余明波虞瑤珍

(1杭州汽輪工程股份有限公司 浙江省 310012 2杭州中能汽輪動(dòng)力有限公司 浙江省 310012)

TN系統(tǒng)雙電源供電方式、接地點(diǎn)及斷路器極數(shù)的選擇

余明波1虞瑤珍2

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對(duì)重要負(fù)荷的雙電源配電經(jīng)行分析，確保供電方式的可靠，對(duì)接地點(diǎn)和斷路器極熟的分析，確定雜散電流的形成和高敏感元件的影響。

一二級(jí)負(fù)荷；雙電源；PC供電；MCC供電；接地點(diǎn)；4P斷路器；3P斷路器；雜散電流

引言

在工業(yè)與民用的配電中，根據(jù)用電負(fù)荷可靠性的要求及中斷供電在政治和經(jīng)濟(jì)上造成的損失或影響，電力負(fù)荷分為三級(jí)；對(duì)于一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷，要兩路電源，以確保用電可靠和安全。兩路電源目的是確保在一路失電后，能迅速切換到另外一路電源。從而確保系統(tǒng)不中斷供電或中斷后能迅速恢復(fù)過(guò)來(lái)。

一、TN系統(tǒng)雙電源供電的方式

《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》4.5.1：“接有I類負(fù)荷的高壓和低壓明（暗）備用動(dòng)力中心廠用母線應(yīng)設(shè)置備用電壓。當(dāng)備用電源采用明（專用）備用時(shí)，還應(yīng)裝設(shè)備用電源自動(dòng)收入裝置；當(dāng)備用電源采用暗（互為）備用方式時(shí)，暗（互為）備用的聯(lián)絡(luò)斷路器宜采用手動(dòng)斷路器。接有ii類負(fù)荷的高壓和電壓明（暗）備用動(dòng)力中心的廠用母線，應(yīng)設(shè)置手動(dòng)切換的備用電源?！痹撘?guī)范4.7.5：“主廠房?jī)?nèi)低壓電動(dòng)機(jī)的供電方式，可采用明（專用）備用動(dòng)力中心（PC）和電動(dòng)機(jī)控制中心（MCC）的供電方式，也可以采用暗（互為）備用動(dòng)力中心（PC）和電動(dòng)機(jī)控制中心（MCC）的供電方式?！?，對(duì)于單臺(tái)I、II類電動(dòng)機(jī)應(yīng)單獨(dú)設(shè)置1個(gè)雙電源供電的電動(dòng)機(jī)控制中心，雙電源應(yīng)從不同的動(dòng)力中心引接；對(duì)于有I類負(fù)荷的電動(dòng)機(jī)控制中心雙電源應(yīng)自動(dòng)切換，皆有II類負(fù)荷的電動(dòng)機(jī)控制中心雙電源可手動(dòng)切換?！比鐖D1

圖1

從圖1中我們可以看出，若電源（變壓器）是明備用，即K3閉合，PC1段母線采用的是單母線形式。在這種供電方式下，K1閉合，K2斷開(kāi)或則K1斷開(kāi)，K2閉合，K1與K2作雙電源切換。若PC1段母線上是一級(jí)負(fù)荷，則K1、K2必須為自動(dòng)切換；若為二級(jí)負(fù)荷，則K1與K2可以為手動(dòng)方式切換。若電源（變壓器）是暗備用，即K1和K2都閉合，K3斷開(kāi)。K3和K1、K2聯(lián)鎖切換。當(dāng)K1或則K2出現(xiàn)線路故障跳開(kāi)時(shí)，K3閉合。在此供電方式下，PC1母線上無(wú)論是一級(jí)負(fù)荷或是二級(jí)負(fù)荷，均可以為手動(dòng)切換。這是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)的時(shí)候，一級(jí)負(fù)荷分配在兩端母線上，任何一段母線短時(shí)失電，都能保證一部分重要負(fù)荷能正常運(yùn)行或則快速啟動(dòng)，避免擴(kuò)大事故的發(fā)生。

MCC段母線作為電動(dòng)機(jī)控制中心，必須通過(guò)兩路不同的PC段母線通過(guò)斷路器K4、K5配電。在MCC段母線下，若有一級(jí)負(fù)荷，則K4、K5必須為自動(dòng)切換；若為二級(jí)負(fù)荷，則K4、K5可以才有手動(dòng)切換。

多電源TN系統(tǒng)的接地方式

在TN系統(tǒng)中，電源端有一點(diǎn)直接接地（通常是中性點(diǎn)），電氣裝置的外露可導(dǎo)電部門(mén)通過(guò)保護(hù)中性導(dǎo)體或則保護(hù)導(dǎo)體連接到此接地點(diǎn)。那么多電源TN系統(tǒng)如何接地呢？接地點(diǎn)在什么地方合理呢？

若變壓器1、變壓器2直接接地，如下圖，在明備用供電方式下，若中性線電流流向如圖2所示：

圖2

在圖2中我們可以看到，中性導(dǎo)體電流不僅通過(guò)中性線N，也通過(guò)接地導(dǎo)線PE流回相應(yīng)的星型點(diǎn)。 一小部分不平衡電流本應(yīng)該按照中性線流回電源，但是由于兩點(diǎn)接地，接地線和中性線成為并聯(lián)回路，所以中性線中的電流和接地線中的電流形成一個(gè)大繞環(huán)。這個(gè)大繞環(huán)形成一個(gè)磁場(chǎng)，對(duì)周邊的電子、通訊等高敏感信息技術(shù)形成干擾。

所以在多電源TN系統(tǒng)中，變壓器的中性線N不應(yīng)直接接地，零線母排都應(yīng)按要求加以絕緣，而是引導(dǎo)總配電屏中，通過(guò)一點(diǎn)與接地線PE相接。如圖3

圖3

二、雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)極數(shù)的確定

一、二級(jí)設(shè)備配電時(shí)，從PC段供電和MCC段供電，雙電源切換是否級(jí)數(shù)一樣呢?如圖1，我們來(lái)分析一下，K1、K2與K3、K4斷路器的級(jí)數(shù)，到底應(yīng)是采用3極斷路器還是4極斷路器。

關(guān)于正常供電電源與備用電源之間的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)極數(shù)的確定，國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)IEC60364-5-53 (建筑物電氣裝置標(biāo)準(zhǔn)第5 部分∶電氣設(shè)備的選擇和安裝，第53 章∶開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備)第536.5.1 條規(guī)定為∶用于轉(zhuǎn)換替代電源的功能性開(kāi)關(guān)應(yīng)作用于所有帶電導(dǎo)體上，且不應(yīng)使這些電源并聯(lián)運(yùn)行，除非電氣裝置是為此并聯(lián)運(yùn)行條件而設(shè)計(jì)的。

該文明確說(shuō)明“作用于所有的帶電導(dǎo)體上”，那么我們需要確認(rèn)帶電導(dǎo)體是否包括中性線，或則說(shuō)中性線中是否帶電。

先來(lái)看PC斷電源給一二級(jí)負(fù)荷供電的雙電源切換。

根據(jù)圖三所示，雙電源PEN線不直接接地，而是通過(guò)外表絕緣的母排或則電纜引導(dǎo)總配電盤(pán)與PE母線進(jìn)行一點(diǎn)接地。那么就避免了多點(diǎn)接地而形成的雜散電流，進(jìn)而消除了電流大繞環(huán)。

《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》2.2.12：“在TN-C系統(tǒng)中,PEN線嚴(yán)禁接入開(kāi)關(guān)設(shè)備?！?.5.6“在TN-C系統(tǒng)中嚴(yán)禁斷開(kāi)PEN線，不得裝設(shè)斷開(kāi)PEN線的任何電氣。當(dāng)需要在PEN線上設(shè)電氣時(shí)，只能相應(yīng)斷開(kāi)相線回路?！?/p>

所以K1、K2雙電源切換的話一般只需要采用3極斷路器而不必采用4極斷路器。

那么在看看MCC配電時(shí)的雙電源切換。如圖4

如圖4所示，若K4、K5采用3極斷路器，則在負(fù)荷不平衡的時(shí)候，線路會(huì)出現(xiàn)不期望的環(huán)流，環(huán)流產(chǎn)生電磁場(chǎng)。為什么在PC段雙電源切換供電采用3極斷路器不會(huì)參數(shù)環(huán)流，而MCC段雙電源切換配電會(huì)產(chǎn)生環(huán)流呢？通過(guò)圖3和圖4，我們可以清楚的發(fā)現(xiàn)若采用MCC段雙電源切換配電，在三相不平衡的狀態(tài)下，MCC的斷的中性線流過(guò)不平衡電流，PC段中性線也流過(guò)不平衡電流，所以兩段中性線形成一個(gè)大繞環(huán)，從而形成不期望的環(huán)流。

若MCC段雙電切換斷路器采用4極則不會(huì)出現(xiàn)這樣的情況。如圖5

所以在MCC段供電，若采用雙電源切換斷路器應(yīng)使用3極斷路器而不能使用3極斷路器。否則會(huì)才生不期望環(huán)流，形成環(huán)流電磁場(chǎng)，產(chǎn)生干擾源。

三、結(jié)束語(yǔ)

一級(jí)負(fù)荷和二級(jí)負(fù)荷的雙電源切換采用手動(dòng)方式還是自動(dòng)方式，不僅跟供配電的位置有關(guān)（是PC段還是MCC段供電），還跟備用的方式有關(guān)（是明備用方式還是按備用方式）。

雙變壓器的不能直接接地，否則會(huì)引起不期望的環(huán)流，形成電磁場(chǎng)，干擾電子、通訊等高敏感元件。應(yīng)該把中性線引導(dǎo)總配電盤(pán)，采用一點(diǎn)接地。

雙電源切換應(yīng)該不能簡(jiǎn)單判斷采用三極斷路器還是四極斷路器，根據(jù)負(fù)荷設(shè)備的配電位置有關(guān)。PC段配電時(shí)，一般可以采用3極雙電源斷路器，而MCC段配電時(shí)，則必須采用4極雙電源斷路器。

[1]《TN 象統(tǒng)PEN 線接地和電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)極性的確定》 王厚余

[2]《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》 DL/5153-2002

[3]《低壓嗲氣裝置 第4-44部分：安全防護(hù)電壓騷擾和電磁騷擾防護(hù)》GB/T16895.10-2010

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