论低压系统检修安全四极开关的设置

论低压系统检修安全四极开关的设置

李林涛

云南电网有限责任公司石林供电局 昆明石林 652200

摘要：在电力设备停电检修中，只有三相线断开，中性线（零线）不断开路，常因中性线上存在危险的故障电压而导致事故发生。因此，四极开关是满足电气维修安全要求的隔离装置，是电气部件维修过程中预防电气事故的有效措施，因此需要满足电气绝缘规定的爬电距离、气隙和绝缘水平。

关键词：低压系统；检修安全；四极开关；分析

引言

电气维修触电火灾事故多：配电维修电工在上杆处检修切断的低压架空线，突然听到“有电”的喊声，工人被活活电死；某电气维修厂断电，用汽油清洗低压自发电外壳。当电缆头放电，电缆芯线接触接地导体时，突然产生电火花，使汽油蒸气爆炸，发生火灾。既然停电了，为什么电压会导致触电起火呢？通过事故调查分析，原电气维修中的问题没有做到完全电气隔离。在停电检修工作中，只有三相线（火线）断开，零线不断运行，零线的临界故障电压导致电气事故。

1、中性线带电压的原因

低压线路和设备总是有对地漏电流，它通过变电站轴返回到变压器中性点，并在接地电极上产生电压降，使变压器中性点相差几伏，当电压达到几十伏甚至近百伏时，难免是电气故障引起的，维修过程中经常发生意外，出现故障的中性线电压的原因有很多，在架空配电线路中，如果相线因断线等原因接触到电枢横臂，故障电流会在配电变压器接地极的接地电阻Rb上产生压降，引起故障。变电站高压侧的接地故障也会将电压带到低压侧，由于老鼠进入接地故障电流，变压器的高压线圈塌陷并接触高压柜的外壳或母线，接地阻抗Rb上的压降也会在低压中性线上产生故障电压，因为变电站的保护接地和低压侧的工作接地共用一个接地极。除了工频故障电压外，中性线上还会感应出瞬态雷电电压，也会对维修人员造成伤害^[1]。当设备内部发生单相短路时，中性线的电压降ab=第一相短路电流的14%，也会使中性线带上故障电压，这样如果它们与被维护设备的中性线接触，会受到电击。由于设备中人工或自然互补键合的作用，设备的PE线与地等金属部分都是等压的，而中性线的电位比较高，电气危害就来自于此潜在差异。

2、为保证电气检修安全，必须装用四极开关

中性线是直接导体，为避免杂散电流流向大地，必须用绝缘材料包裹，这样中性线上的故障电压不会危及用户，但会对电气维护人员构成威胁。电气设备维修不同于机械维修和电气维修。以机械维修为例，清洗润滑油，更换机械零件，不接触电气部分，称为机械维修。发生机械维护中断时使用的电力应能够中断装置相关部分的满负荷电流，不必断开所有带电导体，即不需要四极开关。发现机器电气部分的电气参数，对电气部分进行更换和维修，称为电气维修^[2]。在电气维修中，不可避免地需要接触带电导体，这时需要进行电气隔离，即四极开关切断所有带电导体，实现电气绝缘。

3、四极开关不宜滥用

四极开关是一种符合电气维修安全要求的绝缘电气装置，必须满足电气绝缘规定的爬电距离、气隙和绝缘水平。有人认为中性线上有不平衡的三相电流或谐波电流，因为断路器是根据相线的截面来调整的，而中性线的截面往往小于的中性线。当中性线电流过大时，三极断路器有时无法保护中性线，《低压配电设计规范》第4.5.5条规定，当N线不能采用相线保护装置保护时，应在N线上安装保护装置，以隔开相应的相短路，但不需要断开N线部分中性线是相部分的一半。当零线电流消失时，即使零线上没有电极，也实现过流保护。此外，中性线N减少了不必要的刀柄，这也有利于电气安全。因此，如果唯一目的是防止中性线过电流，则不需要四极开关。也有人认为，如果新网点系统的电流负载过大，TN系统的PEN线压降超过50V，这个电压就会出现在设备外壳上，在正常运行时变成地电压，从而危及人身安全。因此，四极开关的设置是为了防止电气元件维修过程中发生电气事故，而不是为了防止PEN线上的电压降过大^[3]。

4、四极开关的选用和代用

开关是主动连接的，导电面上常有灰尘、纤维、氧化层和磨损层，形成膜片的电阻，开关打开时产生的电弧可以消除这种膜电阻。中性线电流一般小于相电流，其通过电弧消除膜电阻的能力较差，刀电极的接触电阻往往很大，Q接触面受高温，不利于电气防火。另外，如果中性刀导电性差，就会变成断零。此时，该设备仍在工作而不被检测到。如果三相负载不平衡，三相电压不平衡，很容易造成单台电器烧毁。因此，除非需要电气维护，否则不应滥用四极开关设备。四极电气隔离开关应安装在两处，一处为电源线，可实现所有电器的电气隔离；另一个是切换电源和备用电源。如果在开关电源上设置三电平开关，中性线会不断运行，未接通电源电路的故障电压仍能进入用电设备，造成事故。除了这两个地方，其他地方可以根据电气绝缘的具体情况进行调整，以保证电气维修的安全。在低压交流三相配电线路中设置不同的极开关，可以起到电气绝缘、控制、保护和抗冲击的作用。本文根据工程设计中定义的各种开关功能，分析了四极开关的选择及原因，也了解了四极开关的使用，以提高工程的安全性。当线路或设备停用、维修或发生事故时，用开关断开电源，以确保人身安全。这里描述的隔离是电介质，电气绝缘不仅是为了保证维修的安全，例如为了实现电气设备的正常功能，还需要进行电气绝缘，绝缘装置必须隔离相导体或裸露导体。在TN系统中，除双电源转换开关外，三极开关只能用作维护隔离开关，不需要三极开关。这是因为在TN-C-S和TN-S接地系统的单一配电系统中，按照我国电气规范和IEC标准的规定，建筑物内一般都有等压互连系统，由于金属结构和金属管之间的自然接触，甚至一些没有等电键的旧建筑物也具有等电键效应。

在电气维修中，如果中性线插入到地对地的危险电压中，由于金属结构和金属管与地线和中性线连接在同一水平线上，因此可以从指定的连接路径中得知由于Uf电压，维修人员接触零线时没有电位差，可能引起触电或火花事故，导致爆炸和火灾事故。接地的单T型配电系统应配备四极开关，以确保电气维修的安全。在TT系统中，即使建筑物内部有等压连接，也必须安装四极开关，以确保电气维护的安全。当中性线电压进入建筑物时，一般等电互连系统是地电压，这种电位差会引起电气事故。因此，为了保证维护的安全，TT系统必须在建筑物内适当的线路部分（如电源入口）安装一个四极开关。但在IT系统引出中性线时，由于中性点不接地，正常情况下是无法将故障电压接入中性线的，因此无需安装四极开关进行电气连接^[4]。

5、结语

综上所述，带电介质的四极开关可以使用专用的四极隔离开关、四极断路器或其他开关器件，但爬电距离、气隙、折光标记等必须满足电介质的要求才能实现工频电压和瞬态冲击电压完全隔离。如果电源的输入电流较大，也有三极断路器代替四极断路器，在零线中插入连接片代替极。在中性线断开时，在电气维修时分闸三级断路器时，用工具将连接片断开，也达到了电气绝缘。低压架空线路固定时，导线上的电流和剩余电荷通过地线吹入大地，操作方法按电气安全工作规程。

参考文献

[1]孙秉智.论低压系统检修安全四极开关的设置[J].林业劳动安全,2009,22(01):31-34.

[2]刘宗长.低压配电系统中四极开关的应用浅析[J].商品与质量：房地产研究,2011(2):1.

[3]季节,董家业.低压交流三相配电系统中四极开关的应用探讨[J].现代建筑电气,2010,001(002):42-46.

[4]周建国.论低压系统检修安全四极开关的设置[J].科技信息,2006(04):35-36.