零線是過時術語,但實際工作學習中又不斷的出現。有沒有哪本規範定義零線即為PEN線?
零線,與低壓配電網的接地形式密切相關。
1。關於零線的說明
任何一個電路,不管它是手機電路也好,是供配電系統電路也好,都必須要有零電位參考點。我們看到圖1的左側把電力變壓器中性線直接接地,其目的就是建立電路的零電位工作點。所以,在IEC標準中,把電力變壓器中性點是否接地用字母T表示:T表示具有工作接地,I表示不具有工作接地。
用電裝置的外殼是否接地很重要,它是保障用電裝置安全防護的一項基本措施。如果用電裝置的外殼直接接地,則用T表示;如果用電裝置的外殼與來自電源的一條具有零電位的地線想接,則用N標識。
對應於用電裝置的外殼是否直接接地,IEC60364和GB16805給出的接地系統是TT,如下:
圖1:TT接地系統
圖1中我們看到TT系統下電源側有5根線,其中L1、L2和L3叫做相線,N叫做中性線,PE叫做地線。由於IEC60364規定,地線PE在正常執行狀態下沒有電流流過,因此它不算“線”,所以TT接地系統是三相四線制。
如果從變壓器中性線接地極引出地線,則用TN來表示。如果從接地極引出兩條線,第一條是中性線N,第二條是保護線PE,按IEC60364和GB61895規定,此接地系統叫做TN-S,見下圖:
圖2:IEC60364和GB16895定義的TN-S接地系統
同理,TN-S接地系統中的地線PE不算“線”,所以TN-S接地系統的線制是三相四線制。
從圖2中我們看到,TN-S接地系統的地線PE直接接到用電裝置的外殼上。
如果從接地極引出的線把中性線N和地線PE的功能合二為一,這條線就是保護中性線PEN,它的俗稱就是零線,見下圖:
圖3:IEC60364和GB16895定義的TN-C接地系統,注意其中的零線以及它的功能
注意到圖3中的零線在進入使用者配電系統時,必須重複接地。又因為用電裝置的外殼直接與零線相接,我們把用電裝置的這種保護方式叫做保護接零。
另外,TN-C接地系統中的相線叫做火線。
TN-C接地系統最大的問題是:當零線斷裂後,其後部若三相不平衡則電壓會發生漂移,最大值可達相電壓。又因為保護接零的原因,用電裝置的外殼將帶電,造成人身傷寒事故。見下圖:
圖4:TN-C接地系統中零線斷裂引起的危害
圖4中,在電器2與電器3之間的零線斷裂,恰好電器6又發生了火線碰殼故障,則從電器3開始到電器6,全部負載的外殼均帶電。
所以,零線必須採取多點重複接地的措施。在TN-C的重複接地處把零線分開為中性線N和地線PE,然後以三條相線加中性線N和地線PE引入到配電網末端配電系統中,我們把這種接地形式叫做TN-C-S,見下圖:
圖5:IEC60364和GB16895定義的TN-C-S接地系統
注意到圖5中左側負載的外殼採取保護接零措施,然後零線分開為中性線N和地線PE,右側負載的外殼採取保護接地的措施。
TN-C-S接地系統使用的非常廣泛,事實上,絕大多數居民小區的供配電系統都是TN-C-S接地系統。下圖是實際居家配電的TN-C-S接地系統:
圖6:居家配電系統的戶外接線
我們看到圖6中的零線在重複接地時分開為N線和PE線,隨同相線L(此時相線不能再叫做火線)一同入戶。
再看戶內情況:
圖7:居家配電的戶內接線
關於低壓供配電系統的具體接線規範,可參閱GB50054《低壓配電設計規範》。
2。關於零線和線制問題
其實零線是沿用蘇聯標準的稱呼。在上世紀我國改革開放之前,許多國家標準還是沿用蘇聯的標準,零線的概念就是其中之一。改革開放後,我國電氣類國家標準全面靠向國際電工委員會IEC的標準,對零線也有了全新的認識。從此,零線這個概念就正式地與PEN(保護中性線)掛上了鉤。
在實用中,純粹的TN-C接地系統越來越少,而TN-C-S應用越來越多。可見零線的應用場合自然也就越來越少,代之以中性線N和地線PE就越來越多。
不過,在中學的教材上,卻把中性線與零線混淆在一起,成為統稱,許多電工教材裡也是如此。在工作場所,幾乎任何一位電工都用零線來稱謂中性線。零線與TN-S接地系統的錯誤稱謂“三相五線制”一樣,流傳甚廣,幾乎無法改變了。
在IEC標準和國家標準中,把在正常執行條件下有電流流過的線叫做“線”。零線PEN和中性線N在正常工作條件下是有電流流過的,它們是“線”,而地線PE在正常條件下沒有電流,所以地線不是“線”。可見,最多隻有三相四線制,根本就不存在三相五線制。
下圖是有關低壓配電網線制的說明:
圖8:低壓配電網的線制
圖8中,圖1適用於TT和TN-C接地系統的電源側,它的線製為三相四線制;圖2適用於TN-S接地系統的電源側,它的線制亦為三相四線制;圖3、圖4和圖5是三相三線制。其它就不解釋了。
3。問題的結論和看法
接地系統一定既包括電源部分的工作接地方式,也包括用電裝置外殼的接地保護方式。
題主說零線是過時的術語,這不對。事實上,TN-C-S接地系統大量使用,在戶外,事實上就是TN-C接地系統,省了一條線可以省錢嘛。
題主的問題在於,題主並沒有把零線給徹底弄清,有沒有把線制給弄清,甚至也不知道GB16895國家標準的存在。
零線和三相五線制這兩個術語,雖然都存在一定的問題,卻無法拋棄,它們將長期地跟隨我們。
回答完畢。