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摘要：指明常见变配电站低压配电系统和低压配电系统及用户端双电源配电中不当设置，说明人为造成不完整供配电回路长期存在剩余电流的后果及由此造成的一系列危害，并对不当设置予以纠正。
关键词：剩余电流;中性线(N);电磁干扰(EMI):电磁环境;磁滞损耗;涡流损耗
引言：IEC标准很早就提出了多电源系统变压器中性点接地的正确方法，等同转化IEC标准的国家标准也已修订数个版本，但至今仍有许多新建项目双电源变配电系统变压器中性点接地仍处置不当。为此，本文从常见变配电站低压配电系统入手，探究不当设置所带来的危害。近日，河北省住房和城乡建设厅与省发展和改革委员会联合发布新版建设工程概算定额,自2019年3月1日正式施行。2017年7月，河北省住房和城乡建设厅、省发展和改革委员会本着“服务政府管理、方便市场主体使用”的原则启动修编工作，对已实施13年之久的现行概算定额进行了全面修订。
1常见配电系统实例
1.1 低压配电系统中2台变压器中性点直接接地
TN-S低压配电系统，该系统为单母线分段，2路电源进线及母联开关均为三极断路器;联络2段母线的是四芯导体密集母线，2段中性母线经此密集母线保持联通，2段成套配电屏中均设置了PE导体，且与接地网多点连接(接地);1号、2号2台变压器中性点通过PE导体接地，各馈出回路控制开关均为三极断路器。
箭头所示为某一时刻中性线电流方向，由于中性线两点接地，低压馈出回路的中性线电流在A点到1号变压器中性点B之间有2条路径，其一，从A点直接到中性点B；其二，从A点途径C， E， D点到中性点B.其中在E点和D之间，建筑结构钢筋可能构成多条支路。
由于2台变压器中性点直接接地，使两段母线上全部馈出回路的中性线(N)到变压器中性点间均出现分支支路，两段电气装置中将长期存在剩余电流，建筑物结构钢筋中也将长期存在交流电流。可以想象，如果低压母线进线断路器加装剩余电流保护，一旦接通负荷，就可能脱扣跳闸。
1.2 末端双电源配电箱选择3极电源转换开关
把单独的变配电站低压配电系统图和双电源配电箱系统图集中在了一起，上 部为变配电站低压单母线分段配电部分，其中2段中性线保持连通，省略了馈出回路的断路器，下部为末端双电源配电部分，其中仅显示出电源转换开关，省略了其中的配电回路电器，2路电源分别引自变配电站内不同母线段，为简单清晰，省略了回路1和回路2中的PE导体。
中性线(N)形成了闭合环路。图2中箭头为某一时刻中性线电流方向，对于末端配电箱中的三极电源转换开关，不管切换到回路1还是回路2 (K闭合或K，闭合)，用电设备中性线(N)到变配电站低压配电N母线，始终有2条路径。即由于末端配电箱中选择三极电源转换开关，促使用电设备端到变配电站低压母线的配电回路长期存在剩余电流。因此，如果低压母线上馈出回路断路器加装剩余电流保护，一旦接通负荷，就可能脱扣跳闸。这里说“可能”是考虑了三相负荷平衡的特殊情况。
2带电导体的电磁效应
直流电流周围存在恒定磁场，而交流电流周围则存在交变的磁场。人类在日常生产和生活中发挥聪明才智趋利避害，在很多方面应用了这一自然规律。如人类利用交变电流周围产生交变磁场、导体在交变磁场中可产生感生电势的原理，制造了变压器，使交流电力输送变得游刃有余。同样，人类为避免交变磁场的危害，利用完整供电回路剩余电流为0的原理制造了电缆，使供电回路在闭合铁磁回路中穿行没有电磁损耗，交流供电回路在钢筋建筑物中才可以畅通穿行。不完整的供电回路可能为单根导体，也可能是回路中某导体在回路之外拥有支路，在此情况下供电回路剩余电流则不为0，可等效为承载电流的单根导体，单根交流电流导体周围则会产生交变磁场，这些杂散磁场将带来一系列危害。交变磁场作用于配电柜、钢制槽盒等电气装置外壳，作用于建筑物结构钢筋等铁磁体，会在这些铁磁体内产生磁滞损耗和涡流损耗，导致浪费电能。单根交流电流导体在建筑物内穿行，导体周围的杂散磁场形成电磁干扰，破坏建筑物内电磁环境，干扰电子设备正常运行。另外，构成分支支路的建筑结构钢筋内长期通过电流还会使钢筋遭受电解腐蚀，威胁建筑物安全。因此，配电系统设计应该1个基本原则，即避免人为促成供电回路长期存在剩余电流，以避免不必要的电磁损害。
3常见配电系统设计实例的改进
原配电系统变压器的中性点不应直接对地连接;两台变压器中性点之间相互连接的导体(N)与PE导体之间应只连接1次，且连接应设置在总配电屏内。所以，改进方法即取消原图2台变压器中性点接地连接线，在主配电屏内选择适当位置，将两台变压器之间连接的中性线(N)与PE导体只进行一次连接(图3中B点至C点)。为防止任何1台变压器因为绕组接地故障而断电检修，可考虑将2台进线开关更换为4极断路器。图3中箭头所示仍然为某-时刻中性线(N)中电流方向，低压馈出回路的中性线电流通过A点后，只能通过唯一的路径直接回到1号变压器中性点。原设计图主配电屏中剩余电流将不复存在。没有了分支回路，当然也不再有中性线(N)电流流经建筑结构钢筋。
改进其实很简单，如果需要用开关电器将一个电源转换到另1个电源时，此开关电器应一并转换线 (相)导体和中性导体，即将原设计中的三极电源转换开关更换为四极转换开关。从改进后的图4可以看出，无论电源转换开关怎样切换(K1闭合或K2闭合)，用电设备中性线(N)到变配电站低压配电N母线只有一条路径(回路1或回路2)。用电设备端到变配电站低压母线的供电回路也不再有剩余电流。
4结束语：
不完整供电回路(少于4根导体的三相交流回路，少于2根导体的单相交流回路、直流回路或含有外部支路的回路)当接通负载时，回路中导体电流代数和，即剩余电流不为0，等效于单根载流导体。单根交流载流导体周围存在交变磁场，该导体在建筑物中穿行将带来很多危害。穿过闭合铁磁回路会使铁磁体产生磁滞损耗和涡流损耗，造成电能损耗:穿过建筑物结构钢筋不仅有铁磁损耗还会使钢筋遭受电解腐蚀，威胁建筑物结构安全,穿过建筑物空间会破坏电磁环境形成电磁干扰，干扰电子设备正常运行。这些物理现象不仅有理论根据，而且都已得到实践证明。因此，变配电系统设计时应恪守1个基本原则，避免不完整的供配电回路布线，避免人为促成供配电回路中长期存在剩余电流，使供配电系统洁净、节能、高效。
参考文献:
[1]赵凯华,陈熙谋.电磁学[M].第三版.北京:商等教育出版社,2011.
[2]电工术语基本术语:GB/T2900.1-2008[S].