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地线与零线的区别及其在漏电保护系统中的作用


2017-04-28 10:31   点击:46
                        我国的居民住宅供电系统,一般是采用TN-S供电系统,即三相五线制,此系统的线路,零线和地线分开铺设。在家里,火线可以用试电笔轻易判别出来,但是零线和地线用试电笔试碰到后氖管都不会发亮,而且用万用表测火线和零线之间或火线和地线之间的电压都是220V,相当一部分人对零线和地线搞不清楚,甚至把他们混为一体,错误地认为零线就是地线,地线就是零线。笔者将对零线和地线的形成做简单介绍,并对地线在漏电保护系统中的作用进行分析,希望让读者对零线和地线在供电系统中的作用有个更好的理解。
一、地线与零线的区别及各自特点
在TN-S供电系统中,一般情况下居民用电负载是不会相同的,即三相负载不平衡,三相变压器一般采用Y-YN0接线,变压器的三相绕组的中性点接在一起,并且接地,(如图1所示)这条线引出来就是零线(N),零线的干线部分也叫中线,中线保证了三相不平衡负载每一相的电压相等,都等于220V,故中线上不许安装保险丝或开关。这三相四线(U、V、W、N)从配电房来到民用建筑。每一幢建筑物正常的情况下都要有符合国家技术标准的接地装置,从接地装置拉出来的线就是地线(PE)。一般在建筑物的一楼,地线和从配电房过来的零线,将会连接在一起,这样做的目的是让中线(零线的干线部分)重复接地,提高系统的接零保护水平,减轻故障时的触电危险。按国家标准要
变压器中性点接地
建筑物接地
建筑物电源进线处
L1(U相)
L2(V相)
L3(W相)
N(零线)
PE(地线)


图 1
求零线用蓝色的外皮而地线是用黄绿双色线的外皮。综上所述零线就是变压器的中性点接地所拉出来的线,而地线就是建筑物接地装置所拉出来的线,正常情况下,零线的干线部分将通过较小的不平衡电流,但每一相零线所通过的电流和这一相火线所通过的电流是相等的,而地线是没有任何电流通过的,和地线相连接的电气设备金属外壳在正常运行时不带电位。零线和地线不可以对调,如果对调漏电保护开关将会动作,切断电源。
二、居民住宅供电系统中,地线在漏电保护系统中的作用
地线在正常的情况下,没有电流流过,三脚插头的家用电器(例如电饭锅),即使把它的地线剪断,也不会影响电饭锅的正常使用,但我们绝对不能认为地线的作用在线路中是可有可无的。我们知道,漏电保护开关具有当人身触电或Ⅰ类电器设备漏电时自动跳闸的两大作用。(所谓Ⅰ类电器设备是指基本绝缘,金属外壳接地或接零,绝缘电阻≥7兆欧,家里的三脚插头的家用电器都是Ⅰ类电器,如电饭锅,洗衣机,微波炉等)但是如果缺少地线,漏电保护开关将剩下当人身触电时自动动作的功能,而当Ⅰ类电器设备设备漏电时,其将不会自动动作。下面就地线在漏电保护开关中的作用进行分析:
漏电保护开关的主要工作原理如图2所示,为了叙述方便,我们假设在正弦波正半波的情况下,即电流是从火线流入漏电保护开关,经过家用电器后从漏电保护开关的零线流出的情况下进行分析。当流入漏电保护开关的电流(简称I入)和流出漏电保护开关的电流(简称I出)相等的时候,漏电保护开关不动作,当I入不等以I出时(一般相差30mA,具体数值由漏电保护开关的漏电动作值决定)在0.1秒之内它就会动作。家用电器(如电饭锅)绝缘良好的情况下,由于I入


等于I出,所以漏电保护开关不会动作(如图2)。如果电饭锅绝缘出问题的时候,火线碰到了外壳,而电饭锅的外壳是接有地线的,有一部分漏电电流通过地线流入大地,这部分电流通过大地回到变压器中性点形成回路。这样对于漏电保护开关来讲,流入的电流肯定和流出的电流不相等,因为有一部分电流经过地线流入大地了,所以漏电保护开关马上就会动作,使人体避免了触电的危险(图3)。如果家里没有安装地线,当平时家用电器绝缘良好的情况下,倒是太平无事,当电器的绝缘出问题的时候,电饭锅整个外壳带电,但是由于外壳没有接地线,不可能和变压器中性点形成回路,也就不可能形成漏电电流,此时对于漏电保护开关来说,I入还是等于I出,所以漏电保护开关对电饭锅外壳带电浑然不知,此时漏电保护开器在电器外壳带电的情况下也不会跳闸。当人体接触到电饭锅外壳时,如图4所示,就有电流通过人体流入大地,回到变压器中性点形成回路,此时,流入漏电保护开关的电流和流出漏电保护开关的电流就不相等(因为有一部分电流通过人体流入大地去了),漏电保护开关将会在0.1秒之内动作。虽然动作后,人就没有危险了,但缺少地线终归对人体是不安全的。(漏电保护开关动作时人已经触电,虽然不至于丧命,但对人体是有伤害的)所以说如果在居民住宅区不安装地线,当设备漏电时,漏电保护开关将不会动作,人将会有触电的危险。
TN-S供电系统中,零线是变压器中性点接地,它使三相不平衡负载的每一相电压都相等,零线的干线有较小的不平衡电流流过,而地线是从建筑大楼接地装置中拉出来的,虽然地线平时没有电流流过,但它在整个线路中是不可或缺的,它和漏电保护开关开关相配合,当电器设备漏电时,可以及时切断电源,使人体避免触电。

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