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[摘要] 通过本人在建筑工程电气设计过程中以及在配电系统实际运行中遇到的与四极开关应用有关的问题，论述了四极开关与三极开关的差异，四极开关在民用建筑配电系统中的功能及其在实际中的应用，最后简要列出了四极开关的应用场所供读者参考。
[关键词] 四极开关;隔离
The Use of the Four-Pole Switch
LIU Chang-jiangLIU Feng
(Beijing Urban Development Institute of Design & Research Co.,Ltd.,Beijing 100011,China)
Abstract:By the process of the architectural electric engineering design and theelectrical distribution systems encountered in actual operation with the four-pole switch applications-related issues, discusses the difference of the four-pole switch and the three-pole switch, the function of the four-pole switch in the electrical distribution system of the civil construction and its application in practice, in conclusion briefly listed the application places of the four-pole switch for the reader to referred to.
Keywords:four-pole switch;isolation
中图分类号： TM564.1 文献标识码： A 文章编号：
民用建筑对于四极开关的应用一直存在不同观点。本人结合实际工程中遇到的问题，就四极开关的应用谈谈自己的体会。
在交流三相配电系统中，按导体型式可分为三相三线制系统及三相四线制系统。三相三线制系统不存在中性线N，故不存在断N线的问题用不到四极开关；三相四线制系统中的TN-C系统因N线及PE线合用为PEN线不可断，亦用不到四极开关。所以本文讨论的仅是民用建筑配电中常用的TN-S系统中四极开关的应用。
1 三极开关与四极开关的差异
三极开关与四极开关的差异是在于三极开关只断相线而四极开关即断相线又断N线。因此可以看出三极开关只对相线进行断开和保护，在存在N线的配电系统中不能完全断开电源亦不能保护N线；四极开关对相线和N线进行断开和保护，可以完全断开电源。
2 为什么要用四极开关
按理，对于用三极开关还是用四极开关不需要讨论。但是由于我国过去民用建筑配电系统习惯用接零（实际TN-C）和接地（TN-C-S）概念，没有TN-C、TN-C-S、TN-S、TT、IT等接地型式的规范定义。习惯上仅用三极开关，后来引入IEC接地型式定义后，才提出四极开关的应用。到目前，在哪些场所应用四极开关尚存在不同意见。
2.1 规范要求
民用建筑电气设计规范（JGJ 16-2008）[1]第7.5.1中第2条规定：
“2、当维护测试和检修设备需断开电源时，应设置隔离电器。隔离电器应具有将电气装置从供电电源绝对隔开的功能，并应采取措施，防止任何设备无意地通电。”
由此条可以看出TN-S系统中，用三极开关不能断N线，故在存在N的系统中隔离电器需用四极开关。
民用建筑电气设计规范（JGJ 16-2008）[1]第7.5.3對四极开关的选用做了如下规定：
“1、保证电源转换的功能性开关电器应作用于所有带电导体，且不得使这些电源并联；
2、TN-C-S、TN-S系统中的电源转换开关，应采用切断相导体和中性导体的四极开关；
3、正常供电电源与备用发电机之间，其电源转换开关应采用四极开关；”
由以上不难看出，规范主要是针对低压配电中总配电开关的规定，而未对总配电开关以下的开关做更细的规定。
2.2 实际应用中存在的问题
在实践中我们曾遇到这样的问题，某商厦的TN-S配电系统其照明配电箱均采用三相用三极，单相用单极的开关。实际运行中出现了以下问题：
1）某些末端配电箱的N（零）线绝缘被烧毁。
2）在某次维护中，虽已断开配电箱的进线电源开关，但由于开关是三极无法断开N线，维修过程中发生N线与PE线（接地）发生短路产生很大的短路电流，几乎熔化了导线引起火灾。现场技术人员只能用电工钳剪断N线，避免了事故扩延和引发火灾的危险。
3）经几个末端配电箱配电支线（2.5mm2）的N线与PE线的短路测试，部分N线通过的电流几乎达到200A。由于N线没有保护开关，N线发生接地故障，故障电流不会使三极开关跳闸。这种情况如发生将烧N线或引起更危险的其它故障。
上述问题的存在，说明在某些配电系统中N线正常运行和发生接地故障时，通过较大电流且N线不能获得三极开关的保护。该情况影响到了商业配电系统的安全可靠运行，成为引发电气火灾的隐患。
3 四极开关的应用
我国建筑电气行业中对四极开关应用的问题存在争议。不建议用4极开关的理由是用4极开关则其N极成了中断N线的故障点，增加了在给单相用电设备的三相四线配电系统中当三相不平衡运行时，断N线引起单相用电设备过电压或烧毁的故障。所以许多设计仍在TN-S接地型式的配电系统中采用过去我国采用TN-C接地型式配电系统时的习惯做法，采用3极和单极开关，不采用4极和2极开关。而不采用4极和2极开关，在配电箱进线处又没有安装具有4极隔离电器时，就有可能产生本工程发生的N线电流过载时，不能切断电源的功能和配电箱维修时无法切断N线，形成带电维护，就有可能发生危及人身安全的问题。
此外，由于现代用电设备中存在大量非线性负荷，非线性负荷都存在较多的多次谐波，特别是近年来电力电子装置的应用日益广泛，使得电力电子装置成为最大的谐波源。当谐波含量较大，特别是零序谐波较大时，N线中的电流有可能超过相线的电流。目前对配电系统中的谐波工程计算方法不完善，无法较准确估算谐波含量，通常以N线与相线某截面作为工程中一般导体截面选择的规则，则不能排除N线中电流超相线中电流的可能性。所以在N线设与相线同样的保护功能且联动同时切断4线是合适的。
因此在配电设计中，除规范中明确需设置四极开关的部位外，建议在以下部位设置4极开关：
1）单台变压器三相四线制配电系统中，变压器的出线主开关建议采用4极开关，以隔离变压器与低压配电柜之间的联系。
2）双变压器单母线分段三相四线制配电系统中，每台变压器的出线主开关和母联开关建议采用4极开关。当两台变压器正常运行时，母联开关断开以隔离不同电压通过N线连接在一起；当一台变压器故障时，故障变压器的出线主开关断开以隔离不同电压通过N线连接在一起。
3）三相四线制配电系统中，由外部低压电网向民用建筑物供电的进线处宜设置四极开关进行隔离，住宅每户入户处宜设置双极开关以隔离中性线。
4）三相四线制配电系统中，双电源的互投开关及双电源互投开关前的隔离开关建议采用4极开关。
5）三相四线制配电系统中的动力、照明配电箱的电源进线开关，为维护隔离电源建议采用4极开关。
6）三相四线制配电系统中给单相负荷供电的三相进线配电箱，当场所负荷中有较多非线性负荷时，由于零序电流存在可能引起N线电流较大甚至可能超过相线的场所，电源进线开关宜选用带N线保护功能的四极开关。
7）三相四线制配电系统中带漏电的开关应采用四极开关或双极开关。
以上需设置四极开关的部位仅为个人意见。不当之处，请予以指正。
参考文献
[1]民用建筑电气设计规范（JGJ 16-2008）
[2]王厚余.四极开关应慎用[J].工程建设与设计,2000,01.
[关键词] 四极开关;隔离
The Use of the Four-Pole Switch
LIU Chang-jiangLIU Feng
(Beijing Urban Development Institute of Design & Research Co.,Ltd.,Beijing 100011,China)
Abstract:By the process of the architectural electric engineering design and theelectrical distribution systems encountered in actual operation with the four-pole switch applications-related issues, discusses the difference of the four-pole switch and the three-pole switch, the function of the four-pole switch in the electrical distribution system of the civil construction and its application in practice, in conclusion briefly listed the application places of the four-pole switch for the reader to referred to.
Keywords:four-pole switch;isolation
中图分类号： TM564.1 文献标识码： A 文章编号：
民用建筑对于四极开关的应用一直存在不同观点。本人结合实际工程中遇到的问题，就四极开关的应用谈谈自己的体会。
在交流三相配电系统中，按导体型式可分为三相三线制系统及三相四线制系统。三相三线制系统不存在中性线N，故不存在断N线的问题用不到四极开关；三相四线制系统中的TN-C系统因N线及PE线合用为PEN线不可断，亦用不到四极开关。所以本文讨论的仅是民用建筑配电中常用的TN-S系统中四极开关的应用。
1 三极开关与四极开关的差异
三极开关与四极开关的差异是在于三极开关只断相线而四极开关即断相线又断N线。因此可以看出三极开关只对相线进行断开和保护，在存在N线的配电系统中不能完全断开电源亦不能保护N线；四极开关对相线和N线进行断开和保护，可以完全断开电源。
2 为什么要用四极开关
按理，对于用三极开关还是用四极开关不需要讨论。但是由于我国过去民用建筑配电系统习惯用接零（实际TN-C）和接地（TN-C-S）概念，没有TN-C、TN-C-S、TN-S、TT、IT等接地型式的规范定义。习惯上仅用三极开关，后来引入IEC接地型式定义后，才提出四极开关的应用。到目前，在哪些场所应用四极开关尚存在不同意见。
2.1 规范要求
民用建筑电气设计规范（JGJ 16-2008）[1]第7.5.1中第2条规定：
“2、当维护测试和检修设备需断开电源时，应设置隔离电器。隔离电器应具有将电气装置从供电电源绝对隔开的功能，并应采取措施，防止任何设备无意地通电。”
由此条可以看出TN-S系统中，用三极开关不能断N线，故在存在N的系统中隔离电器需用四极开关。
民用建筑电气设计规范（JGJ 16-2008）[1]第7.5.3對四极开关的选用做了如下规定：
“1、保证电源转换的功能性开关电器应作用于所有带电导体，且不得使这些电源并联；
2、TN-C-S、TN-S系统中的电源转换开关，应采用切断相导体和中性导体的四极开关；
3、正常供电电源与备用发电机之间，其电源转换开关应采用四极开关；”
由以上不难看出，规范主要是针对低压配电中总配电开关的规定，而未对总配电开关以下的开关做更细的规定。
2.2 实际应用中存在的问题
在实践中我们曾遇到这样的问题，某商厦的TN-S配电系统其照明配电箱均采用三相用三极，单相用单极的开关。实际运行中出现了以下问题：
1）某些末端配电箱的N（零）线绝缘被烧毁。
2）在某次维护中，虽已断开配电箱的进线电源开关，但由于开关是三极无法断开N线，维修过程中发生N线与PE线（接地）发生短路产生很大的短路电流，几乎熔化了导线引起火灾。现场技术人员只能用电工钳剪断N线，避免了事故扩延和引发火灾的危险。
3）经几个末端配电箱配电支线（2.5mm2）的N线与PE线的短路测试，部分N线通过的电流几乎达到200A。由于N线没有保护开关，N线发生接地故障，故障电流不会使三极开关跳闸。这种情况如发生将烧N线或引起更危险的其它故障。
上述问题的存在，说明在某些配电系统中N线正常运行和发生接地故障时，通过较大电流且N线不能获得三极开关的保护。该情况影响到了商业配电系统的安全可靠运行，成为引发电气火灾的隐患。
3 四极开关的应用
我国建筑电气行业中对四极开关应用的问题存在争议。不建议用4极开关的理由是用4极开关则其N极成了中断N线的故障点，增加了在给单相用电设备的三相四线配电系统中当三相不平衡运行时，断N线引起单相用电设备过电压或烧毁的故障。所以许多设计仍在TN-S接地型式的配电系统中采用过去我国采用TN-C接地型式配电系统时的习惯做法，采用3极和单极开关，不采用4极和2极开关。而不采用4极和2极开关，在配电箱进线处又没有安装具有4极隔离电器时，就有可能产生本工程发生的N线电流过载时，不能切断电源的功能和配电箱维修时无法切断N线，形成带电维护，就有可能发生危及人身安全的问题。
此外，由于现代用电设备中存在大量非线性负荷，非线性负荷都存在较多的多次谐波，特别是近年来电力电子装置的应用日益广泛，使得电力电子装置成为最大的谐波源。当谐波含量较大，特别是零序谐波较大时，N线中的电流有可能超过相线的电流。目前对配电系统中的谐波工程计算方法不完善，无法较准确估算谐波含量，通常以N线与相线某截面作为工程中一般导体截面选择的规则，则不能排除N线中电流超相线中电流的可能性。所以在N线设与相线同样的保护功能且联动同时切断4线是合适的。
因此在配电设计中，除规范中明确需设置四极开关的部位外，建议在以下部位设置4极开关：
1）单台变压器三相四线制配电系统中，变压器的出线主开关建议采用4极开关，以隔离变压器与低压配电柜之间的联系。
2）双变压器单母线分段三相四线制配电系统中，每台变压器的出线主开关和母联开关建议采用4极开关。当两台变压器正常运行时，母联开关断开以隔离不同电压通过N线连接在一起；当一台变压器故障时，故障变压器的出线主开关断开以隔离不同电压通过N线连接在一起。
3）三相四线制配电系统中，由外部低压电网向民用建筑物供电的进线处宜设置四极开关进行隔离，住宅每户入户处宜设置双极开关以隔离中性线。
4）三相四线制配电系统中，双电源的互投开关及双电源互投开关前的隔离开关建议采用4极开关。
5）三相四线制配电系统中的动力、照明配电箱的电源进线开关，为维护隔离电源建议采用4极开关。
6）三相四线制配电系统中给单相负荷供电的三相进线配电箱，当场所负荷中有较多非线性负荷时，由于零序电流存在可能引起N线电流较大甚至可能超过相线的场所，电源进线开关宜选用带N线保护功能的四极开关。
7）三相四线制配电系统中带漏电的开关应采用四极开关或双极开关。
以上需设置四极开关的部位仅为个人意见。不当之处，请予以指正。
参考文献
[1]民用建筑电气设计规范（JGJ 16-2008）
[2]王厚余.四极开关应慎用[J].工程建设与设计,2000,01.