探讨四极开关在低压配电系统中的应用

张红波 伊俭

【摘要】随着电气设备的更新换代，在低压配电系统中旧设备改造及新设备的安装选用过程中，四极开关取得广泛应用。是否任何低压配电系统都可以使用四极开关呢？四极开关比三极开关优越一些吗？四极开关在使用中有何规定及注意事项呢？本文就四极开关在低压配电系统中的选用做一个探讨。

【关键词】四极开关 选用原则 TN-C系统

1低压配电系统

根据现行的国家标准《低压配电设计规范》（GB50054）的定义，将低压配电系统分为三种，即TＮ、TT、IT三种形式。TＮ系统：电源变压器中性点接地，设备外露部分与中性线相连。TT系统：电源变压器中性点接地，电气设备外壳采用保护接地。IT系统：电源变压器中性点不接地（或通过高阻抗接地），而电气设备外壳电气设备外壳采用保护接地。

TN系统电力系统的电源变压器的中性点接地，根据电气设备外露导电部分与系统连接的不同方式又可分三类：即TN—C系统、TN—S系统、TN—C—S系统。TN方式供电系统这种供电系统是将电气设备的金属外壳与工作零线相接的保护系统，称作接零保护系统，用ＴN表示。它的特点如下。

（1）一旦设备出现外壳带电，接零保护系统能将漏电电流上升为短路电流，这个电流很大，是TT系统的5.3倍，实际上就是单相对地短路故障，熔断器的熔丝会熔断，低压断路器的脱扣器会立即动作而跳闸，使故障设备断电，比较安全。

（2）TN系统节省材料、工时，在我国和其他许多国家广泛得到应用。TN方式供电系统中，根据其保护零线是否与工作零线分开而划分为TN-C和TN-S等两种。

（3）TN-C方式供电系统它是用工作零线兼作接零保护线，可以称作保护中性线，可用NPE表示

（4）TN-S方式供电系统它是把工作零线N和专用保护线PE严格分开的供电系统，称作TN-S供电系统，TN-S供电系统的特点如下。

第一、系统正常运行时，专用保护线上不有电流，只是工作零线上有不平衡电流。PE线对地没有电压，所以电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线PE上，安全可靠。第二、工作零线只用作单相照明负载回路。第三、专用保护线PE不许断线，也不许进入漏电开关。第四、干线上使用漏电保护器，工作零线不得有重复接地，而PE线有重复接地，但是不经过漏电保护器，所以TN-S系统供电干线上也可以安装漏电保护器。第五、TN-S方式供电系统安全可靠，适用于工业与民用建筑等低压供电系统。在建筑工程工工前的“三通一平”（电通、水通、路通和地平——必须采用TN-S方式供电系统。

2四极开关的优点

四极开关，就是三相四线制的开关。因为有4根线，三根火一根零。为保证电器检修安全和实现电器装置的某些功能，在切断电源回路时，除断开所有相线外，还需断开中性线，即断开全部带电导体，这被称为电器装置的隔离，最常用的隔离措施是装设四极开关（单相时为两极开关）。过去，电器维护室只用三极开关断开三根相线，维护人员常因触及带危险电压的中性线而受到伤害。

3四极开关存在的危险

三极开关和四极开关的正确选用，对整个供电系统和人身安全都至关重要。四级开关如果有一对触头不导电，这对触头往往是中性线触头。触头的接触电阻由收缩电阻和膜电阻组成。前者与本文关系不大，不做叙述。后者系由触头表面的化学腐蚀物、氧化物以及尘埃赃物等构成的一层覆盖膜形成电阻，他阻碍电流的导通。当开关平时正常操作切断负载电流时，动静两触头间产生电弧，此电弧虽然不大，但能烧掉和清除此电阻膜，减少良触头间的接触电阻。操作四级开关时通常线断开三对相线触头，后断开中性线触头。三根相线被切断后中性线上不复存在电流，中性线触头也自然不能产生电弧来清除电阻膜，所以在实测中，中性线触头的接触电阻往往大于相线触头的接触电阻，他也容易像铝线街头那样音节触电阻过大而不导电，这正是四级开关容易引起“断零”事故的一个重要原因。

4四极开关的使用原则

是否选用四级断路器可遵循以下原则：（1）根据IEC465.1.5条规定，正常供电电源与备用发电机之间的转换断路器应使用四极断路器。（2）带漏电保护的双电源转换断路器应采用四极断路器。两个上级断路器带漏电保护，其下级的电源转换断路器应使用四极断路器。（3）在两种不同接地系统间电源切换断路器应采用四极断路器。（4）TN-C系统严禁使用四极断路器。（5）TN-S、TN-C-S系统一般不需要设置四极断路器。但TN-S系统的一些特殊情况（严重三相不平衡、零序谐波含量较高等）是否不用四极断路器有待进一步研究。（6）TT系统的电源进线断路器应采用四极断路器。（7）IT系统中当有中性线引出时应采用四极断路器。

5四极开关在配电变电所内的使用

附设于建筑物内或单独设置的多变压器或单变压器变电所内，如果做有等电位联结，则不论所供的为TN-C-S系统、TN-S系统或TT系统，在变电所内都不需为维修安全装用四极开关，这是因为这几种系统的变压器中性点和中性线都是在变电所内直接接地。即使某中性线上有由低压网络内传导来的故障电压ut，但由于等电位联结的作用，中性线与变电所的地和其他导电部分间并不出现电位差，备用变压器维修时，不会对维修人员构成危险，所以不必为变电所内总开关和母联开关装用售价高昂，又占用配电盘大量容积的四极开关。需要说明，自变压器中性点引至配电盘的母排为PEN母排，PEN母排是不允许切断的，也即不允许插入开关。因此变电所内的总开关和母联开关都只能采用三极开关而非四极开关。

参考文献：

[1]王厚余.四极开关的应用[J].电气设计与设备，2003（1）.

[2]中华人民共和国国家标准《低压配电设计规范》，GB50054-2011.