移動通信樞紐低壓配電系統(tǒng)中性線相關(guān)問題的討論

劉寶昌，王啟凡

（中國移動通信集團設(shè)計院有限公司，北京 100080）

1 通信樞紐交流供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其接地方式

1.1 通信樞紐交流供電系統(tǒng)主要供電結(jié)構(gòu)

移動通信樞紐的供電系統(tǒng)以安全性、可靠性為重點進行設(shè)計及施工的。其組成一般包括：高壓配電設(shè)備、變壓器、低壓配電設(shè)備、柴油發(fā)電機組設(shè)備等。配置方式通常為：1套高壓配電系統(tǒng)、與負載需求容量相等的若干套低壓配電系統(tǒng)、與低壓設(shè)備配套的柴油發(fā)電機配電系統(tǒng)，且其負載往往采用雙回路供電末端切換的供電方式。

1.2 通信樞紐交流供電系統(tǒng)接地方式

根據(jù)IEC 規(guī)定的保護方式、術(shù)語概念，低壓配電系統(tǒng)按接地方式的不同分為：TT、TN和IT系統(tǒng)，其中TN系統(tǒng)又分為TN－C、TN－S、TN－C－S三種系統(tǒng)。而根據(jù)《通信電源設(shè)備安裝工程設(shè)計規(guī)范》相關(guān)規(guī)范要求，通信用低壓配電系統(tǒng)必須采用TN-S接地方式。其接線方式詳見圖1。

圖1 TN-S接地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 目前通信樞紐交流配電系統(tǒng)的一些問題

2.1 低壓配電柜饋出電纜部分地區(qū)采用三相四線方式

TN-S接地系統(tǒng)，即要求低壓配電系統(tǒng)的饋出電纜需采用三相五線方式，即3根相線、N線和保護地線。但目前，部分地區(qū)依然在采用三相四線方式饋出，即無從低壓系統(tǒng)饋出的保護地線，由于通信樞紐樓多為聯(lián)合接地方式，各機房樓間接地系統(tǒng)有電氣連接，因此，我們可以將其看作TN-S接地系統(tǒng)。而下面一種情況在各地區(qū)通信樞紐樓中也普遍存在，即高低壓配電室與用電設(shè)備未設(shè)置在一個樓內(nèi)、且有一定距離時，高低壓配電室地網(wǎng)與樞紐樓地網(wǎng)間電氣連接的可靠性已大打折扣（或者不連接）。如果出現(xiàn)接地體間連接不暢（或不連接）的問題，TN-S接地系統(tǒng)則變?yōu)門T接地系統(tǒng)，將喪失TN-S的優(yōu)勢，導(dǎo)致設(shè)備用電不安全。

TT接地系統(tǒng)是指將電氣設(shè)備的金屬外殼直接接地的保護系統(tǒng)，負荷側(cè)電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分連接的接地極和電源的接地極無電氣聯(lián)系。其接線方式詳見圖2。

圖2 TT接地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

TT接地系統(tǒng)中，當漏電電流較小時，熔斷器不一定熔斷，需漏電保護器作保護，因此，TT接地系統(tǒng)難以推廣。而TN-S接地系統(tǒng)的優(yōu)勢恰恰在于一旦設(shè)備出現(xiàn)外殼帶電，能將漏電電流上升為短路電流，這個電流很大，是 TT 系統(tǒng)的幾倍，低壓斷路器的脫扣器會立即跳閘，使故障設(shè)備斷電，確保設(shè)備及人員安全。

根據(jù)以上分析，由于各地區(qū)樞紐樓建設(shè)環(huán)境的限制，不能全部保證配電室接地系統(tǒng)與樞紐樓聯(lián)合接地系統(tǒng)真正可靠連接。因此，建議通信配電工程設(shè)計中禁止使用三相四線的饋線方式，尤其是高低壓配電室與通信設(shè)備不在同一建筑物的局址，以保證通信樞紐的設(shè)備及人員用電安全。

2.2 多數(shù)樞紐樓配電系統(tǒng)末端切換采用三極轉(zhuǎn)換開關(guān)及N線重復(fù)接地

根據(jù)通信系統(tǒng)無間斷供電要求的特殊性，各大運營商將通信樞紐樓配電系統(tǒng)的可靠性、安全性放在首位。因此，絕大部分重要通信交流配電系統(tǒng)均采用雙回路供電、末端切換的供電方式。在人們重視供電線路的可靠性同時，其末端雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)的選擇往往不受重視，通常是選用三級雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實現(xiàn)雙供電系統(tǒng)間的切換。其實，三級雙電源開關(guān)不是適用于所有供電結(jié)構(gòu)。

在不同的交流系統(tǒng)配電結(jié)構(gòu)中，如圖3所示結(jié)構(gòu)，雖然其主要的油機/市電轉(zhuǎn)換開關(guān)都非常重視不同系統(tǒng)（油機系統(tǒng)和市電變壓器系統(tǒng)）中性線的分離，基本都選擇了四極開關(guān)。

圖3 通信樞紐交流供電系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)圖

但如果其系統(tǒng)末端負載側(cè)雙電源切換依然選擇三極開關(guān)，那么，其雙電源系統(tǒng)（尤其是接地系統(tǒng)沒有電氣連接的雙電源系統(tǒng)）的N線實際上已經(jīng)通過末端的三極雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)連接在一起。這樣N線電流就可以通過多個回路回到中性點，其供電系統(tǒng)中將出現(xiàn)雜散電流，如圖4所示。

圖4 用電設(shè)備末端采用三極轉(zhuǎn)換開關(guān)

雜散電流的危害在于可能引起電氣火災(zāi)、地下金屬部分被腐蝕、對信息技術(shù)設(shè)備的干擾、影響上級保換裝置動作的可靠性，而且當電流大到一定程度將破壞電源設(shè)備或降低運行性能。還導(dǎo)致了N線的重復(fù)接地（尤其是雙電源設(shè)備分別安裝在不同建筑物內(nèi)），由于多個接地點，回流到電源中性點經(jīng)保護導(dǎo)體的故障電流、泄露電流在PE排和N排間形成環(huán)流。且，N線重復(fù)接地與目前多數(shù)規(guī)范中強調(diào)的“TN-S系統(tǒng)N線一點接地”原則相違背，其危害主要體現(xiàn)在，容易產(chǎn)生環(huán)流并產(chǎn)生電磁場干擾電子設(shè)備，以及導(dǎo)致干線上的漏電保護裝置誤動作（如果裝配有漏電保護裝置）。

因此，通信工程設(shè)計中末端雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)盡量選用四級開關(guān)。如圖5所示，電源1工作，電源2斷開，流經(jīng)保護導(dǎo)體的故障電流、泄露電流不會在PE線和N線間形成環(huán)流，不能產(chǎn)生雜散電流，并具有電磁兼容的特性。

圖5 用電設(shè)備末端采用四極轉(zhuǎn)換開關(guān)

綜上所訴，建議在采用雙電源或多電源的供電系統(tǒng)中，末端切換采用四級雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)，并且盡量將各類電源中性點接地系統(tǒng)連接在一起，采用一點接地的接線方式。以保證供電系統(tǒng)的安全性與可靠性。

3 結(jié)束語

經(jīng)過以上分析可知，不合理的接地方式對人員及用電設(shè)備安全有著較大影響。所以，應(yīng)該堅持在配電系統(tǒng)中使用三相五線的配線方式，并確保通信樞紐各類地網(wǎng)可靠連接，尤其是樞紐有多個單獨建筑時，確保各建筑物間的地網(wǎng)可靠連接。重視雙回路供電末端切換用雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)的選擇，減少供電系統(tǒng)環(huán)流及雜散電流現(xiàn)象的出現(xiàn)。

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