电气检修安全和四极开关
点击数：7340 次 录入时间：03-04 12:03:21 整理：http://www.55dianzi.com 电工基础
一、 断电检修仍然发生电气事故
在我国电气检修中不乏这样的电击事故：一电工上杆检修低压架空线路，线路已断电，忽听他大叫一声“有电！”，只见他手握中性线无法摆脱，被活生生电死。也不乏这样的火灾事故；一工厂停电进行电气检修，用汽油清洗自备低压发电机外壳，当将电缆端头卸下，电缆芯线碰到地面钢轨时，忽然打出一个电火花，引爆汽油蒸气，随即起火。既然已经断电，何来电压电击死人和引爆起火？查国际电工标准IEC364，原来问题出在我国在电气检修中没有做到完全的电气隔离上。在我国所谓断电只断开三根相线（L线），不断开中性线（N线），而电气事故正是中性线上所带危险故障电压引起的。
二、 中性线带电压的原因
低压线路和设备总是对地有泄漏电流的，它经变电所接地极回到变压器中性点，在接地极上产生电压降，使变压器中性点和中性线带几伏电压，这是正常的。如果此电压达到几十甚至近百伏，它必然由电气故障引起，此电压往往在电气检修时导致事故。
中性线带故障电压的原因是很多的，例如图5所示的架空配电线路中，如果因瓷瓶破损等原因相线碰铁横担而接地，则故障电流Id在配电变压器接地极的接地电阻RB上产生电压降，使中性线上带故障电压Vf =Id.RB。
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变电所高压侧发生接地故障也能使低压侧中性线带电压，如图6中变压器高压绕组击穿碰外壳，或高压柜母线因鼠、蛇进入发生接地故障，接地故障电流Id在接地电阻RB上的电压降也同样能使低压中性线上带故障电压，因为在我国变电所中的保护接地和低压侧系统接地是共用一个接地极的。
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除工频故障电压外，中性线上也可感应雷电瞬态电涌电压，它也能给电气检修人员造成伤害。
三、 为保证电气检修安全，必须断开中性线
中性线是带电导体，它必须包以绝缘，所以中性线上的故障电压并不危及使用者，只对电气检修人员构成危险。电气装置和电气设备的检修有机械检修和电气检修之别。以机床的检修为例，清擦、加润滑油、更换机械零件等都不接触电气部分，称作机械检修。
IEC364-5-537标准第537.3.1条规定：“机械维修断电用电器必须能切断装置有关部分的满载电流，它不必要断开所有带电导体。”即它不必要采用四极开关。测试机床电气部分的电气参数，更换和修理电气部件等称电气检修，电气检修时人手不可避免地要接触带电导体，这时需用隔离电器也即四极开关切断所有带电导体，以实现电气隔离。
有的同志认为中性线上存在三相不平衡电流或谐波电流，因断路器系按相线截面整定，而中性线截面常小于相线截面，中性线过流时，三极断路器可能不能保护中性线，因此须在中线上加设刀极而采用四极断路器。这是不必要的。上述＜低压配电设计规范＞第4.5.5条规定：“当N线不能被相线保护电器所保护时，应另在N线上装设保护电器保护，将相应相线电路断开，但不必断开N线”。这可用图8来说明。
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图中中性线截面为相线截面的一半，其过流检测元件整定值也相应取为相线的一半，中性线过流时，其检测元件动作使三根相线切断，中性线电流消失，虽然中性线上没有刀极，同样也实现了过流防护的作用，而且中性线减少一个不必要的刀极，对电气安全也有利（这点下文中将另叙）。所以为防中性线过流，不必设置四极开关。
也有同志认为如果中性线员荷电流过大，TN系统PEN线上电压降超过50V，此电压呈现在设备外壳上，成为正常工作时的对地电压，将危及人身安全，所以应装四极开关在这时切断回路。这一论点是不成立的，因配电回路全部电压降不应超过5%，不可能出现如此大的线路电压降。果真如此，如图9所示，设备端子电压将不到120V，设备将不能工作。所以四极开关也不是为防PEN线电压降过大而设置的。
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只有为防止电气部分检修时发生电气事故才需断开中性线，以保证在电气检修时中性线不带电压。
四、 四极开关不宜滥用
四极开关的设置是为了电气检修安全检查安全的需要，无此需要则不宜设置。开关刀极是线路和的活动连接，连接面上常有粉尘、纤维、氧化层、腐蚀层等形成的膜电阻。开关断开时产生的电弧有清除此类膜电阻的作用。中性线电流一般较相线电流小，其电弧清除膜电阴的能力也较差，刀极接触电阻常较大，接触面较易出现异常高温，这对电气防火是不利的。另外中性线的两个接线端子松动或中性线刀极导电不良将成为“断零”，这时设备仍然能工作而不易被发现。如果三相负荷不平衡，三相电压也不平衡，容易导致单相设备烧坏，这正是我国规范和IEC标准尽量避免用刀间断开中性线的原因所在。因此除非电气检修安全的需要不宜滥用四极开关。
建筑物总电源进线处应能断开中性线，在发达国家，此处如不设置电气隔离，当地供电公司是不在予供电的。其他需保证电气检修安全的地方可根据具体情况设置电气隔离。例如在一厂房内的一个车间或一住宅楼内一住户的电源进线处，以避免进行检修时影响其他车间或住户的用电。
还要说明，我国＜低压配是设计规范＞第4.5.6条规定：“在TN-C系统中严禁断开
PEN线，不得装设断开PEN线的任何电极。当需要在PEN线装设电器时，只能相应断开相线。”这是因为PEN线中既有中性线，又有PE线，而PE线是不允许断开的。设备接有PE线，本回路接地故障引起的故障电压和通过各种金属导体导来的其他危险对地电压都可得到减少或消除，这是电气安全的基本要求。因此用四极开关断开PE线和PEN线是不允许的。
四级开关的装用与电气装置接地系统的类型和总体电位联结的设置有密切的关系。
当建筑物电气装置为TN-S或TN-C-S接地系统时(TN-C系统不允许装有四级开关)因中性线和PE线电位基本相同, 而PE线又和总等电位联结相连通, 当中性线带有危险电位时, 全建筑物都升至同一电位水平, 不出现电位差,不会发生电击事故, 所以在TN-S和TN-C-S系统的建筑物内不必为电气检修安全装设四级开关。
当建筑物电气装置为TT系统时, 因中性线不与PE线以及总等电位联结相连通, 电气检修时 可能出现中性线带危险电位而建筑物地面及金属部分为地电位的情况。危险的电位差难免引起检修时的电击事故， 所以TT系统建筑物电气装置在需要处(如电源进线处) 应装用四级开 关。 在双电源倒换处，如果电源倒换开关装有漏电保护,为防漏电保护因中性线未被切断 引起 漏电保护的误动或拒动,也应装用四级开关。 这时四极开关的装设是为了保证漏电 保护的正 确 动作, 而不是为了电气检修安全。
五、 四极开关的选用和代用
电气隔离用的四极开关可采用专用的四极隔离开关，也可用四极断路器或其他开关电器兼司，但其爬电距离、空气间隙、断开标志等都有应满足产品标准有关电气隔离的要求，以实现对工频电压和瞬态电涌电压的完善隔离。电源进线处当电源进线电流大时也可不采用四极断路器，而代以三极断路器另在中性线上插入一连接片来代替刀极，如图11所示。当进行电气检修时断开三极断路器再用工具将连接片断开，同样实现了电气隔离。这种做法只适用于有专业人员维护管理的建筑物。
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六、 单相回路的电气隔离
以上所叙都是三相四线回路，单相两线回路也有电气隔离的要求。在单相的电源进线处应采用联动的两极开关而不用连接片断开中性线。这是因单相回路极数少，电流小，两极开关所费无几，也不会引起烧坏设备的问题，自以采用联动的两极开关为宜。
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