康明斯动力（深圳）有限公司

 

新闻主题	柴油发电机组与接地网之间的连接方式

 

摘要：柴油发电机接地系统其实并不等同于的市电供电网络，虽然柴油发电机的应用已经非常广泛，但是其接地系统的设计并没有统一的标准来规范，再则由于许多柴油发电机接地设计并没有完全由专业的供电管理部门的监督，致使在实际的应用中，使柴油发电机的接地系统正确设计往往被忽略。接地其实分为系统接地和设各接地，设备接地就是把发电机的外壳、底座与接地网用软电缆或柔性铜排与接地网进行连接，确保外壳与地网之间等电位；而在系统发生接地的时候不会对人身造成威胁，没有设备的接地要可靠，而且最好有多处进行可靠连接。本文重点介绍了系统接地，这指的是发电机组中性点与地网之间的连接，GB14050国标将接地方式分为TN、TT、IT三种接地方式。

 

一、系统接地的主要形式

 

     柴油发电机及各类分布式电源DG（Distributed GeneraITon）的引入，为电力系统的发展提供了新的发展方向，目前以建筑物为载体，多种DG并存的新型配电网络即是这一发展方向的应用典范。当前世界范围内，对分布式电源接入低压配电网络的研究多侧重于合理配置网络结构、控制系统潮流，以达到削峰填谷、降低网损等目的，而对于DG接入配电网络接地形式的研究少有涉及。低压配电有TN、TT和IT三种不同接地形式，并延伸出TN-C、TN-S、TN-C-S。各类DG生产电能的形式不尽相同，大多需要通过电能变换方可并网使用，其接地往往不能严格按照低压配电网络接地形式配置，而不同接地形式并存的冲突可能会带来保护失效等次生问题，应引起重视。

1、TN系统

       电源端有一个直接接地，电气装置的外露导电部分通过保护中性导体或保护导体连接到此接地点。根据中性导体和保护导体的组合情况，TN糸统的型式在实际应用中，市电提供的三相五线制的接线方式就是TN-S系统。如果系統中采用的三相些线制接法，PEN合并在一起，则属于TN-C系统。而TN-C-S方式主要应用在建筑施工临时供电中，如果前部分是 TN-C 方式供电，而施工规范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。通常，大部分柴油发电机组采用的是TN-S系统，典型结构如下：

（1）在采用TN-S系统的地下工程中作为备用电源：

      如图1所示，这种方式下的柴油发电机出线端绕组接成Y型，引出中性导体，机组外壳与公共接地端子相连。当外部电源中止供电.转换为柴油发电机供电时，仍为中性点直接接地的TN-S系统，保持原有线制不变。以TN-S系统接地的柴油机组仅能作为备用电源而不能作为应急电源。因为当线路发生接地故障导致外部电源切断时，若故障未消除，即使接入柴油发电机组，.柴油发电机组自身的保护装置和配电线路的保护装置均会动作，系统仍得不到电力供应。

（2）在采用TN-S系统的高层建筑内作为消防应急电源：

      如图2所示，这种方式下柴油发电机出线端绕组仍接为Y型，仅把机组外壳可靠接地，中性点不接地。平时消防设备定期试车可自电网接电，也可自柴油发电机接电。火灾时若外部电源可用则仍由外部电源提供消防负荷用电；若外部电源中断，则将电源转换开关投向发电机侧，以不配出中性导体的IT系统向消防负荷供电（也可引出中性导体为单相负载提供220 V电源），避免了原有的TN-S系统因第一次单相接地故障导致的断电。

 

图1  柴油发电机组作为备用电源接线方式

图2  柴油发电机组作为消防应急电源的接线方式

 

2、TT系统

      TT系统就是电源中性点直接接地，用电设备外露可导电部分也直接接地的系统，如图3所示。通常将电源中性点的接地叫做工作接地，而设备外露可导电部分的接地叫做保护接地。TT系统中，这两个接地必须是相互独立的。设备接地可以是每一设备都有各自独立的接地装置，也可以若干设备共用一个接地装置。

（1）TT系统的主要优点

① 能抑制高压线与低压线搭连或配变高低压绕组间绝缘击穿时，低压电网出现的过电压。

② 对低压电网的雷击过电压有一定的泄漏能力。

③ 与低压电器外壳不接地相比，在电器发生碰壳事故时，可降低外壳的对地电压，因而可减轻人身触电危害程度。

④ 由于单相接地时接地电流比较大，可使保护装置（漏电保护器）可靠动作，及时切除故障。

（2）TT系统的主要缺点

① 低、高压线路雷击时，配变可能发生正、逆变换过电压。

② 低压电器外壳接地的保护效果不及IT系统。

③ 当电气设备的金属外壳带电（相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电）时，由于有接地保护，可以大大减少触电的危险性。但是，低压断路器（自动开关）不一定能跳闸，造成漏电设备的外壳对地电压高于安全电压，属于危险电压。

④ 当漏电电流比较小时，即使有熔断器也不一定能熔断，所以还需要漏电保护器作保护，因此TT系统难以推广。

⑤ TT系统接地装置耗用钢材多，而且难以回收、费工时、费料。

3、IT系统

      IT系统就是电源中性点不接地，用电设备外露可导电部分直接接地的系统，如图4所示。IT系统可以有中性线，但IEC强烈建议不设置中性线。因为如果设置中性线，在IT系统中N线任何一点发生接地故障，该系统将不再是IT系统。

（1）IT系统发生第一次接地故障时，仅为非故障相对地的电容电流，其值很小，外露导电部分对地电压不超过50V，不需要立即切断故障回路，保证供电的连续性；－发生接地故障时，对地电压升高1.73倍；－220V负载需配降压变压器，或由系统外电源专供；－安装绝缘监察器。使用场所：供电连续性要求较高，如应急电源等。

（2）IT方式供电系统在供电距离不是很长时，供电的可靠性高、安全性好。一般用于不允许停电的场所，或者是要求严格地连续供电的地方，例如电力炼钢、大医院的手术室、地下矿井等处。地下矿井内供电条件比较差，电缆易受潮。

（3）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的情况下，供电线路对大地的分布电容就不能忽视了。

（4）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。这种供电方式在工地上很少见。

      以上的接地系统方式也适用于低压发电机系统，但是由于存在发电机系统和市电供电两个系统，所以如何选择作接地则成为一个认真对待。

 

图3  TT系统中线点接地示意图

图4  低压配电IT接地系统示意图

 

 二、柴发设备接地措施

      以康明斯发电机组为例，外观如图5所示。对于柴油发电机的接地措施，它是十分重要的，它既关系到设备的安全性能，也影响设备的正常运行。本文将介绍几种常见的柴油发电机接地措施。

1、机组接地

      机组接地是指将柴油发电机组与大地之间建立起可靠的连接，以确保设备带电部分与地之间的电位差维持在安全范围内，接线示例如图6所示。对于机组接地，常见的措施包括：

（1）在机组接地引线上安装可靠的接地装置，如接地棒、接地线和接地极。

（2）在机组外壳上设置接地螺栓，通过接地螺栓将机组与大地连接。

2、电缆接地

      电缆接地是指将柴油发电机的电缆与大地之间建立起可靠的连接，以防止电缆的绝缘损坏引起的漏电和触电风险。对于电缆接地，常见的措施包括：

（1）使用符合国家标准的绝缘电缆，提高电缆的绝缘性能。

（2）在电缆终端和连接点处设置接地装置，确保电缆与大地之间的电位差维持在安全范围内。

（3）定期检测电缆的绝缘电阻，确保电缆的绝缘性能符合要求。

3、设备接地

      设备接地是指将柴油发电机的各个设备（如发动机、控制盘等）与大地之间建立起可靠的连接，以保护设备和人员的安全。对于设备接地，常见的措施包括：

（1）在设备的金属外壳上设置接地螺栓，通过接地螺栓将设备与大地连接。

（2）使用可靠的接地线将设备与大地连接。

（3）在设备的外壳上设置接地标识，以便在维护和检修时能够方便地找到接地点。

 

图5  柴油发电机组外形图

图6  柴油发电机组接地端子与接地网连接图

 

三、接地系统的作用及维护

 

1、接地系统的作用

      接地系统是柴油发电机组中的一个重要组成部分，它的作用主要体现在以下几个方面：

（1） 保护人身安全：接地系统可将电气设备周围的电位维持在安全范围内，避免触电事故的发生。

（2）保护设备：通过接地系统，柴油发电机组的故障电流可以迅速引入地面，保护设备不受过电流的损害。

（3）防止干扰：接地系统可以将柴油发电机组产生的干扰信号通过地面释放，避免对周围设备和通信线路的干扰。

      因此，保持接地系统的正常运行是确保柴油发电机组安全运行的关键。

2、接地系统维护的方法和技巧

      为确保柴油发电机接地系统的正常运行和安全性能，需要定期进行维护和检测。对于接地系统的维护，常见的措施包括：

（1）定期检查接地电阻：接地电阻是判断接地系统效果的重要指标。定期使用专业的电阻测试仪进行测量，确保接地电阻是否符合要求。

（2）清理接地装置：定期清理接地装置，包括接地极、接地网等，保持接地装置表面的清洁，并检查其是否存在损坏或腐蚀等问题。清洁接地装置目的是防止接地装置的表面被灰尘和腐蚀物覆盖，影响接地效果。

（3）检测接地线路：检查接地线路是否出现断裂、老化或接头松动等情况，并及时维修或更换受损部分。确保接地线没有断裂和腐蚀现象。

（4）维护设备连接：确保设备与接地系统的连接良好，检查设备连接点的紧固情况，并重点关注接地线与设备金属部分的接触情况。

（5） 防止外来干扰：将接地系统与其他金属设备或电源线分开布置，避免产生干扰。在接地附近周围的土壤中，也要避免铺设有金属物体。

（6）定期维保记录：建立接地系统的定期维保记录，记录维护时间、维护内容及检测结果，以便及时发现问题和跟踪维护工作。

 

总结：

      如何保证提供的供电服务是合格的电源，在各种状况下不会对客户造成威胁，其中接地系统的正确设计和施工是非常值得考虑的。柴油发电机的接地措施是设备安全运行的重要保障，必须严格遵守相关规范和标准来进行设计和施工。同时，定期维护和检测接地系统的状态也是非常重要的，以确保接地系统的可靠性和安全性。只有在严格执行接地措施的情况下，柴油发电机才能正常运行，更好地为我们的生活和工作提供电力支持。本文简单介绍了柴油发电机组的接地系统，旨在帮助大家提高对实际工作中遇到的接地系统重视，如果有任何疑问一定要与客户进行交流，不可在故意回避接地问题，因为系统接地是涉及柴油发电机组运行中涉及到设备可靠运行和人员安全操作的关键因素。

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