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单、三相负荷混用的低压供电方式 |
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| 单、三相负荷混用的低压供电方式 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 9:11:35  |
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作者：高翔 山东省巨野县供电公司 (274900)
摘要：本文主要论述了在单相和三相负荷同时使用的情况下，其接线方式如果处理不当，轻则将会影响正常用电，重则发生触电事故，本文中详细分析了TT配电系统和TN配电系统中单、三相混合供电的情况。
关键词：单和三相负荷 混用供电 TT系统 TN系统
单相和三相负荷同时使用的情况可以说是比较普遍。它可分为两类：一类是用电设备本身既有三相负荷又有单相负荷。如某些小型注塑机，其旋转挤压动力为三相电动机，而加热部分则为220V单相电阻丝。另一类则是指某个小区域的工作场所需要同时使用单相和三相负荷。如工厂里常有的，离厂房或车间较远的独立水泵房，它里面有用三相电源水泵电动机，又需要工作照明单相电源。单相和三相负荷混用情况下接线方式如果处理不当，轻则会影响正常用电，重则容易发生触电事故，本文试谈一点粗浅的看法，供参考。
1 TT配电系统中单、三相负荷供电
如图1所示，电源中性点直接接地，电气设备的外露部分用保护线与设备保护接地装置相连接，进行接地保护，而与电源接地无任何电气联系。这样，当发生相线碰壳等单相接地短路故障时，短路电流相对比较小，低压断路器设置的以故障电流为判据的传统的保护就失去了意义。所以这种情况下，一般选用带剩余电流保护和相间短路电流速断保护一段、过负荷长延时保护三段的低压断路器作为总开关。正确接线如图2所示。
图1 TT系统
图2 TT系统采用带剩余电流保护断路器的正确接线
这种情况应注意以下几点：
(1)低压断路器后面的N线是不能重复接地的，否则低压断路器就投不上。
(2)N线上不能装设熔断器或单独的断路器等。否则N线断开后，当三相负荷不平衡时，中性点电位将升高，使个别相线电压升高，从而影响供电质量，造成线路损耗增加，同时减少了设备使用寿命，严重时还会造成单相设备的成批烧损。
(3)选用的带剩余电流保护的低压断路器必须是四极的，在切断相线的同时也要切断N线才行，否则断路器就不能正常工作。
但是，在村镇低压配电网中，村镇个体加工户，工业企业中的水泵房及小的加工车间等，低压线路和用电设备都是私企自己投资建设和管理的，往往低压配网绝缘状况较差一些，相对地泄漏电流较大，剩余电流断路器动作频繁，这样会严重影响企业生产和工作的正常进行。所以，工业企业低压配电系统常选用TN系统。
2TN配电系统中单相和三相负荷供电
TN配电系统一般常见的可分为两种：一是TN－C系统，和TN－C－S系统。新建的大都采用TN－S系统。
(1)TN－C系统(见图3)：
图3 TN－C系统
TN－C系统中N线和PE线合二为PEN线，电气设备外露部分通过PEN线连接在一起，与电源接地装置相连接。一旦出现相线碰壳等接地短路故障时，会形成很大的接地短路电流，低压断路器迅速动作切断电源。
由于故障电流比较大，所以选用普通型的带瞬时(或短延时)过电流保护，和过负荷长延时动作保护的低压断路器就可以了。
在这种情况下的注意事项如下：
①PEN线要可靠地重复接地，在线路的进线端和设备的安装地点，都要进行牢固可靠地接地。这样既能降低中性线电位，同时也能降低用电设备外壳上的电位。
②严防中性线断开。如果中性线断开时，三相负荷不平衡情况下，使中性点电位升高，PEN线上就会带上危险电压，从而使接地不良的用电设备外壳产生危险电压，危害人身安全。
③选用低压断路器时要考虑单相负荷情况，单相负荷要平衡地接入三相电源。
由于TN－C系统的不安全因素较多，所以现在一些工厂企业和居民区大部分都改造为TN－C－S系统。
(2)TN－C－S系统中单相和三相负荷设备的供电接线，关键在于正确处理好PEN线和重复接地。一般稍大一点的工厂都有变、配电所，装有独立的配电变压器，接地型式大都采用TN－C－S系统，变、配电所到车间的一段低压母线的N线和PE线合用，称为PEN线。进车间处作重复接地，车间配电箱(屏)之后N线和PE线分开，再也不相混淆，如图4所示。
图4 TN－C－S系统
在这里重要的是N线和PE线的分叉点必须在车间配电箱(屏)处，而不能延伸到设备终端，并且一经分开后绝不允许再合并，以免把TN－C－S系统演化成TN－C系统。因为N线和PE线的分叉点越接近设备终端，则PE线就越长，也就越有可能断裂。而一旦发生PEN线断裂，单相负荷的工作电流就从重复接地点进入大地，再经变压器低压侧工作接地极返回至变压器中性点。在重复接地处产生一个与之相应接地电阻成正比的对地电压，这个电压同样出现在与之相连的接PE线及相连设备的导电外壳上。当然如果重复接地良好的话，这个电压通常很小，单相负荷电流沿N线通过接地形成闭合回路运行，但如果重复接地破坏或者PEN线是在重复接地点之后断裂，这时连接PEN线的设备导电外壳上会呈现一个致命的对地电压，将严重威胁人身安全。现实中发生此类触电伤亡的例子也不少。因此在TN－C－S系统中PEN线是绝对不允许断裂的，重复接地也须牢固可靠才行。
(3)在可能的条件下，设法取消单相和三相负荷共存设备中的单相负荷。对于附加在主设备上的，提供局部工作照明需要的单相照明，由于低压照明灯具的可代性，可采用初、次级隔离的双线圈隔离变压器供电，这样引入设备的仅有PE线，也就不存在与N线相混的问题了。
(4)TN－C－S系统中，远端孤立的单相和三相负荷用电设备，可采用局部TT系统，加装剩余电流保护器的办法来处理。如前所述的水泵房，根据保护制式单一性原则，往往与生产车间一样采用接PEN线保护，但这种远离配电房的孤立用电设备，如采用TN－C－S系统，设备控制箱前的一段PEN线很可能断裂。特别是在接地不好的情况下，从而使接PEN线的水泵电机外壳可能带电，构成对工作人员的安全威胁。若采用局部TT系统，加装剩余电流保护器的办法，仅敷设N线供单相负荷回路之用，电机外壳就地做保护接地处理，控制箱内装设四极带剩余电流保护的断路器。一旦发生电机相线碰壳等相间短路故障，断路器都会动作而切除电源。
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