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姚祺儿:基础知识:零线是什么,有什么作用

姚祺儿:基础知识:零线是什么,有什么作用

  电厂一看,我去,好厉害的样子,本来一根相线要搭配一根N线总共六根线才能给用户供电,现在只要三根相线供电就可以了,省了好多钱呢,铜线很贵的。然后中性线直接给怼在地上做个漏电保护就好。(实际情况复杂很多,涉及到发电机的容量,发电机接线方式,接地方式等等。大家先有个概念就好。)

  (发电机原理图)

  电厂到区域变电站的远距离输电是只有三根线的。对,你没看错,只有三根线,没有N线和PE线(图里面铁塔顶端的那两根线是防雷击用的,并不是三相五线制)。

  (铁塔供电图)

  二 变压器到负载的供电方式

  敲黑板,重点来了,变压器到负载的供电方式,也就是从变压器出来,到配电柜然后接到用电设备里面。

  一般咱们常见的接线方式有三种。TN-C标准,TN-C-S标准,TN-S标准。

  1 TN-C系统

  先放一张IEC60364 中有关 TN-C 的标准图:红框部分是是我自己画上去的,代表配电柜,红框前面的线圈代表变压器的低压侧

  我们先看左上角。我们看到了三个绕组,这是变压器低压侧的三相绕组,它们引出的线被分别定义为 L1、L2 和 L3。

  我们看到,三相绕组的中性点首次接地(在最左边)。这里的接地叫做中性点接地,它的用途就是“把发电机或者变压器的中性点直接接地,然后再引出。这样一来,中性线的电压被强制性地箝位到大地的零电位,确保中性线的零电位不会因为三相不平衡而发生改变”(这一条是国标中规定的)。

  由于变压器侧的中性点已经接地,因此从中性点引出的线叫做保护中性线 PEN,也即零线。

  接着,我们看到 PEN 线在接到负载前再次重复接地。这里的重复接地目的也很明确:由于电源到用电设备中间隔着配电线路,重复接地可以避免万一零线断了呢而出现高电压(因此在这个系统中,零线是不能经过可断开的开关的。涉及到一些安规和漏电保护器接法,有兴趣的自行查阅资料,在此不展开了,下同),避免因为零线电流较大而出现零线电位改变造成人身事故。重复接地可以确保零线具有零电位。

  在负载侧,我们看到 PEN 线首先引至设备的外壳,然后再引至设备的电源输入端子。这也充分说明了 PEN 线保护优先的性质。(国标:把用电设备的外壳也即外露导电部分接到零线上,确保了用电时的人身安全。)

  这个系统也就是大家通常说的 三相四线制。在此系统中,零线不能被断开,那么为什么咱们在实际应用中却可以看到,很多“零线”都经过了开关。这就涉及到下面的两种系统。

  2 TN-C-S系统

  这张图还是摘自于 IEC60364 标准。注意看 PEN 线在引入第二个用电设备时,它分开了,一条是 PE 线,也即保护零线,而另一条是 N 线,也即工作零线。同时,注意到 PEN 线在分开前,它做了重复接地。(实际上,根据现场情况,PE线还能在后面做重复接地,但是这样就会涉及到干线漏保开关的接法。)

  这张图与上面的 TN-C 接地系统不一样,在施工临时用电中,如果前部分是(没有220V负载的),就采用TN-C方式供电。后部分有单相负载(有220v的用电器),需要符合国标采用TN-S系统。现场总配电箱分出 PE 线。前半段是TN-C系统,后半段是TN-S系统。所以这张图对应的叫做 TN-C-S 接地系统。

  在 TN-C-S 接地系统下,第二个用电设备上,零线 PEN 已经不复存在,而是分成了 N 和 PE。这样做有什么好处?

  好处之一:尽管 N 线中存在不平衡电流,或者它出现断裂,但 N 线上的电压改变不会影响到负载的外壳接地,因为负载的外壳是接在 PE 线上的。(N线可以被断开而不影响,换句话说N线可以接入断路器等开关了)

  好处之二:在户外零线再次接地,确保零线上的电位为零电位。入户后分开为 N 和 PE,PE 线上的电压为零。

  这种供电系统一般用在工地临时供电。是一种伪三相五线制。

  下面就说是最安全的的,也是咱们常说的,三相五线制

  3 TN-S系统

  这张图不是iec里面找的,

  它是把工作零线 N 和专用保护线 PE 严格分开的供电系统,称作 TN-S 供电系统, TN-S 供电系统的特点如下。

  1)系统正常运行时,专用保护线上没有电流,只是工作零线上有不平衡电流。 PE 线对地没有电压,所以电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线 PE 上,安全可靠。

  2)N线只用作单相照明负载回路,可以接入开关。

  3)专用保护线 PE 不许断线,也不许进入漏电开关作工作零线。

  4)干线上使用漏电保护器,漏电保护器下不得有重复接地,而 PE 线有重复接地,但是不经过漏电保护器,所以 TN-S 系统供电干线上也可以安装漏电保护器。

  5) TN-S 方式供电系统安全可靠,适用于工业与民用建筑等低压供电系统。在工程施工前的“三通一平”(国标:电通、水通、路通和地平——必须采用 TN-S 方式供电系统。 )

  有了这些知识储备,我们就可以讨论一些有趣的问题了。

  问题 1:零线是什么线?它的功能是什么?

  回答:

  零线是保护中性线。它的功能首要是保护人身和设备安全,其次才是履行中性线功能。

  问题 2:零线中有电流流过,它怎么会没有电压呢?

  回答:

  U=I*R.。零线是有电压的,但它的电压非常接近于地电位。

  问题 3:户内到底有没有零线?

  回答:

  如果是按 TN-C-S 接线,那么户内就没有零线,只有 N 线和 PE 线;如果是按 TN-C 接线,那么户内就有零线。(现在的的居民用电基本都是TN-S,甚至还要加上TT保护)

  问题 4:零线可以被切断吗?可以经过开关吗?

  回答:

  对于 TN-C,必须确保零线未被切断,并且要确保零线不经过开关。对于其他系统,N线可以过开关。但是地线不许被切断,不能过开关。(漏保的接法如果大家有兴趣我在专开一篇)

  问题 5:零线可以摸吗?不会触电吗?

  回答:

  如果你相信你们那里的接线方式都是按照国家规定,而且线路并没有损毁。当然可以去摸它。我个人建议没事不要随便摸人家。零线就像陌生女孩,你不知道他对你来不来电。

  对于 TN-C-S,我们已经知道在入户前零线需要再次重复接地。入户后,它分开为 N 线和 PE 线,而用电设备的外壳均接到 PE 线上。因此,用电设备的外壳通过 PE 线在入户源头与零线相接。

  换句话说,开冰箱,开洗衣机的时候都在摸零线,似乎也不会有什么异常感觉。

  问题6零线的粗细选择是依据什么条件?

  答 看带什么负载,带三相电动机零线粗细可以为0。带可能不平衡的负载一般选择3*100+1*50电缆。带极为可能不平衡的负载,零线要等于相线直径。

  带单相负载零线等于相线线径。

  问题7 用万用表测量,零线为什么和地线通?

  答。自己把上面三张图再看一遍。

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