1 低壓發(fā)電機(jī)組接地

    低壓柴油發(fā)電機(jī)組常見的接地方式有工作接地和保護(hù)接地。

    工作接地是低壓柴油發(fā)電機(jī)組的中性點接地，目的是當(dāng)輸出的一相對地發(fā)生短路時，觸電電壓可降到接近或等千相電壓，故可降低電氣設(shè)備和輸電線路的絕緣水平，且當(dāng)一相接地后接地電流較大，保護(hù)裝置會迅速動作，斷開故障點。

    保護(hù)接地是柴油發(fā)電機(jī)組的外殼采用直接接地方式，當(dāng)發(fā)電機(jī)組的外殼帶電，而人體觸及其外殼時，由于人體電阻遠(yuǎn)大于接地電阻，通過人體的電流就很小，可避免發(fā)生人員觸電的危險。

    數(shù)據(jù)中心用配電變壓器低壓側(cè)的中性線是直接接地的。如果市電／發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)換開關(guān)采用3極開關(guān)時，發(fā)電機(jī)組輸出中性線應(yīng)為不接地方式，其輸出的相線與中性線均需接至（帶有ATS) 低壓配電系統(tǒng)中，低壓發(fā)電機(jī)組的中性線與配電變壓器低壓側(cè)的中性線直接相連，即低壓發(fā)電機(jī)組的中性線通過變配電系統(tǒng)的下作接地與地相連，保證發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行；如果市電／發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)換開關(guān)采用4極開關(guān)時，發(fā)電機(jī)組輸出中性線應(yīng)直接可靠接地。

    如果發(fā)電機(jī)房與變配電機(jī)房共處一個建筑，或發(fā)電機(jī)房與變配電機(jī)房相鄰時，發(fā)電機(jī)房與變配電機(jī)房應(yīng)該共用一個接地系統(tǒng)。如果低壓發(fā)電機(jī)房遠(yuǎn)離數(shù)據(jù)中心用低壓自動轉(zhuǎn)換開關(guān)時，低壓發(fā)電機(jī)房應(yīng)單獨設(shè)置接地系統(tǒng)。

2 高壓發(fā)電機(jī)組接地

    高壓發(fā)電機(jī)組的接地系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)組中性線接地線、高壓接地電阻柜、高壓接地開關(guān)柜，接地方式也有多種。

    高壓發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行時，發(fā)生接地短路時，系統(tǒng)對人身和設(shè)備會產(chǎn)生巨大的安全隱患。發(fā)電機(jī)組中性點通過電阻接地檢測流過中線點的故障電流，可驅(qū)動繼保動作。

    中性點的接地方式主要有：不接地方式（小電流接地）、消弧線圈接地方式（大電流接地）和電阻接地方式。當(dāng)接地故障電容電流小于10A時，采用不接地方式；當(dāng)接地故障電容電流大于10A時，采用消弧線圈接地或電阻接地方式。它們在一定的適用條件下，具有相應(yīng)的優(yōu)點。

(1) 不接地方式

    即高壓配電系統(tǒng)中性點不接地，但該方式存在較高的工頻過電壓和操作過電壓，不利于系統(tǒng)中弱絕緣設(shè)備的可靠運(yùn)行。原因如下：該方式雖然允許系統(tǒng)在單相接地故障下運(yùn)行，但是一旦發(fā)生不可恢復(fù)性的故障，故障電流會長時間地流過故障設(shè)備。即使故障電流的幅值較小，對耐熱性能較差的設(shè)備也是不利的。

(2) 消弧線圈接地方式

    供電系統(tǒng)電容電流較大時，可采用消弧線圈接地方式，即利用消弧線圈的電感電流來補(bǔ)償電容電流，使單相接地時的故障電流減小為很小的殘流，因消弧線圈的投入使一些可恢復(fù)性故障得以自動消除，也降低了過電壓倍數(shù)，可提高系統(tǒng)的可靠性。

(3) 電阻接地方式

    為了減少故障電流，往往在電容電流較大的系統(tǒng)采用了電阻接地方式，即用電阻將短路電流限制在一定值內(nèi)。

    中性點接地電阻柜對降低電網(wǎng)過電壓、提高電網(wǎng)的安全性和可靠性，具有良好的效果。當(dāng)接地電流大于規(guī)定值時，有可能產(chǎn)生弧光接地過電壓。中性點采用電阻接地方式的目的就是給故障點注入阻性電流，使接地故障電流呈阻容性質(zhì)，減小與電壓相位差角，其電阻分量電流可以把故障電流限制得適度，提高繼電保護(hù)靈敏度，把暫態(tài)過電壓限制到正常相對中性點電壓的2.6倍，降低故障點電流過零熄弧后的重燃率，防止弧光過電壓損壞主設(shè)備，同時對鐵磁諧振過電壓有顯著的作用。

    系統(tǒng)設(shè)置中性點接地電阻柜后，當(dāng)發(fā)生非金屬性接地時，流過接地點和中性點的電流比金屬性接地時顯著降低，非故障相電壓上升也顯著降低，有限流降壓的作用。由于中性點電阻能吸附大量的諧振能量，在有電阻器的接地方式中，從根本上抑制了系統(tǒng)諧振過電壓。

    電阻接地的阻性電流大于容性電流還可提高零序保護(hù)靈敏度，可作用于相關(guān)斷路器跳閘保護(hù)。

    3) 電阻接地方式：2.6P.U 。

    三種接地方式中以中性點電阻接地方式的最大過電壓最小。在數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)中，其電氣設(shè)備（如發(fā)電機(jī)組、泵、空調(diào)設(shè)備等）的絕緣水平相對較低，耐壓水平相對較弱，所以，在數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計時，宜采用單相接地故障使跳閘的電阻接地方式。

    數(shù)據(jù)中心用高壓發(fā)電機(jī)，因電壓高(10kV)、發(fā)電機(jī)的內(nèi)阻較小，故如果發(fā)生中性點N直接接地，那么當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，會產(chǎn)生很大的接地電流。此接地電流超過了發(fā)電機(jī)允許的極限，發(fā)電機(jī)中性點必須有阻性接地裝置，用來限制發(fā)電機(jī)發(fā)生單相接地故障時的接地電流。

高壓發(fā)電機(jī)組電阻接地按阻值可分為低阻、中阻和高阻三種接地方式。

    接地電阻小于10Ω, 高壓發(fā)電機(jī)組供電系統(tǒng)采用中性點小電阻或直接接地的方式，當(dāng)單相接地時，故障電流不再是電容電流而是單相短路電流，故障電流的幅值將很大（可達(dá)600A以上），使繼電保護(hù)裝置得以動作跳閘，從而將接地故障支路隔離。該方式雖滿足了低過電壓的要求，但巨大的故障電流除可能灼傷設(shè)備外，還會引起一系列不良效應(yīng)，如因各種原因引起繼電保護(hù)裝置不能正確動作時，故障電流不能很快被消除，則很可能損害故障設(shè)備，危及維護(hù)人員的人身安全，嚴(yán)重時甚至造成相間短路。同時，由于該接地方式不論故障可否恢復(fù)都會跳閘，無疑增加了跳閘率，不利于提高系統(tǒng)的可靠性。

    接地電阻一般為10~500Ω, 接地故障電流可控制在15~600A 。中阻接地方式繼承了直接接地方式無工頻過電壓和操作過電壓較小的優(yōu)點，卻保留了故障電流較大、跳閘率較高的缺點。而且，中阻接地方式下接地故障電流已不是直接短路電流，但依然靠繼電保護(hù)裝置來隔離接地回路，繼電保護(hù)裝置同時承擔(dān)著短路時的過電流保護(hù)和接地時的零序電流保護(hù)的任務(wù)。中阻接地方式故障電流范圍相對較大，在選擇時需要進(jìn)行科學(xué)選擇。

    接地電阻大于500Ω, 接地故障電流可控制在15A以內(nèi)。高阻接地方式利用高阻大大減少了故障電流，使低阻接地方式故障電流大的缺點得到一定程度的克服。但當(dāng)系統(tǒng)電容電流太大時，必須增加并聯(lián)電感進(jìn)行接地電流的補(bǔ)償。采用高阻接地方式，在單相接地故障時可以運(yùn)行，也可以立即跳閘隔離接地回路。如果同不接地方式一樣在單相接地時繼續(xù)運(yùn)行，則同樣具有較高主頻過電壓和操作過電壓的固有缺點；若同低阻接地方式一樣在單相接地時立即跳閘，則由于同樣靠繼電保護(hù)裝置來隔離接地回路，使繼電保護(hù)裝置所存在的問題，即難以兼顧在較大的正常負(fù)荷電流下不誤動而在單相接地時又不拒動的問題更為突出。雖然繼電保護(hù)裝置拒動時零序電流幅值已比低阻接地方式減少很多，但長時間的故障電流仍對設(shè)備和人身安全不利。

    目前，國家對數(shù)據(jù)中心用高壓發(fā)電機(jī)組的接地方式并沒有一個統(tǒng)一規(guī)定，不同用戶以及發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)廠商對高壓發(fā)電機(jī)組的接地電阻選擇也有所不同，但在數(shù)據(jù)中心高壓發(fā)電機(jī)組的接地方式上還是有基本共識，即采用合適阻值的中阻接地方式。

圖1 接地系統(tǒng)圖

    高壓發(fā)電機(jī)組的中性點接地要求：

    高壓發(fā)電機(jī)組供電系統(tǒng)中每臺機(jī)組要安裝一個10kV 高壓單相接觸器，并與58Ω接地電阻相連。

    當(dāng)系統(tǒng)接收到起動信號后，并機(jī)系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)組同時起動，按達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的順序依次閉合相應(yīng)的進(jìn)線開關(guān)接至并聯(lián)母排，最先穩(wěn)定的發(fā)電機(jī)組會首先投入并聯(lián)母排，此時應(yīng)自動同時合上該發(fā)電機(jī)組對應(yīng)的接地接觸器，當(dāng)所有接地接觸器中的其中一個閉合時，其余接地接觸器應(yīng)保持?jǐn)嚅_狀態(tài)。

    當(dāng)接地接觸器故障無法合閘或已合閘的接地接觸器故障時，此接觸器應(yīng)斷開，同時閉合系統(tǒng)中任一臺在線發(fā)電機(jī)組對應(yīng)的接地接觸器，保證系統(tǒng)中有一臺（并只有一臺）發(fā)電機(jī)組的中性線接地。當(dāng)一臺發(fā)電機(jī)組發(fā)生故障而需從并機(jī)母排上解列時，發(fā)電機(jī)組需發(fā)出斷開對應(yīng)接地接觸器的指令，同時閉合系統(tǒng)中任一臺在線發(fā)電機(jī)組對應(yīng)的接地接觸器，保證系統(tǒng)的接地是通過在線發(fā)電機(jī)組的接地來實現(xiàn)。本文節(jié)選自《數(shù)據(jù)中心供配電技術(shù)與設(shè)計》

來源：數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營管理