零線就是接了地的三相交流配電系統的中性線。

以下來分别讨論零線問題。

1.直流多電源系統的公共線與零電位

我們來想象一下：我們有一套單片機系統，它的工作電源輸出的是5V直流電壓；我們還有與單片機系統配套的輸入輸出系統，它們的工作電源輸出的是正15V和負15V直流電壓。如果我們把這三個電源組合在一起，顯見，我們需要有一個電壓為零的零電位公共參考點。見圖1：

圖1中，我們看到三組電源有一個公共線，它的下方标注有參考地的接地符号，表面此線的電位為零，也即電壓的參考點。

我們來看看這條零電位參考點的公共線有何特點：

（1）D點連同公共線其實是同一個節點，也即D點；

（2）根據節點定律（基爾霍夫第一定律），我們知道公共線的電壓為零，但它的電流是15A。

這告訴我們一個很基本的事實：公共點的零電位是人為給定的，它不遵循歐姆定律。

2.電力變壓器的低壓側三相繞組的中性線與零線

我們看圖2：

圖2中，我們把圖1中的三個直流電源換成電力變壓器的三相繞組，也即A相繞組、B相繞組和C相繞組。

注意1：圖2中的中性線，其實就是三相繞組的公共端。公共端其實相當于一個節點，也即D節點。

注意2：圖2中性線的接地符号與圖1不同，此符号表示接大地。接大地的符号有兩重性質，其一是接地點具有零電位，其二因為大地的容量極大，因此接地後的中性線具有保護人身安全性質。

注意3：由注意2可知，變壓器中性線直接接地後，也有兩重意義：其一是中性線的電壓為零，其二是中性線具有人身安全防護的保護線性質。

在國際電工委員會IEC60364标準中，把中性線叫做N線，把地線叫做PE線，把接了地的中性線叫做PEN線。PEN線就是零線。

中性線和零線一樣，它們的電壓為零，但電流不一定為零。也就是說，中性線和零線的電壓是人為規定的，它是節點電壓，并且不符合歐姆定律。

3.利用零線實現人身安全防護——保護接零措施

我們已經知道，零線的源頭是接地的，我們可以利用零線的這個性質來用電電器的實現人身安全防護。

首先，我們來認識IEC60364規定的TN-C接地系統：

在圖3中，我們看到了中性線在離開變壓器後直接進行系統接地，并就此生成零線PEN。接着零線在入戶前，再次重複接地。零線接入用電負荷時，首先被引到用電負荷的外殼上，實現保護接零，然後再引至零線接線端子上。由此可見，零線擔任了保護人身安全的重任。

但這種保護是存在問題的。問題在于，零線一旦斷裂，斷裂點後部的零線立即成為負載側的中性線，負載側未接地中性線的電壓UNfz是不定的，當三相不平衡時，UNfz的電壓可能會上升，最高會上升至相電壓220V。又因為負載側用電負荷的外殼做了保護接零，可想而知人觸及這些用電電器的外殼時必然會發生電擊傷害。見圖4：

從圖4中我們看到，零線斷裂點後部的零線事實上就是負載側的中性線Nfz，并且斷裂點後部的用電設備外殼還做了保護接零。如果因為三相不平衡的原因使得中性線Nfz的電壓UNfz上升，則會對人體産生傷害事故。

所以，IEC要求在使用TN-C接線方式時，必須多點重複接地，盡量避免上述現象出現。

4.中性線和零線的電流

設TN-C系統下，三條相線的電流分别為

我們來看看這三個電流合并後會有什麼現象：

也就是說，如果三相是平衡的，也即Ia=Ib=Ic，則中性線電流In或者零線電流Ipen是等于零的。

不過，這種現象僅僅出現在中性線或者零線的總線上。在中性線或者零線的分支線上的電流并不等于零。

我們來看圖5：

我們看到系統中接入了6隻燈泡，每相兩隻，所以三相負荷是平衡的。

注意到零線的分支電流：Ipen1、Ipen2和Ipen3并不等于零，它們的電流與各自的火線（相線）電流大小相等方向相反。隻有在零線的總線上，才有Ipen=0。

5.零線中的PE保護功能和中性線N功能可以再次分開嗎？

答案是肯定的。這就是IEC60364推薦的TN-C-S接地系統。見圖6：

圖6中，第一個負載是在TN-C接地系統下，它的外殼是保護接地。在第一個負載的右側，我們看到零線開始分開為保護線PE線和中性線N，然後入戶。第二個負載的外殼接PE線，它的電源則引入N線。

這樣做有什麼好處？

第一：從此不再有零線斷裂出現用電負載外殼高壓傷人的事故。

第二：即便中性線斷裂，三相不平衡出現的Unpe高電壓也不會傷及人身。

不過，此時的PE必須确保是連續的，中間不能有任何斷裂點。一旦出現斷裂點，其後部的保護功能就會失效。

另外，TN-C-S接地系統下，PE線和N線不得再次合并，兩者必須保持徹底的絕緣。

TN-C-S接地系統是當前城鎮民居最主要的接線方式。不管是學校也好，是辦公樓也好，當然也包括居家配電（還有我家），都以此方式為主。

在TN-C-S接地系統下，居家内是可以使用漏電保護裝置的，而在TN-C下使用沒有太大的意義，即使使用了也無效。

下圖是已經發布過的一張圖片，供大家參考：

在這張圖中，左上側是外部的TN-C接地系統。我們看到了在入戶前PEN做了重複接地，然後PEN零線被分開為保護PE線和中性線N，從此以後，零線就不存在了。

事實上，在TN-C-S接地系統下，我們的家裡根本就沒有零線！

我們看到，零線被分開為N線和PE線後，相線和N線被引入到電度表中，然後入戶。

在戶内，相線和中性線被接到開關箱的雙極主開關中，此開關又叫做2P開關，這裡的P是英文Pole（極）的首字母。

我們看到，主開關的下部安裝有漏電保護器RCD，對戶内出現的漏電現象實施保護。

6.在TN-C接地系統下，可以使用4極開關或者2極開關嗎？

答案是否定的。

由于零線不得以任何形式斷開，因此零線不能進任何開關，也不得接入保險絲。

所以，在TN-C接地系統中，隻能使用普通的3P開關和1P開關。

最後的結論也就是開頭的結論：零線就是做了系統接地的中性線，它具有保護的性質，所以零線又叫做保護中性線PEN。

我覺得，這篇東西可能對于許多人是颠覆性的。由此可見，國際标準和國家标準是何種重要。但不管怎麼說，期望大家還是把中性線與零線的關系厘清為好。

本文不涉及漏電保護問題，也不涉及其它接地系統的問題。原因很簡單，這些問題與主題無關。

來源：機械工業出版社E視界

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