低壓交流三相配電系統中四極開關的應用探討

梅冬昂　李成建

摘 要：在低壓交流三相線路中，往往需要根據負荷情況或線路的保護要求設置不同極數的斷路器、起動器或刀熔開關，以用作線路的電氣隔離、短路保護、過負荷保護、接地故障保護、防電擊。在工程設計中，應掌握分寸，根據不同的接地制式和使用條件選用四極開關還是三極開關。通過詳細分析，闡述了四極開關的應用范圍，給出了選用四極開關時的注意事項，供同行選用開關時參考。

關鍵詞：電氣隔離；電氣控制；電氣保護；接地制式；四極開關

引言

在低壓交流三相配電線路中設置不同極數的開關，可以起到電氣隔離、控制、保護和防電擊作用。本文以工程設計中所設置開關作用的不同，對四極開關的選用及原因進行剖析，更深入了解四極開關的使用，提高工程的安全性。

1 用作電氣隔離的開關及其選用

1.1 隔離作用

當線路或設備停用、檢修或發生事故時，開關用于斷開電源，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，如為了實現電氣裝置的正常功能，也需實施電氣隔離。

1.2 開關選用

1.2.1根據國標GB50054—1995《低壓配電設計規范》、JGJ16—2008《民用建筑電氣設計規范》以及國際電工委員會《IEC標準》規定，隔離裝置必須將相線隔離或將不接地的導線隔離。在TN系統中，除雙電源轉換開關外，僅作為檢修隔離用的開關可以采用三極開關，不必采用四極開關，詳見圖1。這是因為在TN-C-S和TN-S接地制式的單電源配電系統中，根據我國電氣規范和IEC標準的規定，在建筑物內都設有總等電位聯結系統，即使一些未做總等電位聯結的老建筑物，因其金屬結構、金屬管道等相互之間的自然接觸，也具有一定的等電位聯結作用。

如圖1所示，電氣維修時，若正好中性線導入了對地危險電壓Uf，由Uf傳導路徑可知，由于金屬結構、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因不存在電位差，不可能發生電擊事故，也不可能打出電火花，而引起爆炸和火災事故。

1.2.2TT接地制式的單電源配電系統應為電氣維修安全裝設四極開關。在TT系統中，即使建筑物內設有總等電位聯結，也需為電氣檢修安全裝設四極開關，這可用圖2來說明。圖2中，TT系統的中性線和總等電位聯結系統是不相連通的。當中性線帶Uf電壓進入建筑物內時，總等電位聯結系統卻為地電位，這一Uf電位差將引起電氣事故。因此，為保證維修安全，TT系統應在建筑物內適當線段上（如在電源進線處）裝設四極開關。

1.2.3IT系統應根據實際情況確定開關的極數。IT系統一般不引出中性線，故應不存在采用四極開關的問題。但當IT系統引出中性線時，因中性點不接地，正常情況下中性線上不可能帶故障電壓，所以沒有必要為電氣維修安全裝設四極開關。當中性線故障接地時，IT系統就變成了TN或TT系統，原來按IT系統設置的線路保護就起不了作用，不設四極開關就非常危險。因此，當IT系統配出中性線時，每條回路的中性線上需要裝設過電流檢測裝置，并且當相線因故障被切斷時，必須同時切斷中性線，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系統中采用四極開關的目的。

2 用作控制的開關及其選用

當開關僅用作功能性控制時，只需根據控制要求對被控制的帶電導線進行控制，不必對回路中的所有帶電導線（包括中性線）進行控制。但作為電源轉換的開關，必須對所有帶電導線進行控制，并且不能使這些不同的電源并聯，此時必須采用四極開關。根據國家標準GB14050-1993《系統接地的型式及安全技術要求》和GB9089.1、9089.2-1988《嚴酷條件下戶外場所電氣設施》規定，TN-C系統中的雙電源轉換開關也

必須采用四極開關，把PEN線與相線同時切斷。

3 用作保護的開關及其選用

用作保護的開關，應根據不同的接地制式來確定是否需要對中性線進行保護。在中性線截面等于或相當于相線截面的TT或TN-S系統中，中性線上不需裝設過電流檢測裝置及隔離裝置；當中性線的截面小于相線截面時，中性線上需裝設與該導線截面相對應的過電流檢測裝置，并必須使相線斷開，但不必斷開中性線。因此，如果僅從保護中性線出發，TT系統不必采用四極開關。

4 選用四極開關時的注意事項

選用四極開關時應注意以下問題：（1）四極開關的第四極應能先通后斷。（2）四極開關應定期維修，以免開啟后第四極未能接通，造成電擊危險。

5 結 語

在四極開關的選用中，應根據其在三相配電線路中所起的作用是隔離、控制、保護還是防電擊；使用場合是變配電所內，還是普通建筑物內；有專職電工，還是普通用戶；所在系統接地保護制式是TN、TT或IT系統等條件作相應的選擇。

參考文獻

[1]王厚余.低壓電氣裝置的設計安裝和檢驗[M].中國電力出版社，2007.

[2]GB50054-1995 低壓配電設計規范[S].

[3]GB140500-1993 系統接地的型式及安全技術要求[S].

[4] GB 9089.1/GB9089.2-1988 嚴酷條件下戶外場所電氣設施[S].