TN系统双电源供电方式、接地点及断路器极数的选择

余明波虞瑶珍

(1杭州汽轮工程股份有限公司 浙江省 310012 2杭州中能汽轮动力有限公司 浙江省 310012)

TN系统双电源供电方式、接地点及断路器极数的选择

余明波1虞瑶珍2

(1杭州汽轮工程股份有限公司 浙江省 310012 2杭州中能汽轮动力有限公司 浙江省 310012)

对重要负荷的双电源配电经行分析，确保供电方式的可靠，对接地点和断路器极熟的分析，确定杂散电流的形成和高敏感元件的影响。

一二级负荷；双电源；PC供电；MCC供电；接地点；4P断路器；3P断路器；杂散电流

引言

在工业与民用的配电中，根据用电负荷可靠性的要求及中断供电在政治和经济上造成的损失或影响，电力负荷分为三级；对于一级和二级负荷，要两路电源，以确保用电可靠和安全。两路电源目的是确保在一路失电后，能迅速切换到另外一路电源。从而确保系统不中断供电或中断后能迅速恢复过来。

一、TN系统双电源供电的方式

《火力发电厂厂用电设计技术规定》4.5.1：“接有I类负荷的高压和低压明（暗）备用动力中心厂用母线应设置备用电压。当备用电源采用明（专用）备用时，还应装设备用电源自动收入装置；当备用电源采用暗（互为）备用方式时，暗（互为）备用的联络断路器宜采用手动断路器。接有ii类负荷的高压和电压明（暗）备用动力中心的厂用母线，应设置手动切换的备用电源。”该规范4.7.5：“主厂房内低压电动机的供电方式，可采用明（专用）备用动力中心（PC）和电动机控制中心（MCC）的供电方式，也可以采用暗（互为）备用动力中心（PC）和电动机控制中心（MCC）的供电方式。……，对于单台I、II类电动机应单独设置1个双电源供电的电动机控制中心，双电源应从不同的动力中心引接；对于有I类负荷的电动机控制中心双电源应自动切换，皆有II类负荷的电动机控制中心双电源可手动切换。”如图1

图1

从图1中我们可以看出，若电源（变压器）是明备用，即K3闭合，PC1段母线采用的是单母线形式。在这种供电方式下，K1闭合，K2断开或则K1断开，K2闭合，K1与K2作双电源切换。若PC1段母线上是一级负荷，则K1、K2必须为自动切换；若为二级负荷，则K1与K2可以为手动方式切换。若电源（变压器）是暗备用，即K1和K2都闭合，K3断开。K3和K1、K2联锁切换。当K1或则K2出现线路故障跳开时，K3闭合。在此供电方式下，PC1母线上无论是一级负荷或是二级负荷，均可以为手动切换。这是因为在设计的时候，一级负荷分配在两端母线上，任何一段母线短时失电，都能保证一部分重要负荷能正常运行或则快速启动，避免扩大事故的发生。

MCC段母线作为电动机控制中心，必须通过两路不同的PC段母线通过断路器K4、K5配电。在MCC段母线下，若有一级负荷，则K4、K5必须为自动切换；若为二级负荷，则K4、K5可以才有手动切换。

多电源TN系统的接地方式

在TN系统中，电源端有一点直接接地（通常是中性点），电气装置的外露可导电部门通过保护中性导体或则保护导体连接到此接地点。那么多电源TN系统如何接地呢？接地点在什么地方合理呢？

若变压器1、变压器2直接接地，如下图，在明备用供电方式下，若中性线电流流向如图2所示：

图2

在图2中我们可以看到，中性导体电流不仅通过中性线N，也通过接地导线PE流回相应的星型点。 一小部分不平衡电流本应该按照中性线流回电源，但是由于两点接地，接地线和中性线成为并联回路，所以中性线中的电流和接地线中的电流形成一个大绕环。这个大绕环形成一个磁场，对周边的电子、通讯等高敏感信息技术形成干扰。

所以在多电源TN系统中，变压器的中性线N不应直接接地，零线母排都应按要求加以绝缘，而是引导总配电屏中，通过一点与接地线PE相接。如图3

图3

二、双电源转换开关极数的确定

一、二级设备配电时，从PC段供电和MCC段供电，双电源切换是否级数一样呢?如图1，我们来分析一下，K1、K2与K3、K4断路器的级数，到底应是采用3极断路器还是4极断路器。

关于正常供电电源与备用电源之间的转换开关极数的确定，国际电工标准IEC60364-5-53 (建筑物电气装置标准第5 部分∶电气设备的选择和安装，第53 章∶开关设备和控制设备)第536.5.1 条规定为∶用于转换替代电源的功能性开关应作用于所有带电导体上，且不应使这些电源并联运行，除非电气装置是为此并联运行条件而设计的。

该文明确说明“作用于所有的带电导体上”，那么我们需要确认带电导体是否包括中性线，或则说中性线中是否带电。

先来看PC断电源给一二级负荷供电的双电源切换。

根据图三所示，双电源PEN线不直接接地，而是通过外表绝缘的母排或则电缆引导总配电盘与PE母线进行一点接地。那么就避免了多点接地而形成的杂散电流，进而消除了电流大绕环。

《低压配电设计规范》2.2.12：“在TN-C系统中,PEN线严禁接入开关设备。”4.5.6“在TN-C系统中严禁断开PEN线，不得装设断开PEN线的任何电气。当需要在PEN线上设电气时，只能相应断开相线回路。”

所以K1、K2双电源切换的话一般只需要采用3极断路器而不必采用4极断路器。

那么在看看MCC配电时的双电源切换。如图4

如图4所示，若K4、K5采用3极断路器，则在负荷不平衡的时候，线路会出现不期望的环流，环流产生电磁场。为什么在PC段双电源切换供电采用3极断路器不会参数环流，而MCC段双电源切换配电会产生环流呢？通过图3和图4，我们可以清楚的发现若采用MCC段双电源切换配电，在三相不平衡的状态下，MCC的断的中性线流过不平衡电流，PC段中性线也流过不平衡电流，所以两段中性线形成一个大绕环，从而形成不期望的环流。

若MCC段双电切换断路器采用4极则不会出现这样的情况。如图5

所以在MCC段供电，若采用双电源切换断路器应使用3极断路器而不能使用3极断路器。否则会才生不期望环流，形成环流电磁场，产生干扰源。

三、结束语

一级负荷和二级负荷的双电源切换采用手动方式还是自动方式，不仅跟供配电的位置有关（是PC段还是MCC段供电），还跟备用的方式有关（是明备用方式还是按备用方式）。

双变压器的不能直接接地，否则会引起不期望的环流，形成电磁场，干扰电子、通讯等高敏感元件。应该把中性线引导总配电盘，采用一点接地。

双电源切换应该不能简单判断采用三极断路器还是四极断路器，根据负荷设备的配电位置有关。PC段配电时，一般可以采用3极双电源断路器，而MCC段配电时，则必须采用4极双电源断路器。

[1]《TN 象统PEN 线接地和电源转换开关极性的确定》 王厚余

[2]《火力发电厂厂用电设计技术规定》 DL/5153-2002

[3]《低压嗲气装置 第4-44部分：安全防护电压骚扰和电磁骚扰防护》GB/T16895.10-2010

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