移动通信枢纽低压配电系统中性线相关问题的讨论

2011-06-09刘宝昌王启凡

电信工程技术与标准化 2011年9期

刘宝昌，王启凡

（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

1 通信枢纽交流供电系统结构及其接地方式

1.1 通信枢纽交流供电系统主要供电结构

移动通信枢纽的供电系统以安全性、可靠性为重点进行设计及施工的。其组成一般包括：高压配电设备、变压器、低压配电设备、柴油发电机组设备等。配置方式通常为：1套高压配电系统、与负载需求容量相等的若干套低压配电系统、与低压设备配套的柴油发电机配电系统，且其负载往往采用双回路供电末端切换的供电方式。

1.2 通信枢纽交流供电系统接地方式

根据IEC 规定的保护方式、术语概念，低压配电系统按接地方式的不同分为：TT、TN和IT系统，其中TN系统又分为TN－C、TN－S、TN－C－S三种系统。而根据《通信电源设备安装工程设计规范》相关规范要求，通信用低压配电系统必须采用TN-S接地方式。其接线方式详见图1。

图1 TN-S接地系统结构图

2 目前通信枢纽交流配电系统的一些问题

2.1 低压配电柜馈出电缆部分地区采用三相四线方式

TN-S接地系统，即要求低压配电系统的馈出电缆需采用三相五线方式，即3根相线、N线和保护地线。但目前，部分地区依然在采用三相四线方式馈出，即无从低压系统馈出的保护地线，由于通信枢纽楼多为联合接地方式，各机房楼间接地系统有电气连接，因此，我们可以将其看作TN-S接地系统。而下面一种情况在各地区通信枢纽楼中也普遍存在，即高低压配电室与用电设备未设置在一个楼内、且有一定距离时，高低压配电室地网与枢纽楼地网间电气连接的可靠性已大打折扣（或者不连接）。如果出现接地体间连接不畅（或不连接）的问题，TN-S接地系统则变为TT接地系统，将丧失TN-S的优势，导致设备用电不安全。

TT接地系统是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统，负荷侧电气装置的外露可导电部分连接的接地极和电源的接地极无电气联系。其接线方式详见图2。

图2 TT接地系统结构图

TT接地系统中，当漏电电流较小时，熔断器不一定熔断，需漏电保护器作保护，因此，TT接地系统难以推广。而TN-S接地系统的优势恰恰在于一旦设备出现外壳带电，能将漏电电流上升为短路电流，这个电流很大，是 TT 系统的几倍，低压断路器的脱扣器会立即跳闸，使故障设备断电，确保设备及人员安全。

根据以上分析，由于各地区枢纽楼建设环境的限制，不能全部保证配电室接地系统与枢纽楼联合接地系统真正可靠连接。因此，建议通信配电工程设计中禁止使用三相四线的馈线方式，尤其是高低压配电室与通信设备不在同一建筑物的局址，以保证通信枢纽的设备及人员用电安全。

2.2 多数枢纽楼配电系统末端切换采用三极转换开关及N线重复接地

根据通信系统无间断供电要求的特殊性，各大运营商将通信枢纽楼配电系统的可靠性、安全性放在首位。因此，绝大部分重要通信交流配电系统均采用双回路供电、末端切换的供电方式。在人们重视供电线路的可靠性同时，其末端双电源转换开关的选择往往不受重视，通常是选用三级双电源转换开关来实现双供电系统间的切换。其实，三级双电源开关不是适用于所有供电结构。

在不同的交流系统配电结构中，如图3所示结构，虽然其主要的油机/市电转换开关都非常重视不同系统（油机系统和市电变压器系统）中性线的分离，基本都选择了四极开关。

图3 通信枢纽交流供电系统典型结构图

但如果其系统末端负载侧双电源切换依然选择三极开关，那么，其双电源系统（尤其是接地系统没有电气连接的双电源系统）的N线实际上已经通过末端的三极双电源转换开关连接在一起。这样N线电流就可以通过多个回路回到中性点，其供电系统中将出现杂散电流，如图4所示。

图4 用电设备末端采用三极转换开关

杂散电流的危害在于可能引起电气火灾、地下金属部分被腐蚀、对信息技术设备的干扰、影响上级保换装置动作的可靠性，而且当电流大到一定程度将破坏电源设备或降低运行性能。还导致了N线的重复接地（尤其是双电源设备分别安装在不同建筑物内），由于多个接地点，回流到电源中性点经保护导体的故障电流、泄露电流在PE排和N排间形成环流。且，N线重复接地与目前多数规范中强调的“TN-S系统N线一点接地”原则相违背，其危害主要体现在，容易产生环流并产生电磁场干扰电子设备，以及导致干线上的漏电保护装置误动作（如果装配有漏电保护装置）。

因此，通信工程设计中末端双电源转换开关尽量选用四级开关。如图5所示，电源1工作，电源2断开，流经保护导体的故障电流、泄露电流不会在PE线和N线间形成环流，不能产生杂散电流，并具有电磁兼容的特性。