摘要：笔者分析了两台分列运行的变压器和一台柴油发电机组的系统主接线，对系统的接地方式、主进线开关的选择做了比较。对比国标和IEC，结合沙特SABIC公司某供电项目应用实例，着重就双变压器与柴油发电机结合的配电系统应用，给出了一种典型的主接线设计方案。
关键词：切换开关；系统接地；系统主接线
0、引言
电气设计中，由于两路市电电源往往来自同一个上级变电站，不能满足一级负荷的要求。因此，考虑到可靠性和经济性，通常采用市电与柴油发电机（简称EDG）结合的方式，满足一级负荷的供电要求。
SABIC公司某供电项目变压器进线采用两路13.8 kV 市电同时工作、互为备用。低压侧配电系统为：单母线分段运行，设母线联络，配置1台EDG作为应急电源。
1. 双变压器配电系统
1.1 双变压器主接线分析
双变压器系统主接线，变压器中性点接地不在变压器处就近接地，而是通过PEN 线与低压配电柜中的PEN 母排连接在一起，低压配电柜中的PEN 母排与PE 母排采用单点接地。
双变压器变电所系统接地若设计不当，部分中性线电流将流经不期望的途径返回电源，可能引起火灾、地下金属部分被腐蚀，以及造成对计量、仪表、通讯设备的干扰等不良后果。
1.2 变压器与EDG结合配电系统分析
双电源系统（双变压器系统）安全性高，双电源的切换时间短，不仅双电源自身出问题的概率小，且负载安全性好。结合EDG启动时间短，供电可靠性高的特点，使得双变压器与EDG结合配电系统的优势更加显著。
双变压器与EDG结合的配电系统中，低压母线分段断路器的自动投入，应设有延时，并应躲过高压母线分段断路器的合闸时间；当变压器低压侧总断路器因过流或短路故障而跳闸时，其低压母线分段断路器不应合闸； 为防止两台变压器并列运行，变压器低压侧总断路器与低压母线分段断路器间应设有电气、机械联锁装置。
2、IEC与国标中系统接地相关规定分析
2.1 IEC中TN系统接地分析
IEC60364-1对低压系统的单电源、多电源、IT、TT、TN的系统接地做了详细的规定。其中，对低压多电源TN系统接地的要求如下：
1)不应在变压器的中性点或发电机的星形点直接对地连接
2)不应在变压器的中性点或发电机的星形点之间相互连接的导体应是绝缘的。此连接导体的功能类似于PEN，然而不能将其与用电设备连接
3)在诸电源中性点间相互连接的导体与PE导体之间，应只连接一次。这一连接应设置在总配电屏内
4)对装置的PE导体可另外增设接地。
2.2 国标中TN系统接地分析
依据GB/T 50065《交流电气装置的接地设计规范》，对用电设备采用单独的PE和N的多电源TN-C-S系统（图2）和对于具有多电源的TN系统，应符合下列要求[2]：
1)不应在变压器的中性点或发电机的星形点直接对地连接
2)变压器的中性点或发电机的星形点之间相互连接的导体应绝缘，且不得将其与用电设备连接
3)电源中性点间相互连接的导体与PE之间，应只一点连接，并应设置在总配电屏内
4)对装置的PE可另外增设接地
5)PE的标志，应符合现行国家标准GB7947的有关规定
6)系统的任何扩展，应确保防护措施的正常功能不受影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3、国标中四极开关相关规定分析
3.1 低压配电规范中的相关规定
根据GB50054《低压配电设计规范》，在符合下列情况时，应选用具有断开中性极的开关电器[3]：
1)有中性导体的IT系统与TT系统或TN系统之间的电源转换开关电器
2)TT系统中，当负荷侧有中性导体时选用隔离电器
3)IT系统中，当有中性导体时选用开关电器。
3.2 民用建筑电气规范中的相关规定
依据JGJ16《民用建筑电气设计规范》，三相四线制系统中四极开关的选用，应符合下列规定[4]：
1)正常供电电源与备用发电机之间，其电源转换开关应采用四极开关
2)带剩余电流动作保护的双电源转换开关应采用四极开关。在同一接地系统中，两个电源转换开关带剩余电流动作保护其下级的电源转换开关应采用四极开关
3)在两种不同接地系统间电源切换开关应采用四极开关
4)TN—C系统严禁采用四极开关
5)保证电源转换的功能性开关电器必须作用于所有带电导体，且必须不可能使这些电源并联，除非该装置是为这种情况特殊设计的。在有总等电位联结的情况下，TN—C-S、TN—S系统一般不需要设四极开关
6)TT系统的电源进线开关应采用四级开关
7)IT系统中当有中性导体时应采用四极开关。
4、工程项目应用实例
在SABIC公司某供电项目中，采用的即为双变压器与EDG相结合的低压配电系统。
4.1设备操作手册中指导建议
项目中EDG采用的是Cummins低压柴油机。根据厂家的设备操作手册：当EDG与正常供电系统间切换开关（简称ATS）选择为三极开关时，EDG的中性点不能接地
1)当EDG与正常供电系统间切换开关（简称ATS）选择为四极开关时，EDG的中性点应与PE线连接且接地。
两种情况下，正常供电系统的接地均为通过PEN 线与低压配电柜中的PEN连接在一起，低压配电柜中的PEN与PE一点接地。
综上，Cummins操作手册关于EDG接
地的建议满足IEC和国标的相关要求。
4.2低压系统应用
该项目中， EDG与正常供电系统间切换开关ATS采用三极开关，变压器与EDG中性点均不接地，在低压柜的母联柜中PEN 母排与PE 母排实现一点接地。
5、结束语
本文介绍了双变压器与EDG结合低压系统的应用分析。通过对比国标和IEC相关规定，结合SABIC公司某供电项目的实例，就双变压器与EDG结合的配电系统中，主接线、接地系统、四极开关的选择与应用展开分析，给出了一种典型的系统主接线方案，对今后的电气设计具有指导作用。
参考文献
[1] International Electrotechnical Commission. IEC 60364 - 1：2005 Low-voltage electrical installations — Part 1：Fundamental principles， assessment of general characteristics，definitions［S］，2005.
[2]中国电力科学研究院. GB/T 50065-2011 交流电气装置的接地设计规范[S].北京：中国计划出版社，2011
[3]中国机械工业联合会. GB50054-2011低压配电设计规范[S].北京：中国计划出版社，2012
[4]中国建筑东北设计研究院. JGJ16-2016 民用建筑电气设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2016
[5] Installation Manual of Generator Set-Cummins
论文作者:姜枫
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/10
标签：系统论文; 变压器论文; 电源论文; 低压论文; 导体论文; 母线论文; 发电机论文; 《电力设备》2017年第36期论文;