電氣的接地與接零傻傻分不清？這篇專業好文幫你打牢基礎！

接地與接零，以及中性點接地方式等，是電氣專業永恒的話題！分享過不少雷士資料、文章。今天小編看到知乎上電氣大咖張工的這篇，感覺很全面、專業、細致，供專業初學者鞏固基礎，理清知識。

01#

首先，明確直流電路中的零電位參考點及其意義：

我們看以下直流電路圖：

圖1中的1圖，這里的電源電動勢E=6V，電路中三只電阻分別是1Ω、2Ω和3Ω。我們忽略電源內阻，則總電流為：I=6/(1+2+3)=1A。根據歐姆定律，我們可以口算求得3只電阻的電壓降分別是：UR1=1V，U_{R1}=1V，UR2=2V，U_{R2}=2V ,UR3=3V，U_{R3}=3V 。我們的問題是：從圖1的1圖中我們能求得節點A、B、C和節點D的電位（電壓）是多少嗎？答案是否定的。

求各個節點的電位電壓值，我們要用基爾霍夫電壓定律KVL來求解，但我們首先要確定電路中的零電位參考點。

對于圖1的2圖，我們指定電源的負極為零電位參考點，并添加零電位參考點GND的圖符。

于是電源正極A節點的電位是：UA=6V，U_A=6V ，其它各節點的電位是：UB=5V，U_B=5V ，UC=3V，U_C=3V ，而零電位參考點自身的UD=0V，U_D=0V 。

對于圖1的3圖，我們指定電源的正極為零電位參考點，于是電源正極也即零電位參考點A節點的電位是：UA=0V，U_A=0V，UB=?1V，U_B=-1V ，UC=?3V，U_C=-3V UD=?6V，U_D=-6V 。

注意1：對于零電位參考點，雖然其電位為零，但流經節點和相關導線的電流不等于零！

零電位參考點的概念非常重要，與題主的問題答案密切相關。

02#

用電設備金屬外殼與來自電源的保護地線連接實現漏電電擊防護：

我們看下圖：

圖2左側的1圖是直流電路，我們看到電路中已經構建了零電位參考點GND，電路B節點的電位是零。圖中把用電設備的金屬外殼與參考地連接，實現了用電設備外殼接地，以此屏蔽電磁干擾，確保用電設備穩定工作。同時，一旦用電設備內部發生漏電，用電設備的外殼因為與參考地導線連接，雖然其電位會略有上升但接地故障電流很大，線路中的過電流保護裝置（圖中未繪制）會執行線路保護。

圖2的右側2圖是交流電路，我們看到電源的下端接大地，于是B節點的電位就是大地的零電位。

注意2：雖然B節點接大地，但電源與大地之間不構成回路，故電源與大地之間沒有電流流動。

注意3：B節點接大地，其電位就是大地的零電位，但B節點以及相關的導線中的電流不會受到影響。故知，零電位參考點及其導線中的電流不符合歐姆定律，但符合基爾霍夫電壓定律KVL。

以上這兩條注意點非常重要，我們一定要徹底明確。事實上，這兩條也是許多初學者甚至工作多年的電氣工作者的疑惑點。

圖2右側2圖中的用電設備，其金屬外殼與來自電源的零電位保護線連接。當用電設備內部發生漏電時，其金屬外殼的電位不會上升很多，但故障電流很大，近似為短路電流，故線路過電流保護裝置（圖中未繪制）會執行線路開斷保護。

由此可見，用電設備的金屬外殼與線路零電位保護線連接，其目的就是為了保障人身用電安全。

03#

低壓配電網的TN-S、TN-C、TN-C-S和TT接地系統：

通過上面的描述，我們看到了電源側的工作接地，以及用電設備處的外殼接地。這兩條與低壓配電網的人身用電安全密切相關。

注意4：工作接地，指的是電源也就是電力變壓器低壓側繞組中性線的接地，其目的是為了構建全低壓配電網的零電位工作點。

注意5：用電設備的外殼接地，指的是人體電擊的間接防護。所謂間接防護，指的是用電設備內部發生漏電，造成用電設備外殼帶電，人體接觸用電設備金屬外殼后就會發生電擊。

注意6：低壓配電網的接地系統包括電源側是否配套工作接地，以及用電設備金屬外殼的接地方式。電力變壓器配套工作接地則用T表示，無工作接地用I表示；用電設備的金屬外殼與來自電源的保護線連接用N表示，就地直接接地用T表示。同時，來自電源的保護線與中性線是合并的用-C表示，保護線與中性線是分開的用-S表示。

在國家標準GB/T 16895.1-2008《低壓電氣裝置 第1部分：范圍、目的和基本原則》中，對低壓配電網的接地系統給出了定義，如下：

這里的T/I/N等字符是法文單詞的首字母。因為國家標準GB/T 16895.1-2008是引用國際電工委員會標準IEC60364的，而IEC標準的原文用世界上最準確的語言——法文來撰寫。以下是這幾個字符的解釋：

（1）低壓配電網的TN-S接地系統，以及用電設備金屬外殼的保護接地

我們來看GB/T 16895.1-2008中的TN-S接地系統：

圖5中，我們看到電力變壓器中性點工作接地，然后引出中性線N和地線PE。在用電負荷處，我們看到用電設備的金屬外殼接地線PE，實現保護接地。

注意4：由于TN-S下的中性線首端工作接地，故中性線的電位接近于零。

我們設三條相線的電流是Ia、Ib和Ic，中性線電流是In，則有如下關系：

當三相有效值Ia=Ib=Ic時，上式等號右側等于零，故當三相電流平衡時，中性線電流In=0。但我們知道，低壓配電網中的單相負荷很多，例如照明燈具、空調和各種電器，以及計算機等等都是單相負荷，所以三相不平衡是常態，中性線電流In當然不等于零。

注意5：中性線電流是因為三相不平衡產生的，與歐姆定律無關。

如果用電負荷前端的中性線斷裂了，則斷裂點后部的中性線電位由于三相不平衡的原因會發生漂移，電壓會上升，見下圖：

我們注意到，盡管中性線斷裂后其后部電位會抬高，但由于用電負荷的外殼是接地線PE的，故用電負荷金屬外殼的電位依然保持在大地的零電位，不會受到任何影響。也因此，TN-S接地系統中可以使用2極和4極開關。

注意6：TN-S接地系統中可以使用1P到4P的開關（包括斷路器）。

注意7：中性線流過的是中性線電流，中性線與三條相線均為電能傳輸線。

注意8：由于用電負荷的金屬外殼是接地線PE的，故地線PE不得斷裂，必須確保其“保護導體連續性”，這是強制性國家標準GB50054-2011《低壓配電規范》規定的。因此，地線不得接任何開關和保險絲，也不得帶載。

我們看下圖：

圖7中，我們看到用電設備內部發生了單相碰殼事故，也即單相接地故障。故障電流（漏電電流）經過用電設備的外殼流入地線PE，并返回電源。由于地線PE與中性線N在工作接地處是連在一起的，故單相接地故障近似等于相線對中性線的短路電流，線路中的斷路器QF會執行短路保護而切斷電源。

注意9：因為TN-S下的單相接地故障電流近似等于相線對中性線的短路電流，故把TN-S接地系統叫做大電流接地系統。

（2）低壓配電網的TN-C接地系統，以及用電設備金屬外殼的保護接零

我們來看GB/T 16895.1-2008的TN-C接地系統：

我們仔細看圖8。

圖8的左上側就是電力變壓器的低壓側繞組，我們看到低壓側三相繞組的中性點工作接地，然后隨同三條火線（就是相線）L1/L2/L3一同引出，這條引出線就是零線PEN，專業術語叫做保護中性線。

我們注意到用電負荷的金屬外殼接零線，這就是保護接零。

注意10：保護接零只出現在TN-C接地系統中，其它接地系統中不會出現。

注意11：我們注意到零線有2個功能，其一是中性線功能，其二是保護線功能。正因為零線具有中性線功能，故零線斷裂后其斷裂點后部會因為三相不平衡造成電壓漂移，而TN-C接地系統中的用電負荷又采取了保護接零措施，故零線斷裂點后部的用電負荷金屬外殼會帶電，最高電壓可達相電壓，給人體用電安全帶來極大隱患。

由此可見，相比起TN-S接地系統，TN-C接地系統的安全性較差。

注意12：為了避免TN-C接地系統中的零線斷裂，強制性國家標準GB50054-2011《低壓配電設計規范》中規定，TN-C接地系統中不得使用2P和4P的開關，零線也不得進開關和保險絲，必須確保零線的“保護導體連續性”要求。

我們看下圖：

圖9中，用電設備1內部發生了漏電事故，其金屬外殼因為保護接零而帶電，故障電流流經零線PEN返回電源，故障電流近似等于火線對零線的短路。注意到此時火線電流與零線電流大小相等方向相反，故漏電保護器RCD1不會動作。

注意13：TN-C接地系統也是大電流接地系統。

注意14：TN-C接地系統下安裝的漏電保護器不能對漏電事故執行保護，必須依賴斷路器來執行。

我們看下圖：

圖10中流過人體的電擊電流通過地網返回電源，此時火線與零線的電流之差就是人體的電擊電流，只要電擊電流大于漏電保護器動作門限電流（一般是30mA），則漏電保護器就會動作。

注意15：TN-C系統下安裝漏電保護器雖然不能實現漏電保護（單相接地故障保護），但能實現對人體的電擊保護。

我們看下圖：

圖11中，我們看到零線在入戶前分開為中性線N和地線PE，再隨同相線（就是原先的火線）一起入戶。入戶后，接地系統是TN-C-S的”-S“部分。注意到前面的TN-C部分用電設備采取保護接零措施，后面的”-S“部分用電設備采取了保護接地措施。

我們再看居家配電的TN-C-S接地系統：

我們從圖12看到，零線PEN在重復接地后分開為中性線N和地線PE，隨同相線L一同入戶。在戶內，電冰箱的外殼通過插座的中間插片連接到地線PE。在戶內，不存在零線。

注意16：零線與地線不可能同時共存：有零線的TN-C接地系統中不可能有地線，有地線的TN-S/TN-C-S的"-S”部分不可能有零線，故知零線與地線是互斥的。

注意17：GB/T 16895.1-2008和IEC60364都規定，在低壓配電網的線制中，只有正常運行條件下有電流流過的線才算“線”，因此地線PE不算“線”。也因此，TN-S和TN-C均是三相四線制，TN-C-S當然也是三相四線制。

（3）低壓配電網的TT接地系統，用電設備金屬外殼的直接就地接地

我們看下圖：

我們從圖13看到，TT接地系統有工作接地，但用電設備的金屬外殼（外露可導電部分）就地直接接地。另外，TT接地系統中有三條相線，一條中性線和一條地線，故TT屬于三相四線制。

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文章總結：

（保護）接零指的是TN-C接地系統下用電設備的金屬外殼接零線PEN，（保護）接地指的是TN-S和TN-C-S的“-S”部分中用電設備的金屬外殼（保護）接地。

來源：知乎，Patrick Zhang

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