双电源进线开关之四极or三极之选择

我们是选择三极还是四极的开关呢？这一直困扰这大家。

四极开关的优点是保证电气检修时候的电气安全性；但缺点是因为断零问题，很多烧设备，都是由于断零引起的。还有误区认为中性线由于三次谐波的问题而出现过载，三极开关无法保护，这是错误的认知。一般情况下：

正常供电电源与备用发电机之间的转换开关应采用四极开关

带漏电保护的双电源转换开关应采用四极开关

不同接地系统间的电源切换开关应采用四极开关

TN-C系统严禁采用四极开关

TN-S系统一般不需要设四极开关

TT系统的电源进线开关应采用四极开关

IT系统中当有中性线时应采用四极开关

双电源进线开关之四极or三极图例

那么双电源配置进线开关，是否一定要用四极开关呢，IEC标准并未做出明确的规定，其实在某种特定条件下也是可以采用三极开关的，分析如下：

（1）两电源安装在同一场所内，且共用相同的低压配电柜，则进线回路或者双电源切换回路应当采用四极开关。我们看图1。

图1安装在同一场所内的双电源互投方案之故障电流

从图1中，我们看到用电设备的前端安装了两只带RCD保护的三极断路器QF11和QF21作双电源互投，我们假定QF11合闸而QF21分断。我们看到无论是用电设备发生了单相接地故障还是三相不平衡，单相接地故障电流或者三相不平衡造成的中性线电流均有可能流过QF21回路的N线和PE线。因为QF21的RCD保护作用，QF21处于保护动作状态，无法进行有效的合闸。反之亦然。

图1中从QF21回路的中性线或者PE线流过的电流就是非正规路径的中性线电流。非正规路径的中性线电流所流经的通路有可能形成包绕环，包绕环内产生的磁场将可能对敏感信息设备产生干扰，同时还有可能产生断路器误动作。解决的办法就是将QF11和QF21采用四极开关，切断故障电流流过的通路。

（2）双路配电变压器互为备用电源，或者变压器与柴油发电机互为备用电源，且变压器和发电机的中性点均就近直接接地。若两套电源共用低压配电柜，则进线回路应当采用四极开关，如图2所示。

图2在TN-S下进线回路和母联回路应当采用四级开关

从图2中，我们看到低压配电网为TN-S接地型式，且变压器的中性点就近接地，从变压器引三相、N线和PE线到低压配电柜进线回路中。低压进线断路器和母联断路器均为三极开关，进线断路器配套了单相接地故障保护。正常使用时两进线断路器闭合而母联打开。

当Ⅰ母线上的用电设备发生单相接地故障时，我们看到正确的路径是：用电设备外壳→PE线→PE线和N线的结合点→Ⅰ段N线→Ⅰ段接地故障电流检测→Ⅰ段变压器。这条路径是正确的。

由于N线和PE线结合点的不确定性，例如此点可安装在两进线回路的进线处，于是单相接地故障电流的非正规路径可能是：用电设备外壳→PE线→Ⅱ段进线PE线和N线结合点→Ⅱ段N线→Ⅱ段接地故障电流检测→Ⅰ段N线→Ⅰ段接地故障电流检测→Ⅰ段变压器。沿着这条路径流过的电流就是非正规路径的中性线电流，它可能引起Ⅱ段进线断路器跳闸，使得事故扩大化。

解决的办法就是将低压进线回路和母联回路均采用四极开关，切断故障电流流过的非正规路径，消除事故隐患。同理，若将其中一台变压器更换为发电机，则发电机的进线断路器也必须采用四极开关。

结论：当两套电源同处一室（共地），且共用同一套低压配电柜，则低压配电柜的进线和母联回路需要使用四极开关。

（3）两套电源同处一室（共地），但不共用低压配电柜，则二级配电设备中的电源转换开关可采用三极开关，如图3所示。

图3互为备用电源时ATSE可采用三级开关

从图3中，我们看到变压器与发电机在同一座低压配电所内，但两者不共用低压配电柜。我们看到二级配电设备的断路器QF11的负载发生了三相不平衡，于是用电设备的中性线中出现了三相不平衡电流。三相不平衡电流的路径是：用电设备中性线N极→二级配电设备N线→变压器配电中性线→变压器进线回路的接地故障电流检测→变压器中性点N。这条路径是常规的路径。由于ATSE在转换是单方向的，它只能在变压器进线和发电机进线中单选一，因此中性线电流不会出现在非常规的路径中。在此情况下，ATSE开关可以使用三极的产品。

四极的适用场景分析

对于4级开关该用时必须用，不该用则一定不要用。

一般情况下为了保证电气检修安全需要用4级开关，为了减少“断零”引发烧单相设备事故要少用4级开关，在某种程度上两者之间是相互矛盾的。那么什么情况下用4级开关，什么情况下用3级开关呢？一般在总进线开关选择4级开关，其余分支回路选择3级开关。但总进线开关是否选择4极开关，还要考虑接地型式，分析如下：

（1）TN-C系统：对于TN-C系统，严禁断开PEN线，所以对于TN-C系统的总进线开关只能选择3级开关。也说明了TN-C系统无法实现电气检修，这也是目前很少采用TN-C系统的一个原因。

（2）TN-C-S系统：对于建筑物内按照规范要求室内都做了总等电位联结，做了总等电位联结使得建筑物内金属管道、金属结构、中性线和PE线等相互联结在一起，即使中性线对地带故障电压，由于做了总等电位联结使得建筑物内金属管道、金属结构、中性线和PE线等都处于同一个电位上。这是电气检修人员不断开中性线进行检修时，也不会发生电击事故，因为此时加在检修人员身上的电压几乎为零。所有对于TN-C-S系统总进线开关选择3级即可。

（3）TN-S系统：对于TN-S系统总进线开关选择3级即可，解释与TN-C-S系统一样。

（4）TT系统：变压器的系统接地与电气设备的保护接地是两个相互独立的地。即使建筑物内做了总等电位联结，TT系统的中性线是不与总等电位联结。当中性线对地带故障电压时，做了总等电位联结的建筑物内为地电位。不断开中性线进行电气检修时，中性线对地带的故障电压会加在检修人员身上，当电压超过50V时，人就发生电击死亡的可能。所以对于TT系统的总进线开关采用4级开关。

（5）IT系统：对于IT系统为了保障供电可靠性一般不引出中性线，此时总进线开关选择3级开关。如果IT系统引出中性线，当某一相发生单相接地故障时，中性线的对地故障电压为220V，此时电气检修人员接触中性线这是非常危险，所以此时总进线开关选择4级。