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幾個直流屏電源設備那些不可忽視的相關問題簡要分析


  在直流屏電源設備設計時大量采用的TN系統中,TN-C系統中被保護的用電設備外殼在不同程度上帶有對地電壓,檢修時PEN線存在電位而無法隔離等缺點,而TN-S和TN-C-S系統明顯克服了TN-C系統的這些缺點,即PE線在正常條件下無回零電流,N線可以隔離,從而使得TN-S和TN-C-S系統被大量采用。為了進一步保護人身安全,國標《漏電保護器安裝和運行》(GB13955-92)規定,在潮濕場所的電氣設備、手持式電動工具等均需裝設剩余電流動作斷路器保護。雖然系統設計中考慮了多項保護措施,但由于三相插座和電氣設備的生產未能及時配套,從而在已建成的工程中,三相交流電源用電設備的使用存在著一些不容忽視的問題。

  TN和TT系統中三相插座的使用概況
  TN-S、TN-C-S及TT系統設置了專用的PE線,對于不經插座直接接線的三相設備,較為安全,而對于需要經三相電源插座供電的電氣設備,情況就復雜了。因為系統需要三相五極插座,而國內目前在民用方面還沒有三相五極插座和插頭的標準,雖然《工業用插頭插座和耦合器一般要求》(GB11918-89),《工業用插頭插座和耦合器插銷和插套尺寸互換性的要求》(GB11919-89)規定了工業用插頭插座和耦合器的統一標準,但由于其使用范圍、生產成本等原因,使其還沒有普及應用,F有的三相四極插座已經不能滿足TN-S、TN-C-S和TT系統的需要,存在著系統的五條線與電源插座的四個極不能對應的問題。另外,即使有五極插座,由于國內生產的與插座連接的三相用電設備(以下稱"插接式三相設備")幾乎全部采用三相四極插頭,同樣不能很好的連接,這是因為這些插接式三相設備是針對過去常用的TN-C系統設計生產的,即在設備內部將N線與設備外殼相連接組成PEN線,顯然不能很好地與TN-S、TN-C-S和TT系統相適應。這些問題在工程中大量的存在。例如,電源插座箱在各類工程中都會用到,國內生產的定型插座箱所配的三相插座基本上全是四極插座,這類插座箱也毫無例外的被用在了TN-S、TN-C-S和TT系統的工程上,在線式UPS。

  三相四極插座是針對TN-C系統而設計的,插座第四極規定為PEN線端子。對于需要將N線與PE線分開的TN-S、TN-C-S和TT系統,由于N線與PE線不能同時接入第四端子,那么插座的第四個端子上應該接中性線(N線)還是接保護線(PE線)呢?四極插座的第四端子標示著接地符號,似乎就應將PE線接在第四端子上,可中性線接在哪里呢?從插接式三相設備實際情況分析,一般這些三相用電設備都用二次控制回路,控制回路常采用220V的單相電源,所以中性線也應該提供給用電設備。在實際的工程中,插座的第四極接N線和接PE線的情況都存在。

  TN-S、TN-C-S和TT系統采用三相四極插座存在的問題
  (1)TN-S系統:
  TN-S系統的中性線(N線)與保護線(PE線)是分開的,它們只在電力系統接地點處相連,負荷側只有PE線可做重復接地,并與電氣裝置外露可導電部分連接。三相插座的第四極接中性線(N線)時,插接式三相設備就變成了TN-C保護系統。由于N線在進戶處沒有做重復接地,所以在正常工作情況下,插接式三相設備外殼上將帶有較高的零序電壓U0,一旦發生相線對地短路,且供電干線N線截面等于相線截面時,設備外殼將會產生110V的危險電壓。如果供電干線的N線截面等于1/2相線截面時,設備外殼將產生高達147V的危險電壓。在此情況下,插接式三相設備的安全性還不如在TN-C系統內高。三相插座的第四極接PE線時,由于插接式三相設備的二次回路電流I0流過PE線,它不僅插接式三相設備的外殼產生非零電位U0,而且通過PE線將該非零電位傳遞給其它設備的外殼,從而破壞了整個系統的安全性,電力專用UPS。

  (2)TN-C-S系統:
  在TN-C-S系統中,有一部分N線與PE線是合一的,一般為前端部分。該系統常常在進戶處將PEN線做重復接地,入戶后N線與PE線分開,并且兩者不得再相連接,電氣裝置外露可導電部分只與PE線相連。三相插座的第四極接N線時,對插接式三相設備就完全變成了TN-C系統保護,使插接式三相設備的安全性低于系統設計的安全水平。三相插座的第四極接PE線時,同上述TN-S系統的情況一樣,破壞了整個系統的安全性。
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