保护接地与保护接零

保护接地与保护接零

第一，什么叫做接地

接地有两种，一种是工作接地，一种是保护接地。工作接地的目的是为了取得大地的零电位，保护接地的目的是为了人身安全。

第二，有关接地的国际标准和国家标准

国际标准是IEC 60364，国家标准是GB16895。这两部标准都是强制性标准，也即任何配电系统，都必须无条件地百分百执行的标准。

第三，什么叫做零线

零线，指的就是PEN线，它的正确名称又叫做保护中性线。

我们来看我们早已熟知的IEC60364中有关TN-C接地系统的图，如下：

相信，这张图大家不陌生，至少我在知乎中也引用了N遍。现在，我们来仔细看看这张图。这张图的接地系统是TN-C。这里的T指的是变压器中性点直接接地。注意看图的左侧，我们看到变压器中性点直接接地，其用途是获得地电位，也即零电位。所以，变压器中性点直接接地又被称为工作接地。

从变压器中性点接地开始，这条线被称为PEN线，也即零线。

零线这个名词颇有争议。不过，零线的知名度相当高，连老奶奶级别的人都知道，可见这个词汇还会长久存在下去。

第四，什么叫做保护接零

注意看，上图的中下部有两只负载，左边一只需要引入三条相线和中性线，右边一只仅需要引入三条相线即可。我们来看PEN线是如何接到负载中去的。

我们看到，PEN线首先接到负载的外壳，然后再接到中性线输入端子。这就是保护接零。

这样做的目的是什么？

大家已经知道，零线的正确名称是保护中性线，并且保护是第一位的，中性线是第二位的。由此可知，在国际标准IEC60364中，TN-C接地系统的PEN线被首先引至设备外壳的意义就是保护人身安全。

注意：负载的外壳也即外露导电部分不直接接地，而是接到保护中性线PEN线上或者保护线PE上，这种做法在IEC60364中用符号N来表示。所以上图的接地系统属于TN接地系统，而将PEN线也即零线直接连接到用户端，这种接地系统被称为TN-C系统。

实际接线中，PEN线首先引入零线端子，再引入到外露导电部分的专用端子，和IEC60364的TN-C原图恰好相反。

第五，TN-C系统存在的问题

在上图中，如果PEN线在两只负载的中间断裂，前面一只负载的外壳不会发生什么问题，但后面一只负载的外壳就会有问题。

我们来看下图：

我们看到，PEN线在中间断裂。如果恰好断点前后的负载都发生了单相接零故障，断裂点前部的PEN接地良好，由IEC60364的TN-C原图可知，PEN线和用电设备的外壳电压不会上升；然而PEN线断裂点后部，因为PEN线与用电设备的外壳直接连接，而用电设备的外壳已经出现了单相接零，因此断裂点后部的PEN线上的电压会上升，最高会升到相电压220V。

这是TN-C接地系统最薄弱之处。也因此，TN-C系统严禁使用在会发生爆炸的场合，例如油库、煤矿等等。

为了防止出现上述情况，TN-C系统必须重复接地：

注意看，上图在最右下侧重复接地，这样就可以避免出现PEN线断裂点后部在单相接地故障状态下电压上升的情况。

第六，什么叫做保护接地？

那么什么叫做保护接地呢？我们来看下图：

这个接地系统叫做TN-S。根据前面的解释，我们知道T表示变压器中性点直接工作接地，而负载的外壳则与来自电源的保护线相接。

从图中我们看到，变压器的中性点在接地后，分开为N线和PE线，而负载的外壳直接与PE 线相接。这种做法就叫做保护接地。

显然，这是最好的接地方法。

另外，PE线允许多点重复接地。

我们再看看TN-C-S接地系统：

我们看到，PEN线在两个负载中间分开为N线和PE线。左边的负载接在TN-C的系统中，而第二个负载接在TN-C-S的系统中。

TN-C-S接地系统大量应用在居家配电系统中。

值得注意的是：在PE与N的分开点PEN线需要再次接地，之后才分开，而且分开后不得再次合并。

--------------------------

对于居家配电的TN-C-S系统，有一个值得注意的情况。我们来看下图：

我们看到，家家户户的居家配电箱都从MEB点获取N线。我们根本就不可能规定某家人家只能拥有多少用电设备，以及何时用电。这样一来，在MEB后部的N线电流In会很大，也即三相严重不平衡。

三相不平衡的结果造成N线产生一定的电压，这对于居家配电不是很有利，会降低供电的可靠性。

因此，对于居家配电来说，一定要做好PE线的连接工作。同时，在户内一定要杜绝N线和PE线混用。如果有条件，做好PE线的二次重复接地。特别在浴房，最好能有接地体的等电位联结。

第七，TT系统和IT系统

下图是TT系统：

我们看到，TT系统中负载的外壳直接接地，也即保护接地。这里第二个T表示直接接地的意思。

TT系统中发生单相接地故障时，故障电流较小，因此需要安装RCD来保护。

下图是IT系统：

我们看到，IT系统的变压器中性点不接地，这就是I的含义。同时，T的含义是负载外壳直接接地。这一点我们从上图中可以明确看到。

==============================

总结一下：

1）保护接零专指TN-C系统中负载的外壳接到PEN线也即零线上。这种接法有很多弊端，并且需要多点接地。

2）保护接地在TN-C-S、TN-S、TT、IT接地系统中都采用，也即负载的外壳接到PE线上（TN-S、TN-C-S）或者直接接地（TT、IT）。

保护接零已经很少见了，常见的都是TN-C-S或者TN-S里的保护接地方式。

3）TN系统的特点是，它的单相接地（接零）故障电流较大，近乎于短路电流，因此TN系统又叫做大电流接地系统。

TN系统的单相接地故障保护可以依靠断路器或者熔断器；TT和IT系统的特点是，它的单相接地故障电流较小，尤其是IT，单相接地后只有分布电容造成的极小电流。因此，TT和IT 又叫做小电流接地系统。