TN系統雙電源供電方式、接地點及斷路器極數的選擇

余明波虞瑤珍

(1杭州汽輪工程股份有限公司 浙江省 310012 2杭州中能汽輪動力有限公司 浙江省 310012)

TN系統雙電源供電方式、接地點及斷路器極數的選擇

余明波1虞瑤珍2

(1杭州汽輪工程股份有限公司 浙江省 310012 2杭州中能汽輪動力有限公司 浙江省 310012)

對重要負荷的雙電源配電經行分析，確保供電方式的可靠，對接地點和斷路器極熟的分析，確定雜散電流的形成和高敏感元件的影響。

一二級負荷；雙電源；PC供電；MCC供電；接地點；4P斷路器；3P斷路器；雜散電流

引言

在工業與民用的配電中，根據用電負荷可靠性的要求及中斷供電在政治和經濟上造成的損失或影響，電力負荷分為三級；對于一級和二級負荷，要兩路電源，以確保用電可靠和安全。兩路電源目的是確保在一路失電后，能迅速切換到另外一路電源。從而確保系統不中斷供電或中斷后能迅速恢復過來。

一、TN系統雙電源供電的方式

《火力發電廠廠用電設計技術規定》4.5.1：“接有I類負荷的高壓和低壓明（暗）備用動力中心廠用母線應設置備用電壓。當備用電源采用明（專用）備用時，還應裝設備用電源自動收入裝置；當備用電源采用暗（互為）備用方式時，暗（互為）備用的聯絡斷路器宜采用手動斷路器。接有ii類負荷的高壓和電壓明（暗）備用動力中心的廠用母線，應設置手動切換的備用電源。”該規范4.7.5：“主廠房內低壓電動機的供電方式，可采用明（專用）備用動力中心（PC）和電動機控制中心（MCC）的供電方式，也可以采用暗（互為）備用動力中心（PC）和電動機控制中心（MCC）的供電方式。……，對于單臺I、II類電動機應單獨設置1個雙電源供電的電動機控制中心，雙電源應從不同的動力中心引接；對于有I類負荷的電動機控制中心雙電源應自動切換，皆有II類負荷的電動機控制中心雙電源可手動切換。”如圖1

圖1

從圖1中我們可以看出，若電源（變壓器）是明備用，即K3閉合，PC1段母線采用的是單母線形式。在這種供電方式下，K1閉合，K2斷開或則K1斷開，K2閉合，K1與K2作雙電源切換。若PC1段母線上是一級負荷，則K1、K2必須為自動切換；若為二級負荷，則K1與K2可以為手動方式切換。若電源（變壓器）是暗備用，即K1和K2都閉合，K3斷開。K3和K1、K2聯鎖切換。當K1或則K2出現線路故障跳開時，K3閉合。在此供電方式下，PC1母線上無論是一級負荷或是二級負荷，均可以為手動切換。這是因為在設計的時候，一級負荷分配在兩端母線上，任何一段母線短時失電，都能保證一部分重要負荷能正常運行或則快速啟動，避免擴大事故的發生。

MCC段母線作為電動機控制中心，必須通過兩路不同的PC段母線通過斷路器K4、K5配電。在MCC段母線下，若有一級負荷，則K4、K5必須為自動切換；若為二級負荷，則K4、K5可以才有手動切換。

多電源TN系統的接地方式

在TN系統中，電源端有一點直接接地（通常是中性點），電氣裝置的外露可導電部門通過保護中性導體或則保護導體連接到此接地點。那么多電源TN系統如何接地呢？接地點在什么地方合理呢？

若變壓器1、變壓器2直接接地，如下圖，在明備用供電方式下，若中性線電流流向如圖2所示：

圖2

在圖2中我們可以看到，中性導體電流不僅通過中性線N，也通過接地導線PE流回相應的星型點。 一小部分不平衡電流本應該按照中性線流回電源，但是由于兩點接地，接地線和中性線成為并聯回路，所以中性線中的電流和接地線中的電流形成一個大繞環。這個大繞環形成一個磁場，對周邊的電子、通訊等高敏感信息技術形成干擾。

所以在多電源TN系統中，變壓器的中性線N不應直接接地，零線母排都應按要求加以絕緣，而是引導總配電屏中，通過一點與接地線PE相接。如圖3

圖3

二、雙電源轉換開關極數的確定

一、二級設備配電時，從PC段供電和MCC段供電，雙電源切換是否級數一樣呢?如圖1，我們來分析一下，K1、K2與K3、K4斷路器的級數，到底應是采用3極斷路器還是4極斷路器。

關于正常供電電源與備用電源之間的轉換開關極數的確定，國際電工標準IEC60364-5-53 (建筑物電氣裝置標準第5 部分∶電氣設備的選擇和安裝，第53 章∶開關設備和控制設備)第536.5.1 條規定為∶用于轉換替代電源的功能性開關應作用于所有帶電導體上，且不應使這些電源并聯運行，除非電氣裝置是為此并聯運行條件而設計的。

該文明確說明“作用于所有的帶電導體上”，那么我們需要確認帶電導體是否包括中性線，或則說中性線中是否帶電。

先來看PC斷電源給一二級負荷供電的雙電源切換。

根據圖三所示，雙電源PEN線不直接接地，而是通過外表絕緣的母排或則電纜引導總配電盤與PE母線進行一點接地。那么就避免了多點接地而形成的雜散電流，進而消除了電流大繞環。

《低壓配電設計規范》2.2.12：“在TN-C系統中,PEN線嚴禁接入開關設備。”4.5.6“在TN-C系統中嚴禁斷開PEN線，不得裝設斷開PEN線的任何電氣。當需要在PEN線上設電氣時，只能相應斷開相線回路。”

所以K1、K2雙電源切換的話一般只需要采用3極斷路器而不必采用4極斷路器。

那么在看看MCC配電時的雙電源切換。如圖4

如圖4所示，若K4、K5采用3極斷路器，則在負荷不平衡的時候，線路會出現不期望的環流，環流產生電磁場。為什么在PC段雙電源切換供電采用3極斷路器不會參數環流，而MCC段雙電源切換配電會產生環流呢？通過圖3和圖4，我們可以清楚的發現若采用MCC段雙電源切換配電，在三相不平衡的狀態下，MCC的斷的中性線流過不平衡電流，PC段中性線也流過不平衡電流，所以兩段中性線形成一個大繞環，從而形成不期望的環流。

若MCC段雙電切換斷路器采用4極則不會出現這樣的情況。如圖5

所以在MCC段供電，若采用雙電源切換斷路器應使用3極斷路器而不能使用3極斷路器。否則會才生不期望環流，形成環流電磁場，產生干擾源。

三、結束語

一級負荷和二級負荷的雙電源切換采用手動方式還是自動方式，不僅跟供配電的位置有關（是PC段還是MCC段供電），還跟備用的方式有關（是明備用方式還是按備用方式）。

雙變壓器的不能直接接地，否則會引起不期望的環流，形成電磁場，干擾電子、通訊等高敏感元件。應該把中性線引導總配電盤，采用一點接地。

雙電源切換應該不能簡單判斷采用三極斷路器還是四極斷路器，根據負荷設備的配電位置有關。PC段配電時，一般可以采用3極雙電源斷路器，而MCC段配電時，則必須采用4極雙電源斷路器。

[1]《TN 象統PEN 線接地和電源轉換開關極性的確定》 王厚余

[2]《火力發電廠廠用電設計技術規定》 DL/5153-2002

[3]《低壓嗲氣裝置 第4-44部分：安全防護電壓騷擾和電磁騷擾防護》GB/T16895.10-2010

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