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回路電流走零線不走地線原理

生活 更新时间:2024-08-22 00:13:06

在TN-C接地系統中,回路電流(三相不平衡電流和單相回路工作電流)和漏電電流均走零線PEN;在TN-S接地系統中,回路電流走中性線N,而漏電電流走地線PE。

從題主問題的提法可以看出,題主把TN-C接地系統中的零線與TN-S接地系統中的中性線混淆了。

以下來讨論。

1.TN-C接地系統中的零線不但流過回路電流,亦流過漏電電流

在國家标準GB/T 16895.1-2008《低壓電氣裝置 第1部分:範圍、目的和基本原則方式》和IEC标準IEC60364中有TN-C接地系統的标準定義圖,如下:

回路電流走零線不走地線原理(為什麼回路電流走零線)1

圖1:國家标準GB/T 16895.1-2008定義的TN-C接地系統

圖1中,電力變壓器低壓側繞組的中性點直接接地,然後以保護中性線PEN的形式引出,它就是零線。當圖1中的負載出現三相不平衡時,零線電流就會增加。零線電流與三相不平衡電流大小相等方向相反。對于單相回路,零線電流與火線電流大小相等方向相反。

故知:零線電流屬于回路電流。

注意1:線制中的“線”指的是正常運行條件下有電流流過的線。TN-C接地系統中的三條火線當然是“線”,而零線也是“線”。故TN-C接地系統是三相四線制。

圖1中的用電設備外殼接零線,我們把它叫做保護接零。當用電設備内部發生漏電時,等電器内部的火線與金屬外殼發生碰殼事故,漏電流等效于火線對零線的短路電流,故TN-C屬于大電流接地系統。注意到TN-C接地系統中的漏電流經過零線返回電源。

故知:漏電電流亦走零線返回電源。

可見,在TN-C接地系統中,回路電流(三相不平衡電流和單相回路工作電流)和漏電電流均走零線。

注意2:零線PEN僅僅出現在TN-C接地系統中,其它任何接地系統均無零線。

2.TN-S接地系統中的中性線流過回路電流(三相不平衡電流),地線PE流過漏電電流

我們看如下有關TN-S的标準圖:

回路電流走零線不走地線原理(為什麼回路電流走零線)2

圖2:TN-S的标準圖

注意3:在TN-S接地系統中不存在零線。回路電流(三相不平衡電流和單相回路工作電流)經中性線N返回電源。

圖4中用電設備的外殼接地線PE,我們把它叫做保護接地(注意與設備外殼保護直接接地加以區别)。地線PE在正常運行狀态下沒有電流,發生漏電故障時才有電流。也因此,國家标準和IEC标準定義的線制中認為地線PE不是“線”,TN-S接地系統屬于三相四線制。

需要強調指出:我國國内的電氣工作者廣泛使用的術語三相五線制其實是錯誤的,隻要認真閱讀GB/T 16895.1-2008即可明确這一點。

注意4:在TN-S接地系統中,若用電設備出現漏電現象,漏電電流Ig在數值上等于三相不平衡電流與中性線電流的相量差(注意不是矢量差或者向量差,是相量差!電壓相量與電流相量的叉乘是無功功率,是标量,而向量的叉乘依然是向量,故相量和向量不是一回事),也叫做剩餘電流,且漏電電流沿着地線PE返回電源。

注意5:TN-S接地系統屬于三相四線制。

故知:TN-S接地系統中的回路電流(三相不平衡電流和單相回路工作電流)走中性線N,漏電電流走地線PE。

3.TN-C-S接地系統既有零線也有中性線N,還有地線PE,回路電流走零線和中性線,漏電電流走零線和地線

我們看TN-C-S的标準圖:

回路電流走零線不走地線原理(為什麼回路電流走零線)3

圖3:TN-C-S的标準圖

圖3中我們看到電力變壓器的中性點在工作接地後以零線PEN的形式引出,在兩個用電設備中間分開為中性線N和地線PE,從此以後中性線N與地線PE相互絕緣。可以看出,在零線PEN分開點之前(左側)屬于TN-C接地系統,從零線PEN分開點之後(右側)屬于TN-S接地系統,記為“-S”。TN-C部分的用電設備采取保護接零措施,"-S"部分的用電設備采取保護接地措施(注意不是保護直接接地)。

注意6:TN-C-S亦屬于三相四線制。

故知:在TN-C-S系統的TN-C部分,回路電流(三相不平衡電流和單相工作電流)及漏電電流走零線,在"-S"部分,回路電流(三相不平衡電流和單相工作電流)走中性線N,而漏電電流走地線PE。

我們看下圖:

回路電流走零線不走地線原理(為什麼回路電流走零線)4

圖4:居家配電的戶外部分

回路電流走零線不走地線原理(為什麼回路電流走零線)5

圖5:居家配電的戶内部分

通過圖4和圖5,我們看到居家配電系統從戶外電度表箱往供電上遊側屬于TN-C接地系統,從電度表箱往後的下遊處屬于TN-C-S的“-S”接地系統。

注意7:圖5中的插座回路是多隻插座相繼并聯,空氣開關QF2和QF5是插座回路的總饋電開關。

某位知友在給我的私信(評論)中以為一隻空氣開關隻接一個插座,此處加以澄清。

我們看到,回路電流和單相工作電流,以及漏電電流完全符合TN-C-S的規則。

回答完畢。


值得特别指出:零線與地線是不可能共存的,兩者隻能取其一。

例如TN-C接地系統中有零線,但沒有地線;TN-S接地系統中有地線,但沒有零線。其它接地系統(IT和TT)中均沒有零線,隻有中性線N和地線。可見,零線出現的場合并不多,有點稀罕。僅在農村和城市老舊小區的戶内才有可能看到零線。

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