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首先，要明白什么叫做线制，也即三相四线制的定义。这个定义可以参见IEC 60364和GB 16895系列标准，标准的统一名称是“建筑物电气装置”。注意这里所指的系列标准，是因为此标准号下有几十个标准，例如IEC 60364.1、IEC 60364.2、……、等等。 三相，我们很容易理解，就是发电机的三个绕组，它们之间的电角度是120度。 “线”，按GB 16895中规定，指的是三相配电系统中在正常运行中有电流流过的导线叫做“线”。三条相线，在正常运行时是有电流流过的，它们当然属于线的范畴。中性线，在正常运行状态下，由于三相不一定平衡，因此中性线也有电流流过，因而也被称为“线”。 那么接地线PE呢？它在正常运行时是没有电流流过的，因此接地线不叫做“线”。 1)如果电力变压器的中性点直接接地，然后把中性线N和接地线PE合在一起以PEN的型式接入电路，这在IEC 60364和GB 16895中被定义为TN-C系统。注意PEN的称呼，叫做保护中性线，或者叫做保护接地线。见下图：
此图是IEC 60364对TN-C的权威定义。我们看到三条相线L1、L2、L3，还有保护接地线PEN。 注意：TN-C是三相四线制。 请特别注意：PEN线在引入用电设备时，首先接到用电设备的外露导电部分，也即用电设备的金属外壳，然后才接到用电设备的中性线接入端子。这种接线方法有两重意义：第一说明PEN线的功能以保护为优先，第二说明PEN线具有中性线的特性。 在讨论接地系统时，保障人身安全永远是第一位的。 因为PEN线是以保护为主要目的，但我们看到，当PEN线引入负载时在某处断线，则断点后侧的PEN线上的电压会因为负载不平衡而上升，最高可能会升至相电压。因此，IEC 60364和GB 16895规定：TN-C系统可用于三相不平衡的系统，但不得用于具有火灾隐患的场所。例如油库、矿山、港口等等。同时，还强制性地要求TN-C系统的PEN必须多点接地。 2)如果电力变压器的中性点直接接地，然后把中性线N和接地线PE分别引出，这在IEC60364和GB16895中被定义为TN-S接地系统。见下图：
此图是IEC 60364对TN-S的权威定义。我们看到三条相线、一条中性线N和一条接地线PE。 注意：TN-S是三相四线制，不是三相五线制！ TN-S接地系统中，N和PE被分开了，两者的功能也单一化了。 值得注意的是：PE线在负载侧是可以再次接地的。IEC 60364并没有限制PE线的接地次数。但是，PE线和N线不得再次合并，两者必须相互绝缘。 利用PE线的重复接地，我们可以实现用电设备处的等电位连接技术。所谓等电位连接，是指把相关的若干用电设备的外露导电部分相互连接起来，再一点接地。当然，PE线在这里也被再次接地。这样的好处是：若发生了相线的碰壳事故，由于有了等电位连接的保护，人身安全得到了有效的保障。 根据IEC 60364和GB 16895，根本就不存在所谓三相五线制这种说法。这种三相五线制的称呼是我们中国人自己发明的。一旦走出国门，甚至只是到了香港或者台湾，若我们对当地的电气工作者说三相五线制，会被别人耻笑！！！ 3)如果低压配电系统的接地系统是TN-C，但在电源入户前，把PEN再次接地，然后分开为PE和N，这种接地系统被IEC 60364或者GB 16895称为TN-C-S。见下图：
此图是IEC 60364对TN-C-S的权威定义。这种接线方式也是我们家中配电箱中的最主要接线方法。 值得注意的是：PE和N一旦分开后，不得再次合并。PE和N两者之间必须绝缘。 我们来看看什么叫做接地。 接地有两类，一类叫做工作接地，一类叫做保护接地。 例如TN-S系统下的变压器，我们看到变压器的中性点接地，它的用途是为变压器的中性点建立工作电位，所以叫做工作接地。 又如TN-S系统下的负载侧，我们看到它的外露导电部分与PE线接在一起，以此实现对人身的安全防护，所以这种接地叫做保护接地。 低压配电系统的接地型式有IT、TT、TN等三种，其中TN又分为TN-S、TN-C和TN-C-S。 TN的意思是：变压器中性点直接接地，负载的外露导电部分通过PE线或者PEN线接地。 几个概念重复性地总结一下： 第一，关于TN-C 对于TN-C，我们从图中看到，它的PEN是合并的。这条PEN线的名称叫做保护中性线，也叫做零线。从零线的功能性来说，它的保护功能是第一位的，中性线功能是第二位的。因此当零线接入负载侧时，首先要接入保护端子，然后再引入到中性线端子。这一点，我们从IEC 60364的TN-C的负载侧图中可以明确地看到。 TN-C因为少了一根线，在工程施工是具有很大的成本优势，因此为很多工程项目所采用。 值得注意的是：若PEN线断线，则断点的前方其电位接近于零（要看线路长度），而断点后方的PEN线，其电位会迅速升高。其原因很简单，断点后方的PEN线电压等于负载侧三相电压的相量和。在极端情况下，断点后方的电压会上升到相电压。 因此，TN-C接地系统的PEN线必须多点接地。同时，TN-C系统不允许用在有爆炸可能的环境中，例如煤矿、油库、危险品仓库等等。 第二，关于TN-C-S 对于居家和办公用电当然可以使用TN-C接地系统。IEC 60364规定，当PEN线引到入户处时，必须接地，然后分开为PE线和N线。这就是TN-C-S接地系统。 我们再次认真地看看TN-C-S接地系统，如下：
注意第一个负载接在TN-C系统中，所以PEN线首先引到负载的保护端子，然后再引到中性线端子；第二个负载接在TN-C-S系统中，所以PE线引到保护端子，而N线则引到中性线端子。 在TN-C-S接地系统中，一旦PE和N分开，就不得再次合并。 在实际使用时，如果变压器与低压一级配电设备（低压进线和馈电开关柜）的进线回路距离比较近，可以取消变压器中性点的接地。变压器引三条相线和一条N线到开关柜中，在开关柜的进线回路中统一接地。 由此可以看出：真正的TN-S其实是不存在的。绝大多数低压配电网的接地系统都是TN-C-S。 第三，关于中性线电流是三相电流的矢量和这种说法 在讨论接地系统时，中性线的电流不是等于三相的矢量和，而是相量和。 我们知道，力是典型的矢量，我们把力乘以力臂，再乘以它们夹角的正弦，得到的是力矩。力矩仍然是矢量；我们把电流相量乘以电压相量，再乘以它们夹角的正弦，得到是无功功率。无功功率是标量，既不是相量也不是矢量。 所以在电学中，我们讨论的对象都是相量，不是矢量。 第四，关于三相X线的说法 尽量不要用三相X线这个名词来描述低压配电网的接地系统，代之以TN-C、TN-S和TN-C-S。也尽量不要用零线这个称呼，代之以PEN线。这样做是与IEC标准靠拢，与国家标准靠拢。事实上，在国家强制性标准中，已经看不见零线这个称呼。 三相X线的称呼来自于前苏联。我国早先的国家标注是按苏联的，后来全面转向了IEC标准。苏联标准在许多方面确实存在诸多缺陷。由于人们的习惯用语具有惯性，许多人也习惯于三相五线制这种说法，还有零线和火线，并且还代代相传。 为了与IEC标准靠拢，也为了我们自身的理论水平和工作实践需要，请纠正这种说法。 如果我们从最终用电设备处的接地形式来推测全系统的接地形式，可能吗？ 从最终用电设备的接地型式，我们只能判断出全系统的接地型式可能是TT、IT或者TN，对于TN-C我们可以直接判断，但TN-C-S和TN-S不可能区分出来。 例如，我们发现最终用电设备的外壳（外露导电部分）直接接地，且不与上级系统相接。同时，三相电源中未见N线，我们就可以判断出这是IT系统；如果见到N线，特别地，最终用电设备还安装了漏电保护装置，那么我们由此可以判断出是TT；若最终用电设备的外露导电部分与来自上级系统的PEN线相连，同时PEN线先接外露导电部分，然后再接N线端子，则我们马上就能知道，这是TN-C系统。 如果电源线中有5根线，包括三相，还有N线和PE线，我们不可能知道系统的接地型式是TN-S还是TN-C-S。只能沿着电源线上溯，一直找到N线与PE线分开的源头所在位置，我们才能知道到底是哪一种接地系统。 判断接地系统，一定要从全系统看，切忌只看电源部分，或者只看负载侧部分。 | 
发表于 2019-1-7 17:30:09
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发表于 2019-1-7 17:39:10
