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EMC环境友好的西门子低压配电系统

EMC环境友好的西门子低压配电系统

点击数:7540 次   录入时间:03-04 11:47:04   整理:http://www.55dianzi.com   电工技术
  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。

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。此时配电线路的干扰源仅是配电线路本身,与大地无关。只有故障时,pe线才出现故障电流,并导致emc性能短时劣化。但线路保护电器会在规定的时间内切断故障,因而,不友好的emc环境是短暂的。

6 多电源系统的tn-s接地制式

  多电源系统由正常供电电源和备用(安全)供电电源组成。通常,正常供电电源由两台或两台以上电源变压器并联或母线分段的方式组成(简称gps);安全电源一般采用发电机组(简称sps),gps通过atse(双电源自动切换装置)与sps联络;对于数据中心或计算中心,通信等系统和设备,有的还需ups作为不停电电源,以避免电源故障造成巨大的经济损失。前面分析的是单台电源变压器的tns系统,具有友好的emc性能,因为在正常工况下消除了大地中的杂散电流。设计多台电源设备的配电系统时,只有从系统上消除或避免n线上的负荷电流向大地(pe线)分流的问题,才能实现具有emc友好的环境。

国内常采用的布置方式,两台变压器分别就近接地,即一组电源两点(或多点)接地。两台变压器通过母联开关联络,采用tns系统。如变压器主保护开关和联络开关的均选择3极断路器的话,整个配电系统就会出现不友好的emc环境。

  (1)正常工况下n线有三相不平衡电流和谐波电流,返回变压器t1的负荷电流除了n线的正常路径外,还有一条通过n线母排,t2变压器中性点入pe母排的路径,由此在pe线上产生干扰电场,引发很大的杂散电流,以及由此引发的电磁干扰和辐射干扰。接在该系统的电子设备就会出现工频50hz和高次谐波的干扰,干扰来自多种耦合途径,很难排除。假如t1变压器容量为2000kva,配出总电流可达3000a,如3次谐波电流分量为5%,则在n线上的3次谐波电流为3×3000×5%=450a。如果其中有10%的电流分流,即有45a频率为150hz的电流,通过n线母排经pe线返回t1电源。如3相负荷不平衡时,还有50hz不平衡零序电流经pe线返回t1电源。这是一个强大的电磁干扰源,通过各种耦合途径及电磁辐射干扰配电系统中的自动化子系统和敏感的电子设备。10a的电流可在2m以外的空间产生0.7a/m的磁场强度,足以使显示终端图像乱动。

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