項立榕

(福建省交通規(guī)劃設(shè)計院 福建福州 350004)

0 引言

在低壓配電系統(tǒng)保護(hù)中，接地故障的發(fā)生與帶電導(dǎo)體系統(tǒng)及接地型式選用不當(dāng)直接相關(guān)。本文依據(jù)《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50052-2009[1]和《低壓配電設(shè)計規(guī)范》GB50054-2011[2]等規(guī)范，闡明單相二線制、三相四線制帶電導(dǎo)體系統(tǒng)的構(gòu)成，著重分析帶電導(dǎo)體系統(tǒng)間共用中性導(dǎo)體(N)線時，在發(fā)生中性導(dǎo)體(N)線斷開或接地故障時，存在不能及時判斷故障回路，和無法隔離故障回路的危險。結(jié)合部分配電設(shè)計，采用單獨(dú)加大(N)線截面在低壓帶電導(dǎo)體系統(tǒng)間共用中性線，會造成間接接觸剩余電流保護(hù)與自動切斷電源防護(hù)措施失效的現(xiàn)象，探討在配電系統(tǒng)設(shè)計中，避免帶電導(dǎo)體系統(tǒng)類型的設(shè)置錯誤，防止共用中性導(dǎo)體交流系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，引發(fā)的人體傷害和財產(chǎn)損失。

1 帶電導(dǎo)體系統(tǒng)的構(gòu)成及連接

《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50052-2009“第7.0.1條 帶電導(dǎo)體系統(tǒng)的型式，宜采用單相二線制、兩相三線制、三相三線制和三相四線制。低壓配電系統(tǒng)接地型式，可采用TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)。[1]”的規(guī)定；和條文說明“第7.0.1條 ……本次修訂考慮按我國常用方式列入……[1]”交流系統(tǒng)帶電導(dǎo)體類型的相關(guān)條文說明，明確規(guī)定了帶電導(dǎo)體系統(tǒng)的線制和接地類型構(gòu)成，如圖1所示。

圖1 交流系統(tǒng)帶電導(dǎo)體類型

本文依據(jù)上述規(guī)范條款和條文，通過單相二線制、三相四線制和N線與PE線組成低壓配電系統(tǒng)的連接，以及構(gòu)成低壓配電系統(tǒng)的接地型式表述，特別對TN系統(tǒng)帶電導(dǎo)體系統(tǒng)間不同線制和接地類型回路的電器和導(dǎo)體選擇，提供符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和產(chǎn)品條件設(shè)置的保護(hù)措施。同時，分析部分單相二線制與三相四線制間的分支回路，為了減少N線數(shù)，未按照單相二線制、三相四線制的帶電導(dǎo)體類型要求，采取多分支回路共用中性導(dǎo)體，以及通過選擇加大中性導(dǎo)體截面方式，來滿足不同線制相導(dǎo)體間不平衡電流等的共用做法，不僅違反了《低壓配電設(shè)計規(guī)范》GB50054-2011第3.2.7條“符合下列情況之一的線路，中性導(dǎo)體的截面應(yīng)與相導(dǎo)體的截面相同：①單相兩線制線路；②銅相導(dǎo)體截面小于等于16mm2或鋁相導(dǎo)體截面小于等于25mm2三相四線制線路。[2]”的規(guī)定；分支回路共用中性導(dǎo)體，一旦N線斷開或系統(tǒng)發(fā)生接地故障，還會造成無法判斷和無法設(shè)置自動切除故障回路的危險，以及事故面范圍擴(kuò)大。從低壓配電系統(tǒng)的安全角度分析，對單相分支回路帶電導(dǎo)體系統(tǒng)間各回路的中性導(dǎo)體，應(yīng)分別按照相導(dǎo)體回路的相同截面配置，并按照(單相二線制與三相四線制系統(tǒng))類型和接地型式的進(jìn)行設(shè)計。

圖2 三相四線制帶電導(dǎo)體電源“斷N”/“斷相”后的不平衡負(fù)載示意

2 帶電導(dǎo)體系統(tǒng)間共用中性導(dǎo)體無法隔離電氣故障的危險性分析

帶電導(dǎo)體系統(tǒng)間，無論是單相系統(tǒng)，還是三相系統(tǒng)的多個分支回路線路共用中性導(dǎo)體，在各系統(tǒng)間分支回路發(fā)生接地故障時，存在既明顯違反上述帶電導(dǎo)體系統(tǒng)(單相二線制與三相四線制系統(tǒng))線制類型的規(guī)定，由于共用的中性導(dǎo)體(N)，無法按照單相二線制與三相四線制系統(tǒng)要求，設(shè)置剩余電流保護(hù)電器，無法判斷和切斷事故回路的故障點(diǎn)。TN-C系統(tǒng)還會通過共用的中性導(dǎo)體(N)，沿著配電系統(tǒng)發(fā)散，造成電氣事故范圍擴(kuò)大化，甚至還會引發(fā)整個低壓系統(tǒng)的故障。因此，為避免帶電導(dǎo)體系統(tǒng)間共用中性導(dǎo)體引發(fā)的故障，應(yīng)按照線制型式要求和設(shè)計原則，規(guī)范設(shè)置各分支回路的中性導(dǎo)體，避免帶電導(dǎo)體系統(tǒng)間共用中性導(dǎo)體引發(fā)的失誤，造成對人體傷害的危險。

3 共用中性導(dǎo)體斷開的危險性分析

帶電導(dǎo)體系統(tǒng)間，在發(fā)生中性導(dǎo)體斷開和相導(dǎo)體接地故障時，會造成380V和220V電壓不平衡的危險。第一種情況，不僅會導(dǎo)致三相四線制380V三相對稱電路因缺相引發(fā)設(shè)備發(fā)熱燒毀危險。還會造成單相二線制的220V單相分支回路電壓不平衡，使一部分220V照明設(shè)備電壓不夠而欠壓熄滅。另一部分220V照明設(shè)備電壓偏高而引發(fā)燒毀的危險；三相四線制帶電導(dǎo)體電源“斷N”/“斷相”后的不平衡負(fù)載示意和電壓向量分析，如圖2～圖3所示。

圖3 電壓向量分析

基此，通過電壓向量分析[6]，嚴(yán)格區(qū)別和分清楚三相四線制回路、單相二線制和分支回路之間，在發(fā)生斷開(N)線、斷相或同時發(fā)生故障時，會對三相負(fù)荷平衡的影響完全不同；闡明三相低壓斷路器，是可以對三相四線制平衡回路的單相設(shè)備進(jìn)行控制和保護(hù)，但無法對三個單相分支回路設(shè)備進(jìn)行控制和保護(hù)；主要原因是：若正常關(guān)斷一路單相分支回路，會造成三相負(fù)荷矩失去平衡，使三相低壓斷路器認(rèn)為缺相運(yùn)行，對另外2個單相分支回路同時動作。因此，人為原因造成的分支回路關(guān)斷現(xiàn)象是不允許，《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ 16-2008第10．7．7條，作了特別強(qiáng)調(diào)“在照明分支回路中，不得采用三相低壓斷路器對三個單相分支回路進(jìn)行控制和保護(hù)。[3]”的條文規(guī)定，是專門針對照明配電系統(tǒng)的基本原則和規(guī)定。在應(yīng)用該條款時，應(yīng)正確理解規(guī)定的意義，避免對規(guī)范[6]產(chǎn)生歧義，誤解為單相設(shè)備均衡的三相回路，不能采用三相低壓斷路器進(jìn)行控制和保護(hù)。在設(shè)計時，特意避開采用三相四線制系統(tǒng)對單相設(shè)備的直接控制和保護(hù)，并人為地再增加低壓系統(tǒng)的配電級數(shù)，再增設(shè)照明單相分支回路，再增加單級控制開關(guān)的錯誤做法，使本來可以由三相平衡控制的照明回路，曲解為應(yīng)按照單相二線制帶電導(dǎo)體系統(tǒng)的要求進(jìn)行設(shè)計，導(dǎo)致人為產(chǎn)生的“斷N”/“斷相”事故危險發(fā)生。

4 結(jié)語

低壓供配電系統(tǒng)對中性導(dǎo)體的設(shè)置，不僅應(yīng)按照帶電導(dǎo)體系統(tǒng)(三相四線制與單相二線制)的線制基本準(zhǔn)則，對多個回路的線路分別設(shè)置中性導(dǎo)體，還應(yīng)考慮電源系統(tǒng)的接地連接方式，以防止不同接地型式的電源系統(tǒng)間共用中性導(dǎo)體，造成無法區(qū)分配電系統(tǒng)回路和分支線路的接地故障點(diǎn)，使低壓配電系統(tǒng)一旦出現(xiàn)接地故障，共用的中性導(dǎo)體無法隔離電氣故障，將不可避免會使故障電流沿著(N)線范圍擴(kuò)大，引發(fā)危害人身和財產(chǎn)安全的事故。為此，應(yīng)按照中性導(dǎo)體規(guī)范連接的設(shè)置原則，并對低壓帶電導(dǎo)體系統(tǒng)間共用中性導(dǎo)體(N)的危險性引起高度的重視。

參考文獻(xiàn)

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