零线地线原理Word文档下载推荐.docx

1、版权归原作者所有，侵权请联系删除很多人对零线的认识是错误的，究竟零线、地线的原理是什么？对于中性线支线来说，流过中性线的电流与相线电流大小相等方向相反。我们再来看图1。图1中的中性线发生了断裂，于是在断裂点的前方，中性线的电压依旧为零，但断裂点的后方若三相平衡时，它的电压为零；但若三相不平衡，则断裂点后方的中性线电压会上升，最高会升到相电压。事实上，只要三相不平衡，尽管中性线并未断裂，中性线的电压也会上升。我们看图2和图3：在图2中，变压器的中性点做了接地，此接地在国家标准和规范中，被称为系统接地。注意，这里的接地符号是接大地的意思。系统接地的意义有两个：第一个意义：系统接地使得变压器的中性线

2、的电位被强制性地钳制在大地的零点位。第二个意义：给系统的接地电流提供了一条通道。值得注意的是：图2中的N线因为有了工作接地，所以它的符号也变了，变成PEN，也就是通常所说的零线。零线，它的准确名称是保护中性线。在这里，保护优先于中性线功能。通过前面的论述我们已经知道，若零线断裂，由于零线具有中性线功能，所以断裂点后部的零线电压可能会上升。事实上，零线断裂点后部的由电压完全由下式决定：同理，我们可以看到零线断裂点后部的电流也与三相不平衡有关。再看图3，我们发现零线PEN中采取多点接地的方法，以避免出现零线断裂点后部电压上升的情况。注意，图2对应的接地系统叫做TN-C，而图3对应的接地系统叫做TN

3、-C-S。我们来看图4：图4中，变压器中性点接地，而用电设备的外壳直接接地。正常运行时，我们看到，用电设备的外壳根本就不会有任何电流流过。现在，我们来分析L3相对用电设备的外壳发生碰壳事故的情况。我们首先遇见的是外壳接地电阻有多大这个基础参数。在国家标准GB50054低压配电设计规范中，把外壳接地后的电阻以及地网电阻合并叫做接地极电阻，并规定它的值不得大于4欧。但在工程上，一般认为接地极电阻为0.8欧。其次，我们需要知道零线电缆的电阻是多少。这个值可以根据具体线路参数来考虑。方便起见，不妨先规定这条零线电缆的长度是100米，电缆芯线截面是16平方毫米，它的工作温度是30摄氏度，则它的电阻为：有

4、了这两个数据，我们就可以来进行实际计算了。我们看图4的下图，我们发现当L3相对用电设备的外壳短路时，零线中有电流流过，地网中也有电流流过。注意到零线电阻和地网电阻其实是并联的，按照中学的电学物理知识，我们知道并联电路的电流与电阻的阻值成反比，也即：由此推得：由上面的公式可以看到，地网电流与零线电阻和地网电阻的比值有关。我们把接地极电阻按4欧取值，把具体参数代入，得到地网电流为：即便我们按工程惯例接地极电阻取为0.8欧，得到地网电流为：也就是说，地网电流只相当于零线电流的3%15%而已！我们取为中间值，则地网电流只有零线电流的6%。现在，我来提个问题：用电设备的外壳发生碰壳故障后，地网电流如此之

5、小，与零线电流相比，几乎可以忽略不计，那么用电设备的外壳带电将长期存在。如此一来，必然会出现人身伤害事故。那么，在实际接线中，我们是如何来保护人身安全的？下面给大家普及一些基本概念：什么叫做系统接地或者工作接地？系统接地（工作接地）指的是电力变压器中性点接地，用T来表示，没有就用I来表示。什么叫做保护接地？保护接地指的是用电设备的外壳直接接地，用T表示。若外壳接到来自电源的零线或者地线，则用N表示。什么叫做接地形式？接地形式有三种，分别是TN、TT和IT。TN下又分为TN-C、TN-S和TN-C-S。第一幅图：TN-C接地系统和TN-S系统由于电路中有系统接地，但负载外壳没有直接接地，而是通过

6、零线PEN间接接地，所以该接地系统叫做TN-C。图中左上角就是变压器低压侧绕组，我们看到它引出了三条相线L1/L2/L3和一条PEN零线。注意到零线的左侧有两次接地，第一次在变压器的中性点，这叫做系统接地，第二次在中间某处，叫做重复接地。重复接地的意义就是防止零线断裂后其后部零线的电压上升。值得注意的是负载。我们看到中间的负载PEN首先引到外壳，然后再引到零线接线端子。这说明，零线PEN是保护优先的。也因此，零线的准确名称是保护中性线。下图是TN-S系统：第二幅图：TN-C-S接地系统TN-C-S区别于TN-C，就在于PEN在重复接地后分开为N中性线和PE保护线。注意到TN-C-S的-S侧负载

7、的外壳是接在PE线上的，而TN-C-S的-C侧则是接在PEN线上，因此前者是保护接地，后者是保护接零。两者相比，零线不能中断，而PE线同样也不能中断。在居家配电系统和学校、企事业单位配电系统中，TN-C-S非常普遍。第三幅图：TT接地系统从符号代码看，TT接地系统有系统接地，但它的保护接地采取直接接地的方式实现的。TT接地系统变压器的中性点直接接地，而用电负载的外壳也独立直接接地。构成保护接地。我们在前面已经描述过了，当发生单相接地故障时，流经地网的电流实际上只有N线电流的6%左右。因此，TT系统下发生的单相接地故障电流相对TN要小得多。现在我们来对比TN系统和TT系统的异同点：1.对于TN系

8、统和TT系统来说，由于首字母都是T，说明这两个系统都有系统接地；2.由于TN系统的N线与PE线在系统接地处或者重复接地处是连在一起的，PEN则完全合并在一起，而用电设备的外壳直接与PE或者PEN连在一起，因此发生单相接地故障时，故障电流会比较大，近似于相线对N线的短路。所以，TN系统又叫做大电流接地系统；TT的系统接地与保护接地完全独立，单相接地故障电流要返回电源，必须通过地网，并且电流较小。所以，TT系统又叫做小电流接地系统。有了接地系统的解释，我们就可以回答问题了。1.适当地放大接地电流适当地放大接地电流，使得用电设备的前接断路器可以执行过电流保护操作，这就是具有大接地电流的TN系统。2.

9、加装漏电保护装置RCD我们来看图5：图5中，我们看到变压器的中性点直接接地，然后分开为N和PE，并且PE一直延伸到负载侧并接到用电设备的外壳上。所以，此接地方式属于TN-S接地系统。当用电设备发生碰壳事故后，PE线的电阻当然小于地网电阻，并且PE的最前端还与N线相连，接地电流被放大到接近相对N的短路电流，则距离用电设备最近的上游断路器会执行过电流跳闸保护。图5中，我们还看到从二级配电用四芯电缆引了三条相线和N线到负载侧，PE线被切断了，而用电设备的外壳直接接地。于是当用电设备发生碰壳事故后，接地电流只能通过地网返回电源。此接地方式属于TN-S下的TT接地系统。由于TT下通过地网的接地电流很小，所以IEC和国家标准都规定了必须安装漏电保护装置RCD。RCD的原理如下：未发生单相接地故障时，三相电流合并N线电流后的相量和为零。当发生漏电后，某相电流会增加，并且漏电流经过地网返回电源，则N线电流依然与先前一致。于是，零序电流互感器的磁路中会出现磁通，其测量绕组中当然会出现电流，并驱动检测和控制部件使得前接断路器执行漏电保护动作。RCD的动作电流可以在30毫安以下，有效地保护了人身安全。