低壓交流三相配電系統(tǒng)中四極開(kāi)關(guān)的應(yīng)用探討

梅冬昂　李成建

摘 要：在低壓交流三相線路中，往往需要根據(jù)負(fù)荷情況或線路的保護(hù)要求設(shè)置不同極數(shù)的斷路器、起動(dòng)器或刀熔開(kāi)關(guān)，以用作線路的電氣隔離、短路保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、接地故障保護(hù)、防電擊。在工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)掌握分寸，根據(jù)不同的接地制式和使用條件選用四極開(kāi)關(guān)還是三極開(kāi)關(guān)。通過(guò)詳細(xì)分析，闡述了四極開(kāi)關(guān)的應(yīng)用范圍，給出了選用四極開(kāi)關(guān)時(shí)的注意事項(xiàng)，供同行選用開(kāi)關(guān)時(shí)參考。

關(guān)鍵詞：電氣隔離；電氣控制；電氣保護(hù)；接地制式；四極開(kāi)關(guān)

引言

在低壓交流三相配電線路中設(shè)置不同極數(shù)的開(kāi)關(guān)，可以起到電氣隔離、控制、保護(hù)和防電擊作用。本文以工程設(shè)計(jì)中所設(shè)置開(kāi)關(guān)作用的不同，對(duì)四極開(kāi)關(guān)的選用及原因進(jìn)行剖析，更深入了解四極開(kāi)關(guān)的使用，提高工程的安全性。

1 用作電氣隔離的開(kāi)關(guān)及其選用

1.1 隔離作用

當(dāng)線路或設(shè)備停用、檢修或發(fā)生事故時(shí)，開(kāi)關(guān)用于斷開(kāi)電源，確保人身安全。本文所述的隔離即為電氣隔離。電氣隔離不只用以保證檢修安全，如為了實(shí)現(xiàn)電氣裝置的正常功能，也需實(shí)施電氣隔離。

1.2 開(kāi)關(guān)選用

1.2.1根據(jù)國(guó)標(biāo)GB50054—1995《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》、JGJ16—2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》以及國(guó)際電工委員會(huì)《IEC標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，隔離裝置必須將相線隔離或?qū)⒉唤拥氐膶?dǎo)線隔離。在TN系統(tǒng)中，除雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)外，僅作為檢修隔離用的開(kāi)關(guān)可以采用三極開(kāi)關(guān)，不必采用四極開(kāi)關(guān)，詳見(jiàn)圖1。這是因?yàn)樵赥N-C-S和TN-S接地制式的單電源配電系統(tǒng)中，根據(jù)我國(guó)電氣規(guī)范和IEC標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，在建筑物內(nèi)都設(shè)有總等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)，即使一些未做總等電位聯(lián)結(jié)的老建筑物，因其金屬結(jié)構(gòu)、金屬管道等相互之間的自然接觸，也具有一定的等電位聯(lián)結(jié)作用。

如圖1所示，電氣維修時(shí)，若正好中性線導(dǎo)入了對(duì)地危險(xiǎn)電壓Uf，由Uf傳導(dǎo)路徑可知，由于金屬結(jié)構(gòu)、金屬管道與PE線、中性線互相連通，且處于同一Uf電壓水平上，維修人員觸及中性線時(shí)因不存在電位差，不可能發(fā)生電擊事故，也不可能打出電火花，而引起爆炸和火災(zāi)事故。

1.2.2TT接地制式的單電源配電系統(tǒng)應(yīng)為電氣維修安全裝設(shè)四極開(kāi)關(guān)。在TT系統(tǒng)中，即使建筑物內(nèi)設(shè)有總等電位聯(lián)結(jié)，也需為電氣檢修安全裝設(shè)四極開(kāi)關(guān)，這可用圖2來(lái)說(shuō)明。圖2中，TT系統(tǒng)的中性線和總等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)是不相連通的。當(dāng)中性線帶Uf電壓進(jìn)入建筑物內(nèi)時(shí)，總等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)卻為地電位，這一Uf電位差將引起電氣事故。因此，為保證維修安全，TT系統(tǒng)應(yīng)在建筑物內(nèi)適當(dāng)線段上（如在電源進(jìn)線處）裝設(shè)四極開(kāi)關(guān)。

1.2.3IT系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定開(kāi)關(guān)的極數(shù)。IT系統(tǒng)一般不引出中性線，故應(yīng)不存在采用四極開(kāi)關(guān)的問(wèn)題。但當(dāng)IT系統(tǒng)引出中性線時(shí)，因中性點(diǎn)不接地，正常情況下中性線上不可能帶故障電壓，所以沒(méi)有必要為電氣維修安全裝設(shè)四極開(kāi)關(guān)。當(dāng)中性線故障接地時(shí)，IT系統(tǒng)就變成了TN或TT系統(tǒng)，原來(lái)按IT系統(tǒng)設(shè)置的線路保護(hù)就起不了作用，不設(shè)四極開(kāi)關(guān)就非常危險(xiǎn)。因此，當(dāng)IT系統(tǒng)配出中性線時(shí)，每條回路的中性線上需要裝設(shè)過(guò)電流檢測(cè)裝置，并且當(dāng)相線因故障被切斷時(shí)，必須同時(shí)切斷中性線，以免中性線故障接地而不能起隔離作用。這就是在配出中性線的IT系統(tǒng)中采用四極開(kāi)關(guān)的目的。

2 用作控制的開(kāi)關(guān)及其選用

當(dāng)開(kāi)關(guān)僅用作功能性控制時(shí)，只需根據(jù)控制要求對(duì)被控制的帶電導(dǎo)線進(jìn)行控制，不必對(duì)回路中的所有帶電導(dǎo)線（包括中性線）進(jìn)行控制。但作為電源轉(zhuǎn)換的開(kāi)關(guān)，必須對(duì)所有帶電導(dǎo)線進(jìn)行控制，并且不能使這些不同的電源并聯(lián)，此時(shí)必須采用四極開(kāi)關(guān)。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB14050-1993《系統(tǒng)接地的型式及安全技術(shù)要求》和GB9089.1、9089.2-1988《嚴(yán)酷條件下戶外場(chǎng)所電氣設(shè)施》規(guī)定，TN-C系統(tǒng)中的雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)也

必須采用四極開(kāi)關(guān)，把PEN線與相線同時(shí)切斷。

3 用作保護(hù)的開(kāi)關(guān)及其選用

用作保護(hù)的開(kāi)關(guān)，應(yīng)根據(jù)不同的接地制式來(lái)確定是否需要對(duì)中性線進(jìn)行保護(hù)。在中性線截面等于或相當(dāng)于相線截面的TT或TN-S系統(tǒng)中，中性線上不需裝設(shè)過(guò)電流檢測(cè)裝置及隔離裝置；當(dāng)中性線的截面小于相線截面時(shí)，中性線上需裝設(shè)與該導(dǎo)線截面相對(duì)應(yīng)的過(guò)電流檢測(cè)裝置，并必須使相線斷開(kāi)，但不必?cái)嚅_(kāi)中性線。因此，如果僅從保護(hù)中性線出發(fā)，TT系統(tǒng)不必采用四極開(kāi)關(guān)。

4 選用四極開(kāi)關(guān)時(shí)的注意事項(xiàng)

選用四極開(kāi)關(guān)時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題：（1）四極開(kāi)關(guān)的第四極應(yīng)能先通后斷。（2）四極開(kāi)關(guān)應(yīng)定期維修，以免開(kāi)啟后第四極未能接通，造成電擊危險(xiǎn)。

5 結(jié) 語(yǔ)

在四極開(kāi)關(guān)的選用中，應(yīng)根據(jù)其在三相配電線路中所起的作用是隔離、控制、保護(hù)還是防電擊；使用場(chǎng)合是變配電所內(nèi)，還是普通建筑物內(nèi)；有專(zhuān)職電工，還是普通用戶；所在系統(tǒng)接地保護(hù)制式是TN、TT或IT系統(tǒng)等條件作相應(yīng)的選擇。

參考文獻(xiàn)

[1]王厚余.低壓電氣裝置的設(shè)計(jì)安裝和檢驗(yàn)[M].中國(guó)電力出版社，2007.

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[3]GB140500-1993 系統(tǒng)接地的型式及安全技術(shù)要求[S].

[4] GB 9089.1/GB9089.2-1988 嚴(yán)酷條件下戶外場(chǎng)所電氣設(shè)施[S].