，即单相三线供电，三相五线供电。但是所有事物不能一概而论，我们应根据设备的现场环境和当地供电系统的不同，确保正确的供电及接地方法，以增加电力输出的可靠性和安全性。

 

 

 

 

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