王蘇陽 / 龐傳貴 / 王 崢 / 裴元杰（中國建筑設(shè)計(jì)研究院機(jī)電院, 北京 100044）

關(guān)于四極開關(guān)的應(yīng)用，許多電氣雜志及業(yè)內(nèi)一些專家已經(jīng)進(jìn)行過多方面的專題探討。《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ16-2008第7.5.2條：“在TN-C系統(tǒng)中，嚴(yán)禁斷開PEN導(dǎo)體，不得裝設(shè)斷開PEN導(dǎo)體的電器”。第7.5.3條又明確規(guī)定了三相四線制系統(tǒng)中四極開關(guān)的選用原則：“1.保證電源轉(zhuǎn)換的功能性開關(guān)電器應(yīng)作用于所有帶電導(dǎo)體，且不得使這些電源并聯(lián)；2.TN-C-S、TN-S系統(tǒng)中的電源轉(zhuǎn)換開關(guān)，應(yīng)采用切斷相導(dǎo)體和中性導(dǎo)體的四極開關(guān)”等，及“應(yīng)采用四極開關(guān)”的五款規(guī)定。 因“規(guī)范”中有了硬性規(guī)定，所以在工程設(shè)計(jì)中，電氣設(shè)計(jì)人員便按照各自對此規(guī)定的理解，采用了四極開關(guān)；有些審圖機(jī)構(gòu)的審圖人員，也按照自己的理解要求工程設(shè)計(jì)人員“應(yīng)采用四極開關(guān)”。因而出現(xiàn)了采用四極開關(guān)不合理的情況：

A.變壓器低壓總開關(guān)及聯(lián)絡(luò)開關(guān)采用了四極開關(guān)，當(dāng)由其配出的TN-C-S系統(tǒng)中的PEN線又做了重復(fù)接地時(shí)，則使四極開關(guān)的第四極失去作用，見圖1；

B.斷開了N線，會因“斷零”而可能導(dǎo)致燒壞單相用電設(shè)備，見圖2；

C.斷開了PEN線，相當(dāng)于既斷開了N線，又?jǐn)嚅_了PE線，增加了觸電危險(xiǎn)，見圖3。

對于以上三種情況分別說明如下：

1） 在建筑物內(nèi)設(shè)置變電所，由此變電所采用三相四線，四芯電纜（TN-C-S系統(tǒng)）向建筑物二供電；在建筑物二內(nèi)總配電室的電源進(jìn)線處，將PEN線做重復(fù)接地及總等電位聯(lián)結(jié)，見圖1。此時(shí)，雖然圖中的母聯(lián)開關(guān)3Q及兩臺變壓器的低壓總開關(guān)1Q、2Q均采用了四極開關(guān)，但因?yàn)镻EN線在建筑物二內(nèi)重復(fù)接地，使圖1中的c、d兩點(diǎn)接在了一起，因此產(chǎn)生如下結(jié)果：

（1）當(dāng)兩臺變壓器分列運(yùn)行時(shí)，其聯(lián)絡(luò)開關(guān)3Q第四極的兩端a、b兩點(diǎn)被短接，即3Q的第四極失去了作用。

（2）當(dāng)2號變壓器停電，由1號變壓器供電時(shí)（開關(guān)1Q、3Q合閘、2Q斷開），則使a點(diǎn)與e點(diǎn)被1Q的第四極短接，a點(diǎn)與b點(diǎn)被3Q的第四極短接，e點(diǎn)與f點(diǎn)經(jīng)MEB接通，則b點(diǎn)與f點(diǎn)被接地連接線和1Q、3Q的第四極接通，在2Q未合閘的情況下，其第四極失去了作用。反之，當(dāng)2Q合閘，則1Q的第四極同樣失去了作用。由此可見，1Q、2Q、3Q不必采用四極開關(guān)。

2）在民用建筑中有許多的單相設(shè)備，且可隨意使用，自由開、關(guān)。如果在TN-C-S及TN-S系統(tǒng)中采用了四極開關(guān)，見圖2(a)：當(dāng)1Q-1、1Q-2、1Q-3 及2Q-2、2Q-3 均斷開，而2Q-1、3Q-1、3Q-2、3Q-3 均閉合時(shí)，如果出現(xiàn)中性線觸頭導(dǎo)電不良又未被察覺的情況，則額定電壓為220V相電壓的電氣裝置R2、R3將被串聯(lián)連接到380V的線電壓上,見圖2(b)。此時(shí)裝置R2上承受的電壓變?yōu)榧s380V/4×3=285V，R2將因“斷零”使其過電壓而燒毀。

圖1 PEN線做重復(fù)接地及總等電位聯(lián)結(jié)圖

圖2 (a) 四極開關(guān)接線圖

圖2 (b) 發(fā)生中性線觸頭導(dǎo)電不良等效圖

圖3 (a) TN-C系統(tǒng)四級開關(guān)發(fā)生故障圖

圖3 (b) TN-C-S系統(tǒng)四級開關(guān)發(fā)生故障圖

3）根據(jù)“民規(guī)”7.5.2條規(guī)定：“在TN-C系統(tǒng)中，嚴(yán)禁斷開PEN導(dǎo)體，不得裝設(shè)斷開PEN導(dǎo)體的電器”（這符合國際電工委員會IEC的規(guī)定）。如果在TN-C系統(tǒng)中采用四級開關(guān)，萬一中性線開關(guān)的觸頭導(dǎo)電不良又未被察覺，也就是斷開了PEN線（即相當(dāng)于斷開了N線和PE線），使正在使用的單相設(shè)備外殼（見圖3(a)）上的a點(diǎn)對地電壓為相電壓( ～220V)，這時(shí)如果有人觸摸到電器裝置的外殼，就會觸電，是十分危險(xiǎn)的。因此《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》將此條規(guī)定列為強(qiáng)制性條文。如果在TNC-S（無重復(fù)接地）系統(tǒng)中，采用了四級開關(guān)，當(dāng)某相發(fā)生單相碰殼故障，見圖3(b)上的b點(diǎn)，其危險(xiǎn)程度與上述TN-C系統(tǒng)是相同的，也不應(yīng)忽視。我們分析TN-C-S系統(tǒng)無重復(fù)接地的情況，是因?yàn)樵贗EC標(biāo)準(zhǔn)及我國的《供配電設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50052-2009的TN-C-S系統(tǒng)的示意圖中，其PEN線分為PE線和N線處沒有畫出重復(fù)接地的符號，應(yīng)認(rèn)為它是無重復(fù)接地的。

通過研究以上配電系統(tǒng)圖（圖1、2、3），可見應(yīng)根據(jù)不同工程的不同配電系統(tǒng)情況，確定哪些需要選用四極開關(guān)，哪些應(yīng)選用三極開關(guān)，才能做到既滿足使用安全要求，又節(jié)約投資。

關(guān)于變壓器的低壓總開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)采用三極開關(guān)，可滿足IEC規(guī)定的電源轉(zhuǎn)換功能性開關(guān)，應(yīng)作用于所有帶電導(dǎo)體及檢修隔離的要求。業(yè)內(nèi)專家已有不少論述，本文不再贅述。