EMC环境友好的西门子低压配电系统

负荷的电能需求。对三相四线制系统来说，如三相负荷平衡又无谐波电流的活，则流过中性线的电流的向量和为零。目前，在公共建筑物，高层住宅和办公大楼中均配有大量的计算机，电子信息设备；电子娱乐设备，变频空调，调光器，以及电子节能灯等器件已深入到每家每户。这类设备通过整流器，从正弦电压波形的电网中吸取非正弦波形的电流，非正弦电流在线路上的电压降又造成正弦电压波形的失真。非正弦波电流含有大量的高次谐波分量，其中主要的是3次谐波分量。由于三相电源中接入大量的单相负载，事实上很难做到三相负荷电流平衡。三相负荷不平衡指的是接入三相电源的各相的功率不平衡，各相负载的功率因素不平衡以及各相负载产生的谐波电流不平衡。此时，中性线流过的电流为三相不平衡负荷（基波50hz）电流的向量和，三次谐波（三倍频次）电流的算术和，以及其他高次谐波电流的向量和，详见图4。正是由于上述原因，n线上会出现过电流（或过载）现象。因此设计低压配电系统时，很多场合不再减少n线截面，把n线的截面等同于相线截面。也正是由于n线上的不平衡电流和谐波电流，造成系统严重的电磁干扰（emi）现象。

4 接地系统与emi

低压配电系统中的带电（流通电流的）导线是指电源相线（l1，l2，l3），n线（中性线）；pe线（保护地线）仅在电气系统（或其中的设备）故障时，才流通故障电流，实质上也是带电导线。低压配电系统有三种接地制式，详见图5。配电系统不同的接地制式可用两个字母表示并加以区分：

第一个字母表示电源设备接地的条件， 其中：

t= 电力变压器低压绕组中性点直接接地；

i= 电力变压器低压绕组中性点对地绝缘或通过阻抗接地。

第二个字母表示电气设备（装置）外露导体的接地的条件，其中：

t= 电气设备（装置）外露导电体接地，该接地点远离于变压器低压绕组中性点的接地点。

n= 电气设备（装置）外露导电体部分与变压器低压绕组中性点（系统地）连接。

对tn系统， 还用第三个字母来说明n线与pe线的关系；其中：

tn-c:n线与pe线合并为一根线，即pen线（4根线）。

tn-s:n与pe两根导线，与三根相线一起配出（5根线）

tn-c-s：近电源侧为tnc （4根线），配出后把pen线分成2根线后成为tn-s。

低压配电系统的接地制式（系统）决定了系统本身的线路保护技术和措施，也决定了系统本身的电磁兼容性。依据实际经验，低压tn-s系统具有最好的性价比，因为正常工况下，pe线上无剩余电流，大地中无杂散电流。当发生三相（或单相）短路故障时，短路电流通过线缆（而不是大地）返回电源，优化了电磁兼容性，由于故障电流大，可用简单的线路保护电器（如熔断器或断路器）切断故障。

5 单电源系统tn接地制式与emc

20-30年前，挂接在tnc配电系统上的电子设备很少，谐波问题不严重，emc的问题不太突出。三相负载平衡的情况下，n线上基本上无电流。然而，目前的低压配电系统的负载性质与以往有很大的不同。大功率的单相负载多了，带整流电源的电子设备多了，很多负载具有很高的3次谐波分量和高次谐波分量。因此三相负荷很难平衡，如前面已分析的那样：n线上除了不平衡负载电流外，还有叠加的3次（以及三倍频）谐波电流和其他高次谐波电流分量，n线上的电流很大，并在n线上产生电压降。图6.a为tn-c接地制式，其特征是pe线与n线合二为一成pen线。为了防止人身接触电击事故的发生，接在配电系统中的电气设备的外壳都是接地的。而电子设备除金属外壳接地外，电子设备之间用带屏蔽的通信线连接，其屏蔽层也是接地的，因而出现了多点接地的现象。

正常工况下，电源提供设备的负荷电流il由pen线返回电源，通过pen线返回电源的电流包含50hz的三相基波不平衡电流，三相叠加的150hz电流，以及其他的高次谐波电流，并在pen线上产生电压降。该电压降作为干扰源（电场），以pen线为公共阻抗，形成电位耦合的干扰方式，导致在通信线屏蔽层上产生寄生电流ist。该寄生电流又可通过电耦合或磁的耦合途径在一些敏感的设备上感应干扰电压和电流。

该干扰源也会通过设备的接地点在建筑物中产生杂散电流，产生强磁场，在建筑物的金属结构中产生火花，腐蚀金属管路。因此该系统emi或emc性能差的根源是由n线上的一部分电流流向大地（和屏蔽层）造成的。

图6b tn-s系统

图6b是tns系统，n线与pe线是分开的。正常工况下，尽管n线有三相不平衡电流，也有谐波电流，但pe线上没有电流，不存在驱动杂散电流或寄生电流的电场， pe线和大地是干净的，消除了由金属结构物产生的电磁干扰和辐射干扰，因而emc性能友好。此时配电线路