單相和三相負(fù)荷同時(shí)使用的情況可以說是比較普遍。它可分為兩類：一類是用電設(shè)備本身既有三相負(fù)荷又有單相負(fù)荷。如某些小型注塑機(jī)，其旋轉(zhuǎn)擠壓動(dòng)力為三相電動(dòng)機(jī)，而加熱部分則為220V單相電阻絲。另一類則是指某個(gè)小區(qū)域的工作場(chǎng)所需要同時(shí)使用單相和三相負(fù)荷。如工廠里常有的，離廠房或車間較遠(yuǎn)的獨(dú)立水泵房，它里面有用三相電源水泵電動(dòng)機(jī)，又需要工作照明單相電源。單相和三相負(fù)荷混用情況下接線方式如果處理不當(dāng)，輕則會(huì)影響正常用電，重則容易發(fā)生觸電事故，本文試談一點(diǎn)粗淺的看法，供參考。

        1　TT配電系統(tǒng)中單、三相負(fù)荷供電

        如圖1所示，電源中性點(diǎn)直接接地，電氣設(shè)備的外露部分用保護(hù)線與設(shè)備保護(hù)接地裝置相連接，進(jìn)行接地保護(hù)，而與電源接地?zé)o任何電氣聯(lián)系。這樣，當(dāng)發(fā)生相線碰殼等單相接地短路故障時(shí)，短路電流相對(duì)比較小，低壓斷路器設(shè)置的以故障電流為判據(jù)的傳統(tǒng)的保護(hù)就失去了意義。所以這種情況下，一般選用帶剩余電流保護(hù)和相間短路電流速斷保護(hù)一段、過負(fù)荷長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)三段的低壓斷路器作為總開關(guān)。正確接線如圖2所示。


圖1　TT系統(tǒng)


圖2　TT系統(tǒng)采用帶剩余電流保護(hù)斷路器的正確接線

        這種情況應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

        (1)低壓斷路器后面的N線是不能重復(fù)接地的，否則低壓斷路器就投不上。

        (2)N線上不能裝設(shè)熔斷器或單獨(dú)的斷路器等。否則N線斷開后，當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時(shí)，中性點(diǎn)電位將升高，使個(gè)別相線電壓升高，從而影響供電質(zhì)量，造成線路損耗增加，同時(shí)減少了設(shè)備使用壽命，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成單相設(shè)備的成批燒損。

        (3)選用的帶剩余電流保護(hù)的低壓斷路器必須是四極的，在切斷相線的同時(shí)也要切斷N線才行，否則斷路器就不能正常工作。

       但是，在村鎮(zhèn)低壓配電網(wǎng)中，村鎮(zhèn)個(gè)體加工戶，工業(yè)企業(yè)中的水泵房及小的加工車間等，低壓線路和用電設(shè)備都是私企自己投資建設(shè)和管理的，往往低壓配網(wǎng)絕緣狀況較差一些，相對(duì)地泄漏電流較大，剩余電流斷路器動(dòng)作頻繁，這樣會(huì)嚴(yán)重影響企業(yè)生產(chǎn)和工作的正常進(jìn)行。所以，工業(yè)企業(yè)低壓配電系統(tǒng)常選用TN系統(tǒng)。

        2TN配電系統(tǒng)中單相和三相負(fù)荷供電

        TN配電系統(tǒng)一般常見的可分為兩種：一是TN－C系統(tǒng)，和TN－C－S系統(tǒng)。新建的大都采用TN－S系統(tǒng)。

        (1)TN－C系統(tǒng)(見圖3)：


圖3　TN－C系統(tǒng)

       TN－C系統(tǒng)中N線和PE線合二為PEN線，電氣設(shè)備外露部分通過PEN線連接在一起，與電源接地裝置相連接。一旦出現(xiàn)相線碰殼等接地短路故障時(shí)，會(huì)形成很大的接地短路電流，低壓斷路器迅速動(dòng)作切斷電源。

       由于故障電流比較大，所以選用普通型的帶瞬時(shí)(或短延時(shí))過電流保護(hù)，和過負(fù)荷長(zhǎng)延時(shí)動(dòng)作保護(hù)的低壓斷路器就可以了。

        在這種情況下的注意事項(xiàng)如下：

        ①PEN線要可靠地重復(fù)接地，在線路的進(jìn)線端和設(shè)備的安裝地點(diǎn)，都要進(jìn)行牢固可靠地接地。這樣既能降低中性線電位，同時(shí)也能降低用電設(shè)備外殼上的電位。

        ②嚴(yán)防中性線斷開。如果中性線斷開時(shí)，三相負(fù)荷不平衡情況下，使中性點(diǎn)電位升高，PEN線上就會(huì)帶上危險(xiǎn)電壓，從而使接地不良的用電設(shè)備外殼產(chǎn)生危險(xiǎn)電壓，危害人身安全。

        ③選用低壓斷路器時(shí)要考慮單相負(fù)荷情況，單相負(fù)荷要平衡地接入三相電源。

         由于TN－C系統(tǒng)的不安全因素較多，所以現(xiàn)在一些工廠企業(yè)和居民區(qū)大部分都改造為TN－C－S系統(tǒng)。

          (2)TN－C－S系統(tǒng)中單相和三相負(fù)荷設(shè)備的供電接線，關(guān)鍵在于正確處理好PEN線和重復(fù)接地。一般稍大一點(diǎn)的工廠都有變、配電所，裝有獨(dú)立的配電變壓器，接地型式大都采用TN－C－S系統(tǒng)，變、配電所到車間的一段低壓母線的N線和PE線合用，稱為PEN線。進(jìn)車間處作重復(fù)接地，車間配電箱(屏)之后N線和PE線分開，再也不相混淆，如圖4所示。


圖4　TN－C－S系統(tǒng)

        在這里重要的是N線和PE線的分叉點(diǎn)必須在車間配電箱(屏)處，而不能延伸到設(shè)備終端，并且一經(jīng)分開后絕不允許再合并，以免把TN－C－S系統(tǒng)演化成TN－C系統(tǒng)。因?yàn)镹線和PE線的分叉點(diǎn)越接近設(shè)備終端，則PE線就越長(zhǎng)，也就越有可能斷裂。而一旦發(fā)生PEN線斷裂，單相負(fù)荷的工作電流就從重復(fù)接地點(diǎn)進(jìn)入大地，再經(jīng)變壓器低壓側(cè)工作接地極返回至變壓器中性點(diǎn)。在重復(fù)接地處產(chǎn)生一個(gè)與之相應(yīng)接地電阻成正比的對(duì)地電壓，這個(gè)電壓同樣出現(xiàn)在與之相連的接PE線及相連設(shè)備的導(dǎo)電外殼上。當(dāng)然如果重復(fù)接地良好的話，這個(gè)電壓通常很小，單相負(fù)荷電流沿N線通過接地形成閉合回路運(yùn)行，但如果重復(fù)接地破壞或者PEN線是在重復(fù)接地點(diǎn)之后斷裂，這時(shí)連接PEN線的設(shè)備導(dǎo)電外殼上會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)致命的對(duì)地電壓，將嚴(yán)重威脅人身安全。現(xiàn)實(shí)中發(fā)生此類觸電傷亡的例子也不少。因此在TN－C－S系統(tǒng)中PEN線是絕對(duì)不允許斷裂的，重復(fù)接地也須牢固可靠才行。

        (3)在可能的條件下，設(shè)法取消單相和三相負(fù)荷共存設(shè)備中的單相負(fù)荷。對(duì)于附加在主設(shè)備上的，提供局部工作照明需要的單相照明，由于低壓照明燈具的可代性，可采用初、次級(jí)隔離的雙線圈隔離變壓器供電，這樣引入設(shè)備的僅有PE線，也就不存在與N線相混的問題了。

        (4)TN－C－S系統(tǒng)中，遠(yuǎn)端孤立的單相和三相負(fù)荷用電設(shè)備，可采用局部TT系統(tǒng)，加裝剩余電流保護(hù)器的辦法來處理。如前所述的水泵房，根據(jù)保護(hù)制式單一性原則，往往與生產(chǎn)車間一樣采用接PEN線保護(hù)，但這種遠(yuǎn)離配電房的孤立用電設(shè)備，如采用TN－C－S系統(tǒng)，設(shè)備控制箱前的一段PEN線很可能斷裂。特別是在接地不好的情況下，從而使接PEN線的水泵電機(jī)外殼可能帶電，構(gòu)成對(duì)工作人員的安全威脅。若采用局部TT系統(tǒng)，加裝剩余電流保護(hù)器的辦法，僅敷設(shè)N線供單相負(fù)荷回路之用，電機(jī)外殼就地做保護(hù)接地處理，控制箱內(nèi)裝設(shè)四極帶剩余電流保護(hù)的斷路器。一旦發(fā)生電機(jī)相線碰殼等相間短路故障，斷路器都會(huì)動(dòng)作而切除電源。