各种电源接地系统中有关中性线的保护及什么情况下选用四极断路器

四极断路器的合理选用关乎电力系统的安全。一方面，四极断路器作为带电导体，其中性线在某些情况下因没有断开，可能引发电击事故；另一方面，在不需要采用四极断路器的场合因选用了四极断路器，可能造成“断零”及其它的安全问题。电气设计师们需要清楚什么情况需要选用四极的断路器。树上鸟教育电气设计视频教程

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一、四极断路器型式

● 目前，国内市场供应的四极塑料外壳式断路器有六种型式：

1）断路器的N极不带过电流脱扣器，N极与其他三个相线极一起合分电路；

2）断路器的N极不带过电流脱扣器，N极始终接通，不与其他三个相线极一起断开；

3）断路器N极带过电流脱扣器，N极与其他三个相线极一起合分电路；

4）断路器的N极带过电流脱扣器，N极始终接通，不与其他三个相线极一起断开；

5）断路器的N极装设中性线断线保护器，N极与其他三个相线极一起合分电路；

6）断路器的N极装设中性线断线保护器，N极始终接通，不与其他三个相线极一起断开。

其中适用情况 ：

1）和2）型式适用于中性线电流不超过相线电流的25%的正常状态（变压器联结组标号为Yyno），其中2）型适用于TN_C系统（PEN线不允许断开）；

3）和4）型式适用于三相负载不平衡，且负载中有大量电子设备（谐波成份很大），导致N线的电流等于或大于相线电流，N线过载而无法借助三个相线的过电流脱扣器的动作来切断过载故障的情况；

4）型适合TN_C系统；

5）和6）型式适合于在中性线断线时，切断三相及中线以保护单相设备避免损毁和间接触电事故的发生；

6）型适合于TN_C系统。

对于下列情况，有必要选用四极断路器：

1）有双电源切换要求的系统必须选用四极断路器，以满足整个系统的维护、测试和检修时的隔离需要；

2）住宅每户单相总开关应选用带N极的二极开关（可用四极断路器）

3）剩余电流动作保护器（漏电开关），必须保证所保护的回路中的一切带电导线断开，因此，对具有剩余电流动作保护要求的回路，均应选用带N极（如四极）的漏电断路器。

设计时要注意，TN-C-S、TN-S系统中的电源转换开关，应采用同时切断相导体、中性导体的四极开关4P。这是因为在电源转换时切断中性导体，可避免中性导体产生分流，这种分流会使线路上的电流矢量和不为零，以致在线路周围产生电磁场和电磁干扰。

采用四极开关可保证中性导体电流只会流经相应的电源开关的中性导体，防止中性导体产生分流，以免在线路周围产生电磁场及电磁干扰。

要强调说明的是，正常供电电源与备用发电机之间，其电源转换开关应用四极开关4P，应断开所有的带电导体。TT系统的电源进线开关应采用四极开关4P，以避免电源侧故障时，危险电位沿中性导体引入负载侧。另，漏电开关应断开所有的带电导体（包括中性线）。

二、四极断路器各种电源接地系统中有关中性线的保护

各种电源接地系统中有关中性线的保护方案

在中性线的截面积和保护与低压电网的接地形式密切相关。

对于TT、TN和IT系统，当相线截面积不大于15mm2时，中性线的截面积必须与相线截面积相等; 当相线的截面积大于15mm2时，中性线的截面积可小于相线截面积。在ABB-MNS3.0低压成套开关设备中，中性线的截面积一般取相线铜排截面积的一半。

如果中性线的截面积规格选择正确时，一般无需为中性线配备特殊的保护措施，因为相线的保护措施足以兼顾到中性线的保护;如果中性线因为三次谐波电流的原因或中性线的截面积不够大，则中性线需要配备过载保护和短路保护。

在TN-C系统中，中性线在任何情况下不得断开，因为在TN -C系统中中性线同时也是用于保护的PE线; 在TT、TN-S和IT系统中，当低压电网的线路发生故障时则要求断路器同时断开所有线路，其中包括中性线。

表1-36是在TT、TN-C和TN-S系统中断路器对中性线保护配置方案。

因为电气维修安全安装四极隔离开关

若某低压配电网是单电源供电的，将三条相线切断后，中性线有可能会带危险电压。其原因是:

1）低压供电网络内发生一相接地故障，故障电流在低压配电所内接地极电阻R上产生电压降，使中性点和中性线对地带危险电压。

2）若中压侧保护接地和低压侧系统接地共用接地装置，当中压侧发生接地故障时，其故障电流在低压配电所内接地极电阻R上产生电压降，使中性点和中性线对地带危险电压。

3）低压线路上感应的雷电过电压沿中性线进人电气装置内。

这些中性线上的危险电压可能持续时间长，或者电压幅值非常高，都可能在电气维修时引发电气事故。为此，在低压成套开关设备中或者在线路的适当位置中装设四极开关，用以实现中性线电气隔离。

(1) TN-C接地系统

虽然采用四极开关切断中性线，可保证电气维修安全，但TN- C系统的PEN线内包含PE线，而PE线是严禁切断的，因此TN -C系统内不允许装用四极开关。

(2) TN-C-S和TN-S接地系统

常用的TN-C-S系统和TN -S系统内就不必装用四极开关。IEC标准和我国电气规范都规定了在建筑物内设置总等电位联结的要求，一些未做总等电位联结的老建筑物因金属结构、管道等互相之间的自然接触，也具有一定的等电位联结作用。由于这一作用， TN-C-S系统和TN-S系统可不必为电气维修安全装用四极开关。

(3) TT接地系统

在TT系统内，即使建筑物内设置有总等电位联结，也需为电气维修安全装用四极开关。因为TT系统内的中性线和总等电位联结系统是不相连通的，所以TT系统中的电源中性线带有一定的电压Ur进人建筑物内时，总等电位联结系统却为地电位，此电位差有可能引起电气事故，如图1-54所示。

为此TT系统应在低压成套开关设备的电源进线处配置安装四极开关。

(4) IT接地系统

IT接地系统一般采用三相三线制，不引出N线。如果IT接地引出了中性线，当发生单相接地故障时，中性线对地电压将上升为相电压，此现象与图1-54有些类似。考虑到电气维修安全，低压成套开关设备的进线处需要选配四极进线开关。

(5)双电源切换对开关极数的要求

变压器电源和自备发电机电源之间的切换是否需要断开中性线与许多条件或因素有关，包括两电原回路的接地系统类別、两电源回路是否接人同-一套低压成套开关设备、系统接地的设置方式、电源回路有无装设RCD或者单相接地故障保护等，情况较为复杂。为此，IEC标准并，做出明确的规定。