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        三種雙電源的配置方案

              變壓器電源和自備發電機電源之間的切換是否需要斷開中性線與許多條件或因素有關,包括兩電源回路的接地系統類別、兩電源回路是否接入同一套低壓配電柜、系統接地的設置方式,電源回路有無裝設RCD或者單相接地故障保護等等,情況較為復雜。

        為此,IEC標準并未做出明確的規定。我們來看如下不同的雙電源配置方案:


        (1)兩電源安裝在同一場所內,且共用相同的低壓配電柜,則進線回路或者雙電源切換回路應當采用四極開關。我們看圖1。


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        從圖1中,我們看到用電設備的前端安裝了兩只帶RCD保護的三極斷路器QF11和QF21作雙電源互投,我們假定QF11合閘而QF21分斷。我們看到無論是用電設備發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QF21回路的N線和PE線。因為QF21的RCD保護作用,QF21處于保護動作狀態,無法進行有效的合閘。反之亦然。


        圖1中從QF21回路的中性線或者PE線流過的電流就是非正規路徑的中性線電流。非正規路徑的中性線電流所流經的通路有可能形成包繞環,包繞環內產生的磁場將可能對敏感信息設備產生干擾,同時還有可能產生斷路器誤動作。解決的辦法就是將QF11和QF21采用四極開關,切斷故障電流流過的通路。
        (2)雙路配電變壓器互為備用電源,或者變壓器與柴油發電機互為備用電源,且變壓器和發電機的中性點均就近直接接地。若兩套電源共用低壓配電柜,則進線回路應當采用四極開關,如圖2所示。


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        從圖2中,我們看到低壓配電網為TN-S接地型式,且變壓器的中性點就近接地,從變壓器引三相、N線和PE線到低壓配電柜進線回路中。低壓進線斷路器和母聯斷路器均為三極開關,進線斷路器配套了單相接地故障保護。正常使用時兩進線斷路器閉合而母聯打開。


        當Ⅰ母線上的用電設備發生單相接地故障時,我們看到正確的路徑是:用電設備外殼→PE線→PE線和N線的結合點→Ⅰ段N線→Ⅰ段接地故障電流檢測→Ⅰ段變壓器。這條路徑是正確的。
        由于N線和PE線結合點的不確定性,例如此點可安裝在兩進線回路的進線處,于是單相接地故障電流的非正規路徑可能是:用電設備外殼→PE線→Ⅱ段進線PE線和N線結合點→Ⅱ段N線→Ⅱ段接地故障電流檢測→Ⅰ段N線→Ⅰ段接地故障電流檢測→Ⅰ段變壓器。沿著這條路徑流過的電流就是非正規路徑的中性線電流,它可能引起Ⅱ段進線斷路器跳閘,使得事故擴大化。
        解決的辦法就是將低壓進線回路和母聯回路均采用四極開關,切斷故障電流流過的非正規路徑,消除事故隱患。同理,若將其中一臺變壓器更換為發電機,則發電機的進線斷路器也必須采用四極開關。
        結論:當兩套電源同處一室(共地),且共用同一套低壓配電柜,則低壓配電柜的進線和母聯回路需要使用四極開關。
        (3)兩套電源同處一室(共地),但不共用低壓配電柜,則二級配電設備中的電源轉換開關可采用三極開關,如圖3所示。


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        我們看到二級配電設備的斷路器QF11的負載發生了三相不平衡,于是用電設備的中性線中出現了三相不平衡電流。三相不平衡電流的路徑是:用電設備中性線N極→二級配電設備N線→變壓器配電中性線→變壓器進線回路的接地故障電流檢測→變壓器中性點N。這條路徑是常規的路徑。


        由于ATSE在轉換是單方向的,它只能在變壓器進線和發電機進線中單選一,因此中性線電流不會出現在非常規的路徑中。在此情況下,ATSE開關可以使用三極的產品。


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