探討四極開關在低壓配電系統中的應用

張紅波 伊儉

【摘要】隨著電氣設備的更新換代，在低壓配電系統中舊設備改造及新設備的安裝選用過程中，四極開關取得廣泛應用。是否任何低壓配電系統都可以使用四極開關呢？四極開關比三極開關優越一些嗎？四極開關在使用中有何規定及注意事項呢？本文就四極開關在低壓配電系統中的選用做一個探討。

【關鍵詞】四極開關 選用原則 TN-C系統

1低壓配電系統

根據現行的國家標準《低壓配電設計規范》（GB50054）的定義，將低壓配電系統分為三種，即TＮ、TT、IT三種形式。TＮ系統：電源變壓器中性點接地，設備外露部分與中性線相連。TT系統：電源變壓器中性點接地，電氣設備外殼采用保護接地。IT系統：電源變壓器中性點不接地（或通過高阻抗接地），而電氣設備外殼電氣設備外殼采用保護接地。

TN系統電力系統的電源變壓器的中性點接地，根據電氣設備外露導電部分與系統連接的不同方式又可分三類：即TN—C系統、TN—S系統、TN—C—S系統。TN方式供電系統這種供電系統是將電氣設備的金屬外殼與工作零線相接的保護系統，稱作接零保護系統，用ＴN表示。它的特點如下。

（1）一旦設備出現外殼帶電，接零保護系統能將漏電電流上升為短路電流，這個電流很大，是TT系統的5.3倍，實際上就是單相對地短路故障，熔斷器的熔絲會熔斷，低壓斷路器的脫扣器會立即動作而跳閘，使故障設備斷電，比較安全。

（2）TN系統節省材料、工時，在我國和其他許多國家廣泛得到應用。TN方式供電系統中，根據其保護零線是否與工作零線分開而劃分為TN-C和TN-S等兩種。

（3）TN-C方式供電系統它是用工作零線兼作接零保護線，可以稱作保護中性線，可用NPE表示

（4）TN-S方式供電系統它是把工作零線N和專用保護線PE嚴格分開的供電系統，稱作TN-S供電系統，TN-S供電系統的特點如下。

第一、系統正常運行時，專用保護線上不有電流，只是工作零線上有不平衡電流。PE線對地沒有電壓，所以電氣設備金屬外殼接零保護是接在專用的保護線PE上，安全可靠。第二、工作零線只用作單相照明負載回路。第三、專用保護線PE不許斷線，也不許進入漏電開關。第四、干線上使用漏電保護器，工作零線不得有重復接地，而PE線有重復接地，但是不經過漏電保護器，所以TN-S系統供電干線上也可以安裝漏電保護器。第五、TN-S方式供電系統安全可靠，適用于工業與民用建筑等低壓供電系統。在建筑工程工工前的“三通一平”（電通、水通、路通和地平——必須采用TN-S方式供電系統。

2四極開關的優點

四極開關，就是三相四線制的開關。因為有4根線，三根火一根零。為保證電器檢修安全和實現電器裝置的某些功能，在切斷電源回路時，除斷開所有相線外，還需斷開中性線，即斷開全部帶電導體，這被稱為電器裝置的隔離，最常用的隔離措施是裝設四極開關（單相時為兩極開關）。過去，電器維護室只用三極開關斷開三根相線，維護人員常因觸及帶危險電壓的中性線而受到傷害。

3四極開關存在的危險

三極開關和四極開關的正確選用，對整個供電系統和人身安全都至關重要。四級開關如果有一對觸頭不導電，這對觸頭往往是中性線觸頭。觸頭的接觸電阻由收縮電阻和膜電阻組成。前者與本文關系不大，不做敘述。后者系由觸頭表面的化學腐蝕物、氧化物以及塵埃贓物等構成的一層覆蓋膜形成電阻，他阻礙電流的導通。當開關平時正常操作切斷負載電流時，動靜兩觸頭間產生電弧，此電弧雖然不大，但能燒掉和清除此電阻膜，減少良觸頭間的接觸電阻。操作四級開關時通常線斷開三對相線觸頭，后斷開中性線觸頭。三根相線被切斷后中性線上不復存在電流，中性線觸頭也自然不能產生電弧來清除電阻膜，所以在實測中，中性線觸頭的接觸電阻往往大于相線觸頭的接觸電阻，他也容易像鋁線街頭那樣音節觸電阻過大而不導電，這正是四級開關容易引起“斷零”事故的一個重要原因。

4四極開關的使用原則

是否選用四級斷路器可遵循以下原則：（1）根據IEC465.1.5條規定，正常供電電源與備用發電機之間的轉換斷路器應使用四極斷路器。（2）帶漏電保護的雙電源轉換斷路器應采用四極斷路器。兩個上級斷路器帶漏電保護，其下級的電源轉換斷路器應使用四極斷路器。（3）在兩種不同接地系統間電源切換斷路器應采用四極斷路器。（4）TN-C系統嚴禁使用四極斷路器。（5）TN-S、TN-C-S系統一般不需要設置四極斷路器。但TN-S系統的一些特殊情況（嚴重三相不平衡、零序諧波含量較高等）是否不用四極斷路器有待進一步研究。（6）TT系統的電源進線斷路器應采用四極斷路器。（7）IT系統中當有中性線引出時應采用四極斷路器。

5四極開關在配電變電所內的使用

附設于建筑物內或單獨設置的多變壓器或單變壓器變電所內，如果做有等電位聯結，則不論所供的為TN-C-S系統、TN-S系統或TT系統，在變電所內都不需為維修安全裝用四極開關，這是因為這幾種系統的變壓器中性點和中性線都是在變電所內直接接地。即使某中性線上有由低壓網絡內傳導來的故障電壓ut，但由于等電位聯結的作用，中性線與變電所的地和其他導電部分間并不出現電位差，備用變壓器維修時，不會對維修人員構成危險，所以不必為變電所內總開關和母聯開關裝用售價高昂，又占用配電盤大量容積的四極開關。需要說明，自變壓器中性點引至配電盤的母排為PEN母排，PEN母排是不允許切斷的，也即不允許插入開關。因此變電所內的總開關和母聯開關都只能采用三極開關而非四極開關。

參考文獻：

[1]王厚余.四極開關的應用[J].電氣設計與設備，2003（1）.

[2]中華人民共和國國家標準《低壓配電設計規范》，GB50054-2011.