零线、地线原理是什么？很多人对零线的认知是错误的

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？且听张白帆老师细细道来。

我们先来看图1：

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：

可以看出，如果、和 各不相同，则三相电压就不平衡，零线电压当然也不等于零。

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-C-S。

我们来看图4：

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：

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。

值得注意的是：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。

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。