对四极开关选用及认识论文
四极开关的应用及探讨
２４Ｉ ． Ｔ系统 有 中性 线 引 出时采 用 四极开 关
ｌ Ｔ系统不引中性线时 ，只有 ３根相线 ，因此不存 在装设 四极开关 的问题 。Ｉ Ｔ系统引出 中性线后 ，中性 线一旦接地 ，Ｉ Ｔ系统就相应 地变 为 Ｔ Ｔ或 Ｔ Ｎ系统 ， 原来按 Ｉ Ｔ系统 设置 的线 路保护 起 不 了作 用 ，非 常危 险。因此 Ｉ Ｔ系统引出中性线时 ，中性线上需装设过 电 流检测装置 ，用于过 电流时使相 应 回路 的所有带 电导
修安全 ，这需要 根据接地 系统类别 和建筑 物 内是否有
总等 电位联结而定 。
２ 四极 开 关在 各 接 地 系统 中的 应 用
２１Ｔ － ． Ｎ Ｃ系统严 禁 采用 四极 开关
在 Ｔ － Ｎ Ｃ系统 中，Ｐ Ｎ线既有 中性线 的功能 ，也 Ｅ 有Ｐ Ｅ线 的功能 ，Ｐ Ｅ线作为保 护线 ，是严禁断 开的。 当设备与 Ｐ Ｅ线连接时 ，接地故障以及其它金属导体 引 来的对地危 险电压都会通过 Ｐ Ｅ线导人大地 ，从 而减少 或者消除对地危险电压 。一旦 Ｐ Ｅ线被断开 ，就会造成
线断 电 ，包括 中性 线 在 内 。 因此 ，有 中 性 线 引 出 的 Ｉ Ｔ
１ ２ 电气检修 安 全要 求 隔离 中性线 ．
电源直接接地 正常情 况下 ，中性线 电位基 本为 大 地的电位 ，但 由于各种 原 因，中性线 上可 能带 危险 电
压 ，如电源回路一相接 地导致 中性 线对地 电位升 高 ， 但因中性线有绝缘 外皮 ，还不 至于立 即引起事故 。为
避 免公 用 电 网 内 大 量 低 压 用 户 停 电 ，通 常 不 跳 闸 ， 这
就对 电气检修人员 构成 了危 险 ，因此在检 修时 ，中性 线应在相线隔离 的同时进行 隔离。但是并 非所有建筑 物电气装置都要求 中性线 和相线一起 隔离才 能保证检
四极开关的选用
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有总等电位联结的ＴＮ-Ｓ系统建筑物内的中性线不需要隔离
0 2
并非所有建筑物电气装置都要求中性线和相线一起隔离才能保证检修安全,这需视接地系统 类别和建筑物内有无总等电位联结而定。ＩＥＣ60364-4-46标准第461.2条规定:“在Ｔ Ｎ-Ｓ系统中(包括ＴＮ-Ｃ-Ｓ系统中户内ＴＮ-Ｓ部分)中性线不需要隔离和开关”。英国 ＩＥＥ标准《电气安装规范》第461-01-02条也规定:在电源进线处,除单相回路外,ＴＮＳ、ＴＮ-Ｃ-Ｓ系统三相回路应断开全部相线而不要求断开中性线。所以如此规定,其原由 可用图1来说明,图中ＴＮ-Ｃ-Ｓ系统电气装置设有总等电位联结,如图中点划线所示。
364V
L1
R 150W
O
O'
断 零 10R 15W
3 4 5 3V 5 V 380V
190V
L2
N (PEN)
L3
三相四线回路“断零”后三相负载不平衡，三相电压也不平衡
2、中性线过流不可能引起人身电击事故
ＩＥＣ60364-4-41是规定防电击措施的标准,但该标准 中没有因ＴＮ-Ｃ-Ｓ系统ＰＥＮ线过流,导致ＰＥＮ线过 大的电压降和过大的设备外壳对地电压而规定断开中性 线的防电击措施。道理很简单,在电气设计中对线路的电 压降都有限制,低压线路上的电压降一般取为不大于回路 标称电压的5%,即相线、ＰＥＮ线和中性线的电压降总 共不超过220Ｖ×5%=11Ｖ,设备外壳上不可能出现大 于50Ｖ或25Ｖ的对地电压。所以为防人身电击而断开 中性线也是不必要的。
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。
在TN-C系统中，严禁断开PEN线，不得装设断开PEN线的任何 电器。当需要在PEN线装设电器时，只能相应断开相线回路。
关于四极断路器的选用
关于四极断路器的选用四极断路器（4P）分为A、B、C、D四种：A：N极不安装过电流脱扣器，且N极始终接通，不与其它三极一起合分。
B：N极不安装过电流脱扣器，且N极与其他三极一起合分。
C：N极安装过电流脱扣器，且N极与其他三极一起合分。
D：N极安装过电流脱扣器，且N极始终接通，不与其它三极一起合分。
这里有两个问题要注意：1在用四极的场合，一定要注明是选用产品中哪一种，因为同为四极，但在N线上有无安装过电流脱扣器，其作用和目的是不同的。
N线上安装过电流脱扣器，它可以用在三相四线配电的单相负荷为主的线路中，或使用在产生大量谐波的非线性负荷 如气体放电灯，可控硅调光、调速线路中，或其它有一些有特殊要求的场合。
一般设备回路可选用N线不装过电流脱扣器的断路器。
2实际上，A、D两种虽然称为四极断路器，但它的N极始终接通，并不随其它三极一起合分，因此，此类MCCB俗称“假四极”即为3P+N，与三极MCCB无本质的区别，它比三极唯一有用的是在成套柜中，线路的进出可能方便一些。
因此，这类断路器只能适合应用在三相负荷但又有少量的单相负荷场合（如有控制电源采用220V的成套系统）。
如果选择错了，不但起不到保护作用，反而要出大问题。
对于下列情况，有必要选用四极断路器；一是有双电源切换要求的系统必须选用四极断路器，以满足整个系统的维护、测试和检修时的隔离需要；二是住宅每户单相总开关应选用带N极的二极开关（可用四极断路器）；三是剩余电流保护器，必须保证所保护的回路中的一切带电导线断开，因此对具有剩余电流动作保护要求的回路，均应选用带N极的漏电断路器。
目前国内市场供应的四极塑壳式断路器有六种型式；1断路器的N极不带过电流脱扣器，N极与其他三个相线一起合分电路。
2断路器的N极不带过电流脱扣器，N极始终接通，不与其他三个极一起断开。
3、断路器N极带过电流脱扣器，N极与其他三个相线一起合分电路。
4、断路器的N极带过流脱扣器，N极始终接通，不与其他三个相线一起断开。
四极开关选用应慎
中国航空工业规划设计研究院王厚余为保证电器检修安全和实现电器装置的某些功能,在切断一电源回路时,除断开所有相线外,还需断开中性线,即断开全部带电导体,被称为电器装置的隔离.标准和我国标准对此都有规定,但语焉不详.最常用的隔离措施是装设四极开关(单相时为两极开关),但在执行中众说纷坛,莫衷一是,引起电器同行广泛的关注.笔者不揣浅薄,愿就个人理解所及,陈述一些浅见.1.停电进行维修时电击事故的起因过去电器维护室只用三级开关断开三根相线,维护人员常因触及带危险电压的中性线而受到伤害,不少同志认为中性线上的危险电压室因流过中性线的过大的三相不平衡电流导致的电压降引起的.其实不然,因为线路的总电压降通常不大于线路标称电压的,即,而中性线上的电压降又仅占一部分,所以不论三相电压如何不平衡,中性线上的电压降不可能大于接触电压限值而引起电击事故,这一理由不能成立.其实中性线上的危险电压另有来源,如雷电在线路感应的顺态高频过电压;又如配电变电所(特别是大接地电流电网中的变电所)高压侧接地故障,因共用接地极在低压电路上导入的暂态工频过电压;以及因断零引起的中性线上的的持续工频危险电压等;但发生机率最高的中性线危险电压室低压相线故障接地引起的,如图1中所示,它是由接地故障电流在变电所接地电阻上的电压降所引起的,图中值越大,故障接地电阻越小,中性线上的值越大,当的比值大于0.29时,即可大于50V,最大可达百伏左右.发生这种接地故障时,线路故障往往不切断电源以避免众多用户大面积停电,这就给维修人员带来潜在的电击危险.2.中性线并联对电器装置动作功能的影响在开关操作中,有时如不隔离中性线,电器装置正常功能的动作就无法实现.常见的一例是带RCD功能的一供一备两末端电源回路的电源转换开关的工作不正常,即RCD可能拒动,也可能误动,这可用图2和图3来说明.两图中和分别是工作电源和备用电源,CB1和CB2为带RCD功能的末端三极电源转换开关..为简化图画,PE线以金属线槽和设备外壳来代替.当图2中的点发生接地故障时,故障电流可经两个通路返回电源,其一部分按正常路径经PE线返回电源T1,其另一部分因电源的中性线未被断开,如图中箭头所示,扰经PE线和T2中性线返回电源T1.由于被分流降低了的动作灵敏度,本该动作的CB1可能拒动.图3中电器装置未发生接地故障,因未断开中性线,正常工作时,的中性线负载电流可经两个通路返回电源,其一部分按正常路径的中性线返回电源,其另一部分则如图中箭头所示绕道的中性线和PE线返回电源T1.此部分电流成为零序电流互感器检测出的剩余电流,这样,当装置正常工作时CB1可能误动.发生上例所述电器装置内带RCD功能两末端电源回路转换开关拒动或误动的原因都在两电源回路的中性线未与相线一道隔离而并联导通所致.中性线未隔离导致电器装置某些功能不能正常发挥的情况还不仅限与此,下文中还将陈述.3.四极开关的断零危险如上述采用四极开关隔离中性线可保证建筑物内电气检修的安全，也可保证电气装置某些功能的正常运作。
例谈四极开关使用的必要性
例谈四极开关使用的必要性一、前言电气设计的首要原则为安全可靠，同时应考虑技术先进性及经济合理性。
因此，准确地选择电气隔离器件，可有效保证低压配电系统中电气装置在功能上的正常发挥，以及相关人员在维护使用时的安全。
当前在三相用电回路中，较常用的电气隔离器件为四极开关。
但是，如何合理使用四极开关，在IEC标准和GB 50054-2011《低压配电设计规范》中都没有详尽的说明与规定，仅对TN-C系统中严禁将保护接地中性导体接入开关器件作了强制性规定。
在此，笔者作为低压供配电设计人员，以工程经验及个人见解，对合理使用四极开关进行总结，并结合一个工程案例，对此加以分析说明。
二、合理设计使用四极开关在过去的三相四线回路中，经常采用三极开关。
当需切断电源检修时，则断开三极开关，并认为断开三根相线后，可以安全地完成检修操作。
其实在这样的情况下，仍然不时会出现电击伤人等事故。
究其原因，多为中性线带电而导致该类事故发生。
因此，要做到电气隔离，需要有效切断所有带电导体。
在三相四线回路中，带电导体就是指三根相线和一根中性线，而设计使用四极开关，就可有效断开所有的带电导体，达到电气隔离的目的。
当低压配电系统中使用功能性的双电源转换开关时，可以通过设计使用四极开关来隔断杂散电流的通路；为防止剩余电流装置拒动或误动，也需要设计使用四极开关。
这些情况下设计使用四极开关，都能保证电气装置的稳定运行。
所以，合理地设计使用四极开关，不仅能大大降低电击伤人等事故的发生率，还可以有效保证电气装置在功能上的正常发挥。
三、设计使用四极开关的误区在IEC标准和国家标准中，没有明确地对四极开关的使用场合作具体规定，所以，造成了行业内对四极开关设计使用的误解，并导致一定范围的滥用。
最为普遍的误解，即是认为四极开关是用来防止中性线电流过载的。
在中性线上有三次谐波电流过载时，三极开关不能保护中性线，需要在中性线上装设开关触头和过电流检测元件，所以要使用四极开关。
四极开关的选用
5
L1
364V 380V
R O 150W O' 15W
L2 N (PEN) L3
345V 35V
断零
10R
三相四线回路“断零”后三相负载不平衡，三相电压也不平衡
190V
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2、中性线过流不可能引起人身电击事故
ＩＥＣ60364-4-41是规定防电击措施的标 准,但该标准中没有因ＴＮ-Ｃ-Ｓ系统ＰＥＮ线 过流,导致ＰＥＮ线过大的电压降和过大的设 备外壳对地电压而规定断开中性线的防电击措 施。道理很简单,在电气设计中对线路的电压 降都有限制,低压线路上的电压降一般取为不 大于回路标称电压的5%,即相线、ＰＥＮ线和 中性线的电压降总共不超过220Ｖ×5%=11Ｖ, 设备外壳上不可能出现大于50Ｖ或25Ｖ的对地 电压。所以为防人身电击而断开中性线也是不 必要的。
4
四极开关应慎用
1、不必为中性线的过流而切断中性线
ＩＥＣ60364-4-473是规定线路过流保护的标准。其中关 于中性线过流保护的条文都规定不论中性线粗细,只需断 开有关相线,不必断开中性线。这是因为断开有关相线后 中性线电流自然消失,中性线过流问题不复存在,而少一 个中性线触头、导电不良故障易于发现及时处理,而中性 线的触头导电不良难以发现,往往成为“断零”而导致烧 坏大量单相用电设备的事故,因此在可能条件下应尽量减 少中性线上的触头或刀闸的数量,用于中性线过流保护的 可装可不装的触头就不必装设。
现时一些城市将10ｋＶ网络由不接地系 统改为经小电阻接地系统,上述故障电压 可达千伏以上,虽然这时10ｋＶ继电保护 可切断电源,但其动作时间长达0.5～1ｓ, 依然要危及检修人员。另外,检修时的电 击危险是来自沿ＴＴ系统电源线路导入 的雷电过电压,其持续时间以微秒计,但电 压极高,足以致人死命。对以上列举的各 种沿中性线导入的危险电压引起的电气 检修时电击事故的防范,别无他法,只能用 在隔离相线的同时隔离中性线的办法来 防范。
关于四极开关的应用的探讨
极开关 。
多用户大面积停电， 这就给维修 人员带来潜在的电击危险。
１ ． ２中性线的开断与保护 在 中性线 电流工况的讨论中 ， 以得出一个结论 ： 中性线 可 “
Ｌｉ Ｈｏ ｔ＂ ｉ ｎｇ ｎｅ
（ｈｎｈ ＆ ｅｉ ｓｔｔ Ｃ ．Ｌｄ，ｈ ｎ ｉ ２ ０９ ， ｈ ａ Ｓ ａｇ ＭＰ ＴＤ ｓ ｎＩ ｔｕ ｏ ｔ．Ｓ ａ曲ａ ０ ０ ２ Ｃ ｉ ） ｇ ｎｉ ｅ ， ｎ
ｌ ｍｓｔ ｅｎ ｔ ｅ ． ｅ ｂ ｏｉ ｄ ｏ ｃ Ｋｅ ｒ ｓ ｎ ｕ ｒ ｕ ｒ ｎ ； ｏ ｒ ｐ ｌ ｗ ｌｈ； ｒ ｕ ｄ ｎ ｐ ｗｅ ｕ ｐ ｙｃ ｎ ｅ ｖ ｒ ｙ ｗｏ ｄ ： ｅ ｔａ ｃ ｒ ｅ ｔ ｆ ｕ － ｏｅｓ ｉｃ ｇ ｏ ｎ ｉ ｇ； ｏ ｒｓ ｐ ｌ ｈａ ｇ ｏ ｅ ｌ
为单母线分段 、 母线 联络、 高压母联手动投人 ， 低压母 联 自投 自
以 上 电 流均 是 向量 表 示 。
实验证 明： 在调光 系统 中 ， １ ０ 的调 光范 围内 ， 于 ８。 当调 到
３ 。时 的中性线 电流 ， ０ 是调到 １０ 时相线最 大电流 的 １ ８。 ． ， ５倍 用可控硅调光的三相 四线或二相三线配线线路 ， Ｎ线或 Ｐ Ｎ 其 Ｅ 线 的截面不应小 于相线截 面的 ２倍 。” 另外 ， 中性线 上的危 险电压还另有来源 ， ： 电在 线路感 如 雷 应 的瞬态高频过 电压 ； 又如配电变 电所 （ 特别是大接地电流 电网
所 以在 《 民用建筑 电气设计规范 》 ．１ 中明确指出 ： ……采 Ｔ Ｃ—Ｓ） ， ８． ４１ “ Ｎ— 时 低压进线及母联不须采用四极 开关 。 那么如果 １
四级双电源转换开关的选择与使用
四级双电源转换开关的选择与使用四极开关的作用只是对带电导体的隔离，以保证电气维修安全和电气装置功能的正常发挥，其装用范围是有限的。
三相断电后有很多原因造成中性线带危险电压，例如：1、低压供电网络内发生一相接地故障，故障电流在变电所接地极电阻上产生电压降，使中性点和中性线对地带危险电压。
2、变电所高压侧发生接地故障，故障电流同样在变电所接地极电阻上产生电压降，使中性点和中性线对地带危险电压。
3、低压线路上感应的雷电过电压沿中性线进入电气装置。
上述中性线上的危险电压有的持续时间长，有的电压幅值非常高，都可在电气维修时引发电气事故或造成电气装置工作不正常，因此在电气装置中应在线路的适当位置装设四极开关，或采取其他电气隔离装置。
采用四极开关切断中性线可保证电气维护安全和保证电气装置实现正常，但易造成“断零”故障，增加设备被烧坏的危险，所以设计中应掌握分寸，正确装用四极开关，避免在一电气装置内自上至下全部选用四极开关，恐失之过滥。
四极开关使用的场合TN-C系统中性线PEN包含PE线，而PE线是不允许断开，因此TN-C系统不允许装四极开关，无法保证电气维修安全和某些电气功能的正常发挥。
TN-C-S，TN-S系统不需要为电气维修安装四极开关，因为IEC标准和我国标准都规定了在建筑物内设置总等电位连接的要求，一些未做总等电位连接的老建筑也因金属结构，管道相互之间的自然接触，也具有一定的等电位连接的作用，管道与PE线，中性线相互连通，都处于同一电压水平上，维修人员触及中性线时不存在电位差，不可能发生触电，因此不需要为维护维修安全而安装四极开关。
TT系统应为电气安全安装四极开关，在TT 系统内即使有总等电位联结，也需要为电气维修安装四极开关，因为中性线和总等电位联结系统时不相连通的，当中性线带电压进入建筑物内时，总等电位联结系统却为地电位，这一电位差将引起电气事故。
因此为保证安全，TT系统应在建筑物内适当线段上，例如电源进线出装用四极开关。
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浅谈对四极开关的选用及认识
【摘要】为保证电器检修安全和实现电器装置的某些功能，在切断一电源回路时，除断开所有相线外，还需断开中性线，即断开全部带电导体，被称为电器装置的隔离。
最常用的隔离措施是装设四极开关(三相回路中使用，当单相回路时使用两极开关)。
iec标准和我国标准等对此已有规定，但都不尽其详，因此，实际执行中大家对此各抒己见，众说纷坛。
由于四极开关的选用不当容易造成人身安全，故此，四极开关的选用应该得到电气同行广泛的关注。
笔者就个人理解对其选用略表浅见，以供大家参考。
【关键词】四极开关；断零
1 停电进行维修时电击事故的起因
过去电器维护室只用三级开关断开三根相线，维护人员常因触及带危险电压的中性线而受到伤害，不少同志认为中性线上的危险电压室因流过中性线的过大的三相不平衡电流导致的电压降引起的。
其实不然，因为线路的总电压降通常不大于线路标称电压的，即，而中性线上的电压降又仅占一部分，所以不论三相电压如何不平衡，中性线上的电压降不可能大于接触电压限值而引起电击事故，这一理由不能成立。
其实中性线上的危险电压另有来源，如雷电在线路感应的顺态高频过电压;又如配电变电所(特别是大接地电流电网中的变电所)高压侧接地故障，因共用接地极在低压电路上导入的暂态工频过电压;以及因断零引起的中性线上的的持续工频危险电压等;但发生
机率最高的中性线危险电压室低压相线故障接地引起的，如图1中所示，它是由接地故障电流在变电所接地电阻上的电压降所引起的，图中值越大，故障接地电阻越小，中性线上的值越大，当的比值大于0。
29时，即可大于50v，最大可达百伏左右。
发生这种接地故障时，线路故障往往不切断电源以避免众多用户大面积停电，这就给维修人员带来潜在的电击危险。
2 中性线并联对电器装置动作功能的影响
在开关操作中，有时如不隔离中性线，电器装置正常功能的动作就无法实现。
常见的一例是带rcd功能的一供一备两末端电源回路的电源转换开关的工作不正常，即rcd可能拒动，也可能误动，这可用图2和图3来说明。
两图中和分别是工作电源和备用电源，cb1和cb2为带rcd功能的末端三极电源转换开关。
为简化图画，pe线以金属线槽和设备外壳来代替。
当图2中的点发生接地故障时，故障电流可经两个通路返回电源，其一部分按正常路径经pe线返回电源t1，其另一部分因电源的中性线未被断开，如图中箭头所示，扰经pe线和t2中性线返回电源t1。
由于被分流降低了的动作灵敏度，本该动作的cb1可能拒动。
图3中电器装置未发生接地故障，因未断开中性线，正常工作时，的中性线负载电流可经两个通路返回电源，其一部分按正常路径的中性线返回电源，其另一部分则如图中箭头所示绕道的中性线
和pe线返回电源t1。
此部分电流成为零序电流互感器检测出的剩余电流，这样，当装置正常工作时cb1可能误动。
发生上例所述电器装置内带rcd功能两末端电源回路转换开关拒动或误动的原因都在两电源回路的中性线未与相线一道隔离而
并联导通所致。
中性线未隔离导致电器装置某些功能不能正常发挥的情况还不仅限与此，下文中还将陈述。
3 四极开关的断零危险
如上述采用四极开关隔离中性线可保证建筑物内电气检修的安全，也可保证电气装置某些功能的正常运作。
但它也带来一个电气危险，即一个四级开关在中性线上增加了一对触头和两个接线端子共三个连接点，这是有悖中性线上尽量减少连接点的电气安全要求的。
因中性线上的连接点如因故不导电将成为“断零”，如果三相电压的严重不平衡，导致单项设备被大量烧坏，而发生“断零”故障后设备照常运转，在设备烧坏前这一故障难以发现，烧坏设备的危险是很大的。
四级开关如果有一对触头不导电，这对触头往往是中性线触头。
触头的接触电阻由收缩电阻和膜电阻组成。
前者与本文关系不大，不做叙述。
后者系由触头表面的化学腐蚀物、氧化物以及尘埃赃物等构成的一层覆盖膜形成电阻，他阻碍电流的导通。
当开关平时正常操作切断负载电流时，动静两触头间产生电弧，此电弧虽然不大，但能烧掉和清除此电阻膜，减少良触头间的接触电阻。
操作四级开关时通常线断开三对相线触头，后断开中性线触头。
三根相线被切
断后中性线上不复存在电流，中性线触头也自然不能产生电弧来清除电阻膜，所以在实测中，中性线触头的接触电阻往往大于相线触头的接触电阻，他也容易像铝线街头那样音节触电阻过大而不导电，这正是四级开关容易引起“断零”事故的一个重要原因。
发达国家十分重视对“断零”事故的防范。
“断零”后通常不能用开关电器切断电源的方法来防止设备被烧坏。
一般只能在线路结构和幅线上采取措施，使“断零”少发生或不发生。
例如在美国，因一般居民不懂电气知识，住宅内最易发生“断零”烧坏设备事故，不论住宅用电量多大，他们通常用单项配电变压器对住宅楼用高压单项回路供电而不用三相回路供电。
这样就从根本上杜绝了低压三相四线回路因“断零”而招致烧坏设备的事故。
对住宅楼用单项变压器供电显然是不经济的。
现时在我国也是难以实现的。
但我们在设计三相四线电气装置选用开关电气时，应正确选用三级开关和四级开关，做到既能防人身电击和电气火灾，保证电气装置正常运作，又能尽量减少因开关“断零”而烧坏设备的事故，这是值得我们慎重对待的一个问题。
参考文献
[1]中国航空工业规划设计研究院等编《工业与民用配电设计手册》中国电力出版社，2005；
[2]《民用建筑电气设计规范》 jgj 16-2008 中国建筑工业出版社，2008；
[3]《全国民用建筑工程设计技术措施电气》中国计划出版社，
2003；。