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为什么有零电位的零线了还需要地线?

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零线不带电,为什么还要拉一条?直接用地做零线不是更省钱?这种方式拥有极大的安全隐患!能节省成本却因为安全隐患而不使用,我们来简单了解下用电安全!

TN-S中线系统.png

上图是我国居民用电的TN-S系统,另一种说法是三相五线制,即工作零线与保护零线分开设置的接零保护系统,特点:


T电源中心点直接接地;

N外露导电部分通过零线接地;

S工作零线(N线)与保护零线(PE线)分开的系统,如果上图还不能理解的话,请看下图:

保护零线PE线.png

上图为电源处的接线方式,中心点出的N线(零线)是接地的,这也是为什么任意相线可以和大地构成回路的一个重要原因!而在进户线处除了三相制三根相线到户以外,还会到一根零线,那么三相五线制的地线哪里去了?地线不从电源处引入,一般由大楼的接地提供!


一、为什么需要零线


家用的大都是一路相线和一路零线,因此很多朋友都不知道其实电源有三相,家庭用电功率不大时候一般都是单相电源即可。

零线.png

但当前家庭用电功率越来越大,很多新房交付的时候都是三相入户,此时就会发现很多足以应对单相操作的“业余电工”就一脸懵逼了,其实三相就相当于三个单相,但它们的中心点是接在一起的,当三相平衡时,根本无需零线!但事实上由于各家各户用电功率都不一,三个单相在配电时很难做到完全平衡,因此需要有零线来走无法平衡这部分电流!当然在单相配电中零线是不可或缺的!


二、为什么有零电位的零线了还需要地线


地线的作用一般理解就是保护用电安全!我们以简单的线路图来解释下地线的作用!理论上电源中心点已经接地,也就是零线和地线的电位是一样的!

火线.png

如上图,三相电源的中心和零线都是接地的,但事实上当零线有电流经过时它的电位并不为零,当电机工作时线圈震动磨损漏电,那么外壳就可能会带点,或者接线时线头松动与外壳接触时也会带点,此时人体如果接触用电设备外壳时就非常危险!

三相电源.png

例如上图中,电源中心已经接地,但电机外壳没有接地时,就有可能带电,因此有必要用电设备的外壳接地!


三、假如不用零线,直接用地线有何后果


在TN-S系统中,使用一根相线+地线是可以构成回路并且大致正常用电,但有如下风险:


1、在TN-S系统中,如果只用一根相线,那么大地就将作为回路的另一条“零线”,它存在电阻,因此接受电源的设备在效率上是有一定的问题的,因为有部分功率耗散在大地中。


2、在相线+零线供电中,不能再使用漏电保护,因为漏电是检测相线与零线之间的电流差异动作的,因为不再有零线(或者零线就是地线),漏电保护无法工作。

漏电保护器原理图.png

漏电保护器原理图


3、用电时在接地线周围会形成电压梯次降低的范围,如果有动物或者人闯入这个区域,那么就有可能构成跨步电压触电,当然工频电压的形成的跨步电压并不高,但如果是赤脚走路的话仍然具有相当的风险!

跨步电压触电.jpg


因此从用电安全角度来考虑,必须使用地线的,而且在必须要保证地线接触良好,种花家早些年碰到过一个案例,一售楼中心的电压不稳,开关一打开灯泡逐个烧毁,换一批烧一批,经过测量电压高达311V,这明显已经超出了正常的220V,但又没有达到相线之间380V,初步判断是零点漂移,但零线经过检测状态正常,并没有断裂接触不良等状况!但发现在配电柜中有一条怪异的线接在地线排上,跟其他颜色一致但来路不一样,进一步检查发现这根是零线,在检查地线电位很高,检查室外接地桩,早已因施工断裂,简单的说就是因为地线被挖断,导致零点漂移而产生的故障!


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