浅谈单相和三相负载同时使用场合的配电接线方式

(内蒙古师范大学后勤服务集团水电中心，内蒙古 呼和浩特 010022)

摘要：文章对单相和三相负载同时使用场合的配电接线方式作了简要介绍。

关键词：单相负载；三相负载；使用场合；配电，接线方式
中图分类号：TM72    文献标识码：A     文章编号：1007—6921(2009)21—0088—01

单相和三相负载同时使用，这在生产实践中是经常碰到的。它可分为两类：一类是用电设备本身既有三相负载又有单相负载。如某些小型注塑机，其旋转挤压动力为三相电动机，而加热部分则为220V单相电阻丝。又如中国台湾和香港地区产的一些圆形针织机，其转动部分由三相电机带动，而中间的照布灯却是单相110V的白炽灯。另一类则是指某个小区域的工作场所需要同时使用单相和三相负载。如工厂里常有的离厂房或车间较远的独立水泵房，它里面有三相水泵电机，又需少量的工作照明。

对于这种单相和三相负载同时使用的场合如何配电接线？这个问题在TT系统或TN-S系统中，因为N线和PE线严格分开而显得较为明了，但在TN-C-S系统中，就可能使电工们感到困惑，处理不当还容易发生触电事故。对此，笔者试谈一些粗浅的看法，供读者参考。
1 TN-C-S系统中PEN线和重复接地的处理

TN-C-S系统中单相和三相负载共存设备的配电接线关键在于正确处理好PEN线和重复接地。

一般稍大一点的工厂都有变、配电所，装有独立的配电变压器，接地型式大都采用TN-C-S系统，配电所至车间的一段低压母线的N线和PE线合用，称PEN线。进车间处作重复接地，车间配电箱(屏)之后N线和PE线分开，再也不相混淆，见图1。
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在这里，重要的是N线和PE线的分叉点必须在车间配电箱(屏)处而不能延伸到设备终端，并且一经分开后绝不允许再合并，以免把TN-C-S系统演化成TN-C系统。因为N线和PE线的分叉点越接近设备终端则PEN线越长，也越有可能断裂。而一旦发生PEN线断裂，单相负载的工作电流就从重复接地进入大地，再经变压器低压侧工作接地极返回至变压器零点。在重复接地处产生一个与相应接地电阻成正比的对地电压，这个电压同样出现在与之相连的接PEN线(过去称零线)设备的导电外壳上。当然如果重复接地良好的话，这个电压通常很小，甚至感觉不出来，单相负载照样运行，回路压降主要由它来承担。但如果重复接地也遭破坏或者PEN线是在重复接地点之生断裂，这时接PEN线的设备外壳上就会呈现一个致命的对地电压。所以，在TN-C-S系统中PEN线是绝对不允许断裂的，因此对接地保护装置的安全有严格的要求：
1.1 导电的连续性

接地保护装置必须保证电气设备至保护线之间导电的连续性，不得脱节断开。采用建筑物附钢件作保护时，在其伸缩缝或接头处均应加跨接线，以保证连续可靠。装置时，应进行连续性测量，其最远两点间的电阻应小于1Ω。
1.2 连接可靠

接地装置之间的连接，一般采用焊接和压接。扁钢间搭焊长度为宽度的2倍，且至少在三个棱边进行焊接，圆钢搭焊长度应为直径的6倍，地面以上的部分和螺丝连接时，接触表面应处理光洁，保证接触良好。还应采取防松动措施，如用弹簧垫圈等。
1.3 足够的机械强度

接地装置用材不能小于规定的最小尺寸，有腐蚀保护的应为铜16mm²，钢为16mm²，无腐蚀保护的应为25mm²，钢为50mm²。
1.4 足够的导电能力和热稳定性

接地装置在故障电流通过时应不过度发热和熔化，因此接地保护线不但要满足机械强度的要求，还应满足导电能力的保护要求。标准规定，装置的相线截面Sa≤16mm²时，相应保护线的最小截面Sp=Sa，16＜Sa≤35时，Sp=16，Sa＞时，Sp=Sa/2。
1.5 防止发生机械损伤和化学腐蚀

接地装置应尽量敷设在人不易接触的地方，以免意外损伤，但又必须便于日常检查维护，在保护线引入建筑物的入口处设标志，明敷的保护线表面应涂15~100mm，宽度相等的绿色和黄色相间的条纹，在潮湿或有腐蚀性的蒸气房间内，保护线离墙应≥10mm。
1.6 电气设备间的保护线不得穿接

电气设备每个接地部分应以单独的接地保护线与接地母线相连接，严禁在一个接地保护线中串接几个需要接地的部分。
1.7 足够的地下的安装距离

接地体与建筑物的距离应≥1.5m，与独立的避雷针的接地体之间的距离应≥3m，接地体顶端离地面的距离应≥0.6m，应在冻土层之下。
1.8 保护接零线重复接地

在低压电网TN-C系统中，为了保证在故障时保持中性线的电流尽可能保持接近大地电位，保护中线应均匀分配的重复接地，若条件许可，宜在每一接护线引接处接地。通常保护接零线可在下列处重复接地：架空线末端，长度超过200m的架空线分支处及分支末端，架空线进户处出户处，各电气配电箱或开关箱处。

所以在TN-C-S系统中PEN线是绝对不允许断裂的，重复接地保护装置的安全要求，应符合电力行业的规定。
2 在可能的条件下设法取消单相和三相负载共存设备中的单相负载

如对于某些单纯提供局部工作照明需要的设备单相负载，由于低压照明灯具有的可代性，可采用初、次级隔离的双线圈380V/36(24)V变压器低压供电，这样引入设备终端仅有PE线，也就无所谓与N线相混的问题。
3 TN-C-S系统中远端孤立的单相和三相负载共存用电场所可采用局部TT系统加装剩余电流保护装置的办法来处理

如前所述的水泵房，根据保护制式单一性原则，往往与生产车间一样采用接PEN线保护，如图2所示。

但是这种远离配电房的孤立场所采用TN-C-S系统。设备控制箱前的一段PEN线很有可能断裂。特别在采用架空线的情况下，从而使接PEN线的水泵电机外壳可能带电，构成对值班人员安全的威胁。若采用局部TT系统加装剩余电流保护装置的办法，仅敷设N线供单相负载回路之用，电机外壳就地做保护接地处理，控制箱内装设四极带漏电保护环节的断路器，如图3所示。则万一发生电机碰壳或相间短路，断路器都会动作而切除电源。

其他类似的单相和三相负载合用的场合，如小型家庭工场、工厂等，只要它们是在TN-C-S系统低压网络中运行，都可采用这种方式处理。