摘要文章分析了住宅建筑低压配电系统的接地方式, 系统N 线( 中性线) 电位, 相电流和相电压情况。并依据现行相关规范的规定, 结合开关电器的功能, 提出住宅建筑内低压配电系统中开关电器的设置和极数的选择。
        关键词       住宅         开关电器设置      极数选择
         住宅建筑是量大面广的居住建筑, 其工程建设的质量如何直接关系到每个家庭的安全与生活质量, 马虎不得! 住宅建筑电气设计, 按照《住宅设计规范》( GB 50096 - 1999, 2003 年版, 以下简称《住规》)6 . 5. 2 条第5 款规定, “每套住宅应设置电源总断路器, 并应采用可同时断开相线和中性线的开关电器。”应使用何种开关电器, 什么情况下断开N线( 中性线) ,这是一些设计人员之间常常争论的问题。本文述及开关电器及其极数在住宅建筑内应如何设置的问题。
         1 开关电器的功能
        开关电器是指具有接通与断开相应电气线路、设备的电器设备或器件。按其使用功能, 开关电器可分为隔离电器、保护电器和控制电器。
         1 . 1 隔离电器
        隔离电器是指电气维修人员在维修电气线路和设备时, 分断隔离电器, 使电源断开, 给维修人员提供安全的维修环境。隔离电器产品在性能上必须具备下述两个基本条件:
        a . 在触头断开位置时, 每极触头间应能耐受相应线路的冲击电压;
        b . 断开触头之间的隔离距离应该是可见的或明显的, 并用“开”或“断”可靠地标示出来。根据《低压配电设计规范》( GB 50054 - 95,以下简称《低规》) 2 . 1 . 6 条规定, 隔离电器可采用下列电器: 单极或多级隔离开关、隔离插头; 插头与插座; 连接片; 不需要拆除的特殊端子; 熔断器。
        1 . 2 保护电器
        保护电器是具有保护功能的开关电器。保护电器通常有断路器、熔断器、保护继电器和有保护功能的电子开关器件。
         1 . 3 控制电器
        控制电器是具有控制功能的开关电器。常用的控制电器有接触器、控制继电器、各种电子控制器件。如果一个开关电器用于多项功能, 则它应符合相应种类开关电器每项功能的要求( 如熔断器、刀- 熔开关、熔断器- 负荷开关、磁力启动器、KB0 控制与保护开关电器等, 都是具有两项及以上功能的开关电器) 。
         2 开关电器的设置和断开N 线的条件
         2 .1 住宅建筑内采用TT、TN- S 系统不断开N 线的规定
         住宅低压配电系统的设计, 按照《住规》6 . 5 . 2条第1 款规定, “应采用TT、TN - C- S 或TN - S 接地方式, 并进行总等电位联结。” 实际工程中, 在一栋住宅楼内, 都应采用TT 系统( 电源进入建筑物处, 应设置与电源端接地无联系的接地装置作保护接地后接出PE 线, N 线不接地) 或TN - S 系统( TN -S 系统的低压电源进入建筑物处, PE 线接地, N 线不接地。即使是低压配电系统的整个接地方式为TN -C- S 系统, 当室外TN - C 系统的低压电源在进入建筑物处PEN 线接地后, PEN 线分为N 线和PE 线,其后为TN - S 系统一直传输至各用电设备止) 。一栋建筑物内, 不管是TT 系统或者TN - S 系统, 只在电源进入建筑物处接地外, 室内的N 线都不再接地,只有PE 线经总等电位联结接地。TT、TN - S 系统具有单独的N 线( 中性线) , 三相线路的第4 根线是N线, 单相线路的第2 根线是N 线。
       《低规》4 . 5 . 5 条规定, “在TT 或TN - S 系统中, 当N 线的截面与相线相同, 或虽小于相线但已能为相线上的保护电器所保护, N 线上可不装设保护; 当N 线不能被相线保护时, 应另在N 线上装设保护电器保护, 将相线电路断开, 但不必断开N线。” 《工程建设标准强制性条文房屋建筑部分》( 2002 年版) , 更列出《低规》4 . 5 . 6 条规定, “在TT 或TN - S 系统中, N 线上不装设电器将N 线断开( 此处对原条文中N 线上不宜装设的“宜”字取消,是体现强制性条文必须严格执行的规定, 不是笔误———这是该强条编制人给笔者的答复意见) , 当需要断开N 线时, 应装设相线和N 线一起切断的保护电器。当装设漏电电流动作的保护电器时, 应能将其所保护的回路所有带电导线断开。在TN 系统中, 当能可靠地保持N 线为地电位时, N 线可不需断开。”上述条文都明确规定: 在TT、TN - S 系统中, 都不断开N 线;当需要断开N线时, 只能使用断路器等保护电器断开N线; 不得用隔离开关等非保护电器断开N线。也就是说, 在采用TT、TN - S 系统的住宅建筑内, 不得使用4 极或2 极隔离开关断开N 线。为了不使用隔离开关断开N线, 只能使用3 极或单极隔离开关。使用漏电断路器保护时, 漏电断路器必须断开N 线。
         2 . 2 TT、TN - S 系统中N 线的电流和电压
        接地方式( 又称接地系统、接地型式) 为TT、TN - S 系统的低压配电系统, 变压器中性点是接地的, 变压器低压侧的N 线电位为地电位( 即零电位) 。电源在低压配电系统的线路上传输的整个过程,N 线都不再接地。由于线路都有阻抗存在, 使N 线在线路传输的各段处的对地电位都会升高。从理论上讲, 电源经过线路传输后的线路各段处, N 线的电位都高于地电位。但在实际工程中, 传输线路的阻抗都为mΩ级( 交联4 芯铜芯电缆截面150 mm2 的阻抗为0 . 164mΩ/ m , 截面4 mm2 的阻抗为5 . 332mΩ/ m) 。民用建筑单台变压器的低压配电系统, 供电半径通常约在250m 以内, 而低压配电系统的变压器低压侧中性点接地的单独接地或共用接地的接地电阻值都在Ω 级( 一般为1～10Ω) , 两者电阻值相差悬殊( 千倍之差) 。因此, 根据故障时外露导电部分的对地电压与包括接地电阻在内的该故障回路总阻抗之和成正比的关系, 可以认为, TT 或TN - S 系统, 只要N 线不断开, 该系统各处的N 线电位基本上是接近于地电位的。特别是TN - S 系统设置有总等电位联结的建筑物内, 所有外露导电部分都处于同一电位, 与地电位不存在电位差, 当维修人员接触到N 线时不会遭受电击, 是安全的。在N 线保持地电位的情况下, 开关电器都不必断开N 线。
        实际工程中的低压配电系统, 都存在三相负荷不平衡, 用电设备和线路含有大量的电感、电容以及各种电子设备, 使系统中存在以3 次谐波为主的高次谐波含量较突出, N 线上的电流一般都较大。实验证明, 在采用可控硅调光设备的低压配电线路中, 系统供电状态时的N 线电流{zd0}时可达到相线电流的1.5 倍。在N 线断开时, 负荷侧的N 线与电源端接地点脱离, 此时断开N 线后负荷侧的负荷储存的电能, 将使N 线对地电压处于飘移状态, {zd0}可达到～220 V, 而各相的相电压{zd0}可达到～380 V。在线路中存在3 次谐波的情况下, 由于各相的3 次谐波电压在N 线中是算术叠加关系, 零序3 次谐波对地电压的影响将会很大。所以在工程中采取抑制3 次谐波尤其重要。带负荷运行的低压配电线路, 由于线路里存在高次谐波, N 线断线更是烧毁家用电器的重要原因之一。任意一种接地方式中性线都有十分重要的位置, 不能轻易断开。线路中的接头越多, 出现故障的几率就越大。为了减小“断零”事故的发生, 应尽量避免在中性线上装设不必要的开关触头。

原论文pdf版下载：