爆炸危險(xiǎn)環(huán)境2區(qū)照明系統(tǒng)N線分?jǐn)鄦栴}的討論

1、爆炸危險(xiǎn)環(huán)境2區(qū)照明系統(tǒng)N線分?jǐn)鄦栴}的討論    摘要：石油化工企業(yè)生產(chǎn)裝置多為爆炸危險(xiǎn)環(huán)境，對(duì)于單相負(fù)荷，系統(tǒng)維護(hù)檢修時(shí)分?jǐn)郚線是否必要便成為一個(gè)爭議的焦點(diǎn)。由于相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范并沒有明文規(guī)定爆炸危險(xiǎn)環(huán)境2區(qū)下N線是否必須分?jǐn)啵疚年U述了N線必須分?jǐn)嗟脑蛞约叭绾畏謹(jǐn)唷?關(guān)鍵詞：單相負(fù)荷 諧波電流 N線電流 一、引言進(jìn)入二十一世紀(jì)，隨著我國經(jīng)濟(jì)駛?cè)肟燔嚨溃突み@一基礎(chǔ)行業(yè)也得到了快速發(fā)展。許多石油化工企業(yè)的生產(chǎn)裝置均為爆炸危險(xiǎn)環(huán)境，而作為電氣照明等單相負(fù)荷則占有很大比重，根據(jù)相關(guān)石油化工設(shè)計(jì)規(guī)范，爆炸危險(xiǎn)環(huán)境0區(qū)、1區(qū)中，系統(tǒng)檢修時(shí)為避免N線產(chǎn)生電火花

2、引起危險(xiǎn)而需要將其分?jǐn)啵鴮?duì)2區(qū)則沒有具體要求，那么爆炸危險(xiǎn)環(huán)境2區(qū)中系統(tǒng)檢修時(shí)是否也需要分?jǐn)郚線呢？下面我們就來討論這個(gè)問題。二、TN-S/TN-C系統(tǒng)中的N線大多數(shù)石化企業(yè)生產(chǎn)裝置的單相供電系統(tǒng)基本上是基于TN-S系統(tǒng)，或者基于TN-C-S系統(tǒng)，電源進(jìn)戶后N線與PE線絕緣隔離，N線不再與“地”（0電勢(shì)）有連接，戶內(nèi)實(shí)際上也成為TN-S系統(tǒng)。目前大家對(duì)在爆炸危險(xiǎn)環(huán)境2區(qū)下，該系統(tǒng)在分?jǐn)鄦蜗嗷芈窌r(shí)，N線是否也要分?jǐn)啻嬖跔幾h。我們知道，在工廠動(dòng)力配電系統(tǒng)中，一般采用TN-C系統(tǒng)，正常運(yùn)行時(shí)其三相是平衡的，N線是不帶電的。然而這就很容易讓人誤解，認(rèn)為TN-S系統(tǒng)中的N線等同于TN-C系統(tǒng)中的N線不

3、會(huì)帶電，即使帶電也只是微電量，觸及N線沒有關(guān)系，不會(huì)對(duì)人造成危險(xiǎn)。這是一種非常錯(cuò)誤，也非常危險(xiǎn)的想法，因?yàn)?，在TN-C系統(tǒng)中，如果三相不均衡，N線也會(huì)帶電。根據(jù)規(guī)范，為防止電火花引起爆炸，防爆電器必須斷電后才能解體檢修，那么分?jǐn)嘞嗑€時(shí)是否也需要分?jǐn)郚線？我們首先分析一下在TN-S系統(tǒng)中N線帶有那些成分的電流。第一種成分的電流是諧波電流。各種生產(chǎn)裝置里一般都設(shè)有各種各樣的直流電子設(shè)備和大量的熒光燈，他們產(chǎn)生的高次諧波電流除了會(huì)造成電源污染外，還會(huì)給N線帶來電流尤其是三次諧波電流。按理論分析發(fā)生的三次諧波電流會(huì)在N線上疊加，疊加后的電流是相當(dāng)可觀的，有時(shí)N線上的三次諧波電流甚至?xí)笥谙嗑€電流。因此

4、，一般在照明回路中采用四根芯線截面相等的電纜或電線供電。第二種成分的電流是單相工作電流。N線上的這種電流和相線上的電流一樣大。隨著設(shè)備容量的變大，照度標(biāo)準(zhǔn)提高，單相工作電流也越來越大，這是不容忽視的。第三種成分的電流是三相不平衡電流。這是大量存在的單相負(fù)荷供電系統(tǒng)中必然發(fā)生的現(xiàn)象。對(duì)于配電設(shè)計(jì)，要使三相負(fù)荷絕對(duì)平衡或幾乎平衡是很困難的，即使能夠做到，在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中又是另外一回事了。含有大量單相負(fù)荷的供電系統(tǒng)中肯定會(huì)出現(xiàn)三相不平衡，而這種不平衡則是時(shí)間函數(shù)，不斷變化。因此N線上流過的三相不平衡電流是必須重視的，從某種意義上來說TN-S系統(tǒng)供電就是針對(duì)三相負(fù)荷不平衡情況來制定的，否則就完全可以使

5、用TN-C系統(tǒng)來供電。由此可以肯定，上述三種成分電流混合后在N線上通過，其絕對(duì)值不會(huì)太小，另一方面N線上存在阻抗，導(dǎo)線越長阻抗越大，加上中間的一些連接點(diǎn)阻抗，N線上累積的阻抗不可忽視，尤其接近末端，阻抗更大，N線上的電流經(jīng)過阻抗必然產(chǎn)生對(duì)地電壓降，而且不同的N線上有不同的電壓降，同一N線上的電壓降隨時(shí)間段變化，例如N線上某點(diǎn)流經(jīng)的電流是250A，該點(diǎn)的阻抗只要0.2歐姆，就可以產(chǎn)生50V的電壓降（安全電壓36V，最大安全電壓50V），因此TN-S系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)N線帶電，不僅可以產(chǎn)生電火花還有可能發(fā)生電擊危險(xiǎn)。鑒于上述一些情況，IEC規(guī)定TN-S系統(tǒng)正常運(yùn)行過程中在斷開相線時(shí)，N線也必須斷開，

6、而且還規(guī)定在分?jǐn)鄷r(shí)，先分?jǐn)嘞嗑€，再分?jǐn)郚線；接通時(shí)，先接通N先，再接通相線，次序不可顛倒。通過分析，可以認(rèn)為在TN-S系統(tǒng)的單相回路中必須安裝兩極開關(guān)，在分?jǐn)嘞嗑€時(shí)，N線也必須分?jǐn)啵瑪嚅_回路后檢修時(shí)，可以防止人員觸及N線時(shí)發(fā)生電擊危險(xiǎn)，也可以防止在碰觸N線時(shí)產(chǎn)生電火花引起爆炸。三、相線電流的平衡關(guān)系TN-S系統(tǒng)中安裝兩級(jí)開關(guān)，相線電流的平衡關(guān)系怎樣呢？下面就分析這個(gè)問題。為了較好的討論，先來舉個(gè)例子：從變壓器到總配出柜，再從總配出柜中引一路分支干線，數(shù)干式配電有三個(gè)配出箱，每個(gè)配出箱的三相負(fù)荷分別為：1IA=10AIB=20AIC=30A2IA=20AIB=30AIC=10A3IA=30AIB

7、=10AIC=20A圖1圖2ICIAIB圖3三相負(fù)荷按相別相加，則有：IA=10 20 30=60AIB=20 30 10=60AIC=30 10 20=60A各項(xiàng)負(fù)荷相等，矢量和等于零，見圖3，N線上有無電流？回答是這樣的，1箱到變壓器之間的N線上無電流，而1箱到2箱，2箱到3箱之間的N線上有電流。這是因?yàn)?箱到變壓器之間三相負(fù)荷平衡而1箱后局部三相負(fù)荷不平衡，這可以對(duì)1、2、3箱進(jìn)行矢量計(jì)算后得出。下面分幾種負(fù)荷方式來分析：· 1、2、3箱全用電時(shí)，1箱到變壓器之間N線上電流為0，2箱之間N線上有17.3A電流，1箱2箱之間N線上電流應(yīng)為2和3箱的向量和，即： · 只有其中一個(gè)箱用電例如3箱，那么1箱到3箱之間N線上電流為17.3A    · 1箱到變壓器之間N線上電流應(yīng)該是1IN3IN=j17.3A IN=17.3A同樣可以分析其他情況。顯然，可以由此得出結(jié)論：· N線上最大負(fù)荷并不是越靠近變壓器端越大，有時(shí)恰恰相反；    · 只要存在三相不平衡，不論哪一段N線均會(huì)帶電。 四、結(jié)論根據(jù)以上推理，TN-S系統(tǒng)中的單相回路中需要安裝兩級(jí)開關(guān)，在分?jǐn)嘞嗑€時(shí)必須把N線分?jǐn)?。?yīng)該說