我前陣子在一個短視頻的評論區,看到有位粉絲問了這樣一個問題:既然零線和地線都接地,那它們可以互相替代使用嗎? 顯然,稍微想一下都知道答案是“不能”。若零線和地線可以替代使用,三角插座(插頭)就沒有存在的必要、設備金屬外殼也無需做額外的接地……
那麼,零線和地線為什麼不能互相替代使用?對于這個問題,希望看完這篇文章的你,能給出一份完美的答案。
一個最基本的三相電路,由三相電源、三相負載以及連接電源與負載的三相線路組成,如下圖1-1所示。
其中三相電源一般是發電機或變壓器的三相繞組,這3個繞組可以對外輸出電壓,即它們和電池一樣都是電壓源。
3個電壓源正極性端子A、B、C向外引出的導線稱為端線,這其實就是前文的“三相線路”,也是我們日常所說的相線,俗稱火線。
另外,三相負載可以是一個整體是三相設備,也可以由連接不同相線的單相設備組成。
圖1-1
不管是三相電源或是三相負載,它們都有兩種聯結方式,如圖1-1所示的三相電路中,三相電源為星形聯結,三相負載為三角形聯結。在星形聯結中有一個公共點,稱為中性點,如變壓器中性點,中線點引出的導線,稱為中性線(N線),如下圖1-2所示。
圖1-2
圖1-2所示的三相電路為Y—Y連接方式,即電源與負載均為星形聯結。也隻有在Y—Y連接方式下,才會有兩個中性點可以連接中性線。在三根相線的基礎上增加一條中性線,稱為三相四線制。
知道了中性線,那麼,零線和中性線又是怎麼回事呢?很簡單,當中性點接地時,我們就可以稱之為零點,此時的中性線也就是我們日常所說的零線。換言之,中性線(點)是否能稱為零線(點)的關鍵在于接地。若接地,中性線和零線之間可以直接劃等号,即兩者是同一回事。
另外,在我國,對低壓380/220V的三相四線制電網,中性點是直接接地的,所以對于中性線,我們都是以零線稱之,顯然,這沒有任何問題。
零線的作用主要是給單相設備提供回路,即一根火線(即相線)與零線可以形成完整的單相回路,如下圖1-3所示,此時的零線是從總零線上引出。火線可以是三相線中的任一相,例如對于同一台配電變壓器,甲戶家庭接的是A相,乙戶接的是B相……
圖1-3
顯然,單相設備通過火線與零線形成回路而工作,即零線應用于工作回路,在設備正常工作時會流過工作電流。且一個三相四線制電網,不管是零線或相線,都可以引出多根分接線,形成多個單相回路。
雖然零線有電流,但由于零線的出發點(零點)直接接地,所以零線的對地點位保持在0V,或者說,零線沒有對地電壓,當然,這是基于系統正常運行的情況下。
若系統發生故障,例如零線斷線、設備漏電等,零線的電壓就不一定為0V了。舉一個最簡單的例子,如下圖1-4所示,當單相回路中的零線斷線,負載沒有電流流過,其兩端也就不會産生電壓,此時與負載相連的零線段就會帶有220V電壓,很危險。另外,在三相四線制電網中,若三相不平衡,總零線也會流過不平衡電流。
圖1-4
總而言之,零線是帶有一定危險性的,即使它接地,沒有對地電壓,我們也不能随便觸碰。
然而,地線也是接地的,它和零線的區别又在哪裡呢?
地線,即保護地線(PE線),區别于零線,作保護用。地線的接地點可以與零線一樣,直接從變壓器中性點引出,也可以單獨接地,甚至可以重複接地。
當地線的接地點直接從變壓器中性點引出時,它甚至可以和零線共用,即零線亦是地線,這也就是我們常說的TN-C系統,如下圖1-5所示。但要注意的一點是,此時的零線是指總零線,而不是應用于單相回路的分接零線。
圖1-5
地線的一端直接接地,另一端一般接在設備的金屬外殼上,或者接在可能産生對地電壓造成觸電事故的金屬物上,如電機外殼、配電櫃櫃體等,将金屬外殼的電位“鎖死”在0V,或者将漏電電流直接引流到大地。
例如電動機外殼一般為金屬,當内部繞組因絕緣損壞或其他原因,導緻金屬外殼産生對地電壓,若此時有人觸碰到外殼,外殼就會通過人對大地放電,是人員造成觸電事故。若電機外殼接地,那麼,即使外殼帶電,也可直接通過地線導入大地,避免了人為的觸電事故。
綜上,零線和地線的區别可以概括為以下内容:
從接線原理上而言,零線一端接地,另一端接設備的導電部分,正常工作時有電流流過;而地線一端接地,另一端接設備金屬外殼,正常工作時沒有電壓與電流。
從導線線徑上而言,零線線徑一般比地線大,在單相回路中與火線線徑一緻,在三相回路中可以小于相線。
從導線顔色上而言,零線一般采用藍色,而地線采用黃綠雙色。
從接地性質上而言,零線的接地是為了保證電力系統的正常工作,所以稱為工作接地,而地線的接地是為了保護人身安全,所以稱為保護接地。
知道了零線和地線後,我們回顧前文的問題:零線和地線是否可以互相替代?
舉一個簡單的例子,在一些小區的高層樓宇,地線的接地很多是直接接在鋼筋上,若某戶将地線當零線用,那麼地線就會流過負載電流,并通過接地點(鋼筋)導向大地,而一棟樓内部的鋼筋是相互連通,這就會造成樓層内部大面積帶電,其他戶的地線也可能會帶電,非常危險!
總之,地線和零線絕對不能混用,一定要區分清楚,安全用電,不僅是對自身安全的負責,也是對他人安全的負責!
(技成培訓網原創,作者:楊思慧,未經授權不得轉載,違者必究)
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