很多人對(duì)零線的認(rèn)識(shí)是錯(cuò)誤的，究竟零線、地線的原理是什么？且聽張白帆老師細(xì)細(xì)道來。
我們先來看圖1：
事實(shí)上，只要三相不平衡，盡管中性線并未斷裂，中性線的電壓也會(huì)上升。
我們看圖2和圖3：
可以看出，如果、和 
各不相同，則三相電壓就不平衡，零線電壓當(dāng)然也不等于零。
同理，我們可以看到零線斷裂點(diǎn)后部的電流也與三相不平衡有關(guān)。
再看圖3，我們發(fā)現(xiàn)零線PEN中采取多點(diǎn)接地的方法，以避免出現(xiàn)零線斷裂點(diǎn)后部電壓上升的情況。
注意，圖2對(duì)應(yīng)的接地系統(tǒng)叫做TN-C，而圖3對(duì)應(yīng)的接地系統(tǒng)叫做TN-C-S。
我們來看圖4：
我們看圖4的下圖，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)L3相對(duì)用電設(shè)備的外殼短路時(shí)，零線中有電流流過，地網(wǎng)中也有電流流過。
注意到零線電阻和地網(wǎng)電阻其實(shí)是并聯(lián)的，按照中學(xué)的電學(xué)物理知識(shí)，我們知道并聯(lián)電路的電流與電阻的阻值成反比，也即：
由此推得：
由上面的公式可以看到，地網(wǎng)電流與零線電阻和地網(wǎng)電阻的比值有關(guān)。我們把接地極電阻按4歐取值，把具體參數(shù)代入，得到地網(wǎng)電流為：
即便我們按工程慣例接地極電阻取為0.8歐，得到地網(wǎng)電流為：
也就是說，地網(wǎng)電流只相當(dāng)于零線電流的3%~15%而已！我們?nèi)橹虚g值，則地網(wǎng)電流只有零線電流的6%。
現(xiàn)在，我來提個(gè)問題：
第一幅圖：TN-C接地系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng)
由于電路中有系統(tǒng)接地，但負(fù)載外殼沒有直接接地，而是通過零線PEN間接接地，所以該接地系統(tǒng)叫做TN-C。
圖中左上角就是變壓器低壓側(cè)繞組，我們看到它引出了三條相線L1/L2/L3和一條PEN零線。注意到零線的左側(cè)有兩次接地，第一次在變壓器的中性點(diǎn)，這叫做系統(tǒng)接地，第二次在中間某處，叫做重復(fù)接地。重復(fù)接地的意義就是防止零線斷裂后其后部零線的電壓上升。
值得注意的是負(fù)載。我們看到中間的負(fù)載PEN首先引到外殼，然后再引到零線接線端子。這說明，零線PEN是保護(hù)優(yōu)先的。也因此，零線的準(zhǔn)確名稱是保護(hù)中性線。
下圖是TN-S系統(tǒng)：
第二幅圖：TN-C-S接地系統(tǒng)
TN-C-S區(qū)別于TN-C，就在于PEN在重復(fù)接地后分開為N中性線和PE保護(hù)線。
注意到TN-C-S的-S側(cè)負(fù)載的外殼是接在PE線上的，而TN-C-S的-C側(cè)則是接在PEN線上，因此前者是保護(hù)接地，后者是保護(hù)接零。兩者相比，零線不能中斷，而PE線同樣也不能中斷。
在居家配電系統(tǒng)和學(xué)校、企事業(yè)單位配電系統(tǒng)中，TN-C-S非常普遍。
第三幅圖：TT接地系統(tǒng)
從符號(hào)代碼看，TT接地系統(tǒng)有系統(tǒng)接地，但它的保護(hù)接地采取直接接地的方式實(shí)現(xiàn)的。
TT接地系統(tǒng)變壓器的中性點(diǎn)直接接地，而用電負(fù)載的外殼也獨(dú)立直接接地。構(gòu)成保護(hù)接地。
值得注意的是：我們?cè)谇懊嬉呀?jīng)描述過了，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，流經(jīng)地網(wǎng)的電流實(shí)際上只有N線電流的6%左右。因此，TT系統(tǒng)下發(fā)生的單相接地故障電流相對(duì)TN要小得多。
我們來看圖5：
圖5中，我們看到變壓器的中性點(diǎn)直接接地，然后分開為N和PE，并且PE一直延伸到負(fù)載側(cè)并接到用電設(shè)備的外殼上。所以，此接地方式屬于TN-S接地系統(tǒng)。
當(dāng)用電設(shè)備發(fā)生碰殼事故后，PE線的電阻當(dāng)然小于地網(wǎng)電阻，并且PE的最前端還與N線相連，接地電流被放大到接近相對(duì)N的短路電流，則距離用電設(shè)備最近的上游斷路器會(huì)執(zhí)行過電流跳閘保護(hù)。
圖5中，我們還看到從二級(jí)配電用四芯電纜引了三條相線和N線到負(fù)載側(cè)，PE線被切斷了，而用電設(shè)備的外殼直接接地。于是當(dāng)用電設(shè)備發(fā)生碰殼事故后，接地電流只能通過地網(wǎng)返回電源。此接地方式屬于TN-S下的TT接地系統(tǒng)。
由于TT下通過地網(wǎng)的接地電流很小，所以IEC和國家標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了必須安裝漏電保護(hù)裝置RCD。
RCD的原理如下：
未發(fā)生單相接地故障時(shí)，三相電流合并N線電流后的相量和為零。當(dāng)發(fā)生漏電后，某相電流會(huì)增加，并且漏電流經(jīng)過地網(wǎng)返回電源，則N線電流依然與先前一致。于是，零序電流互感器的磁路中會(huì)出現(xiàn)磁通，其測(cè)量繞組中當(dāng)然會(huì)出現(xiàn)電流，并驅(qū)動(dòng)檢測(cè)和控制部件使得前接斷路器執(zhí)行漏電保護(hù)動(dòng)作。
RCD的動(dòng)作電流可以在30毫安以下，有效地保護(hù)了人身安全。
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