變壓器電源和自備發(fā)電機(jī)電源之間的切換是否需要斷開(kāi)中性線與許多條件或因素有關(guān)，包括兩電源回路的接地系統(tǒng)類別、兩電源回路是否接入同一套低壓配電柜、系統(tǒng)接地的設(shè)置方式，電源回路有無(wú)裝設(shè)RCD或者單相接地故障保護(hù)等等，情況較為復(fù)雜。為此，IEC標(biāo)準(zhǔn)并未做出明確的規(guī)定。
我們來(lái)看如下不同的雙電源配置方案：
1、兩電源安裝在同一場(chǎng)所內(nèi)，且共用相同的低壓配電柜，則進(jìn)線回路或者雙電源切換回路應(yīng)當(dāng)采用四極開(kāi)關(guān)。
圖1 安裝在同一場(chǎng)所內(nèi)的雙電源互投方案之故障電流
從圖1中，我們看到用電設(shè)備的前端安裝了兩只帶RCD保護(hù)的三極斷路器QF11和QF21作雙電源互投，我們假定QF11合閘而QF21分?jǐn)?。我們看到無(wú)論是用電設(shè)備發(fā)生了單相接地故障還是三相不平衡，單相接地故障電流或者三相不平衡造成的中性線電流均有可能流過(guò)QF21回路的N線和PE線。因?yàn)镼F21的RCD保護(hù)作用，QF21處于保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)，無(wú)法進(jìn)行有效的合閘。反之亦然。
圖1中從QF21回路的中性線或者PE線流過(guò)的電流就是非正規(guī)路徑的中性線電流。非正規(guī)路徑的中性線電流所流經(jīng)的通路有可能形成包繞環(huán)，包繞環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)將可能對(duì)敏感信息設(shè)備產(chǎn)生干擾，同時(shí)還有可能產(chǎn)生斷路器誤動(dòng)作。解決的辦法就是將QF11和QF21采用四極開(kāi)關(guān)，切斷故障電流流過(guò)的通路。
2、雙路配電變壓器互為備用電源，或者變壓器與柴油發(fā)電機(jī)互為備用電源，且變壓器和發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)均就近直接接地。若兩套電源共用低壓配電柜，則進(jìn)線回路應(yīng)當(dāng)采用四極開(kāi)關(guān)，如圖2所示。
圖2 在TN-S下進(jìn)線回路和母聯(lián)回路應(yīng)當(dāng)采用四級(jí)開(kāi)關(guān)
從圖2中，我們看到低壓配電網(wǎng)為T(mén)N-S接地型式，且變壓器的中性點(diǎn)就近接地，從變壓器引三相、N線和PE線到低壓配電柜進(jìn)線回路中。低壓進(jìn)線斷路器和母聯(lián)斷路器均為三極開(kāi)關(guān)，進(jìn)線斷路器配套了單相接地故障保護(hù)。正常使用時(shí)兩進(jìn)線斷路器閉合而母聯(lián)打開(kāi)。
當(dāng)Ⅰ母線上的用電設(shè)備發(fā)生單相接地故障時(shí)，我們看到正確的路徑是：用電設(shè)備外殼→PE線→PE線和N線的結(jié)合點(diǎn)→Ⅰ段N線→Ⅰ段接地故障電流檢測(cè)→Ⅰ段變壓器。這條路徑是正確的。
由于N線和PE線結(jié)合點(diǎn)的不確定性，例如此點(diǎn)可安裝在兩進(jìn)線回路的進(jìn)線處，于是單相接地故障電流的非正規(guī)路徑可能是：用電設(shè)備外殼→PE線→Ⅱ段進(jìn)線PE線和N線結(jié)合點(diǎn)→Ⅱ段N線→Ⅱ段接地故障電流檢測(cè)→Ⅰ段N線→Ⅰ段接地故障電流檢測(cè)→Ⅰ段變壓器。沿著這條路徑流過(guò)的電流就是非正規(guī)路徑的中性線電流，它可能引起Ⅱ段進(jìn)線斷路器跳閘，使得事故擴(kuò)大化。
解決的辦法就是將低壓進(jìn)線回路和母聯(lián)回路均采用四極開(kāi)關(guān)，切斷故障電流流過(guò)的非正規(guī)路徑，消除事故隱患。同理，若將其中一臺(tái)變壓器更換為發(fā)電機(jī)，則發(fā)電機(jī)的進(jìn)線斷路器也須采用四極開(kāi)關(guān)。
結(jié)論：當(dāng)兩套電源同處一室(共地)，且共用同一套低壓配電柜，則低壓配電柜的進(jìn)線和母聯(lián)回路需要使用四極開(kāi)關(guān)。
3、兩套電源同處一室(共地)，但不共用低壓配電柜，則二級(jí)配電設(shè)備中的電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)可采用三極開(kāi)關(guān)，如圖3所示。
圖3 互為備用電源時(shí)ATSE可采用三級(jí)開(kāi)關(guān)
從圖3中，我們看到變壓器與發(fā)電機(jī)在同一座低壓配電所內(nèi)，但兩者不共用低壓配電柜。
我們看到二級(jí)配電設(shè)備的斷路器QF11的負(fù)載發(fā)生了三相不平衡，于是用電設(shè)備的中性線中出現(xiàn)了三相不平衡電流。三相不平衡電流的路徑是：用電設(shè)備中性線N極→二級(jí)配電設(shè)備N線→變壓器配電中性線→變壓器進(jìn)線回路的接地故障電流檢測(cè)→變壓器中性點(diǎn)N。這條路徑是常規(guī)的路徑。
由于ATSE在轉(zhuǎn)換是單方向的，它只能在變壓器進(jìn)線和發(fā)電機(jī)進(jìn)線中單選一，因此中性線電流不會(huì)出現(xiàn)在非常規(guī)的路徑中。在此情況下，ATSE開(kāi)關(guān)可以使用三極的產(chǎn)品。
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