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零线不带电,为什么还要拉一条?直接用地做零线不是更省钱?

作者:机械网
文章来源:本站

  零线不带电,为什么还要拉一条?直接用地做零线不是更省钱?

  直接用一根火线再接一根地线的用电方式,曾经有部分用电不规范的区域使用过,但很久以前这种方式就被取消了,因为这种方式看起来确实是生了零线这一路物理线路的投资,但却增加极大的安全隐患!能节省成本却因为安全隐患而不使用,我们来简单了解下用电安全!

  上图是我国居民用电的TN-S系统,另一种说法是三相五线制,即工作零线与保护零线分开设置的接零保护系统,特点:

  T 电源中心点直接接地

  N 外露导电部分通过零线接地

  S 工作零线(N线)与保护零线(PE线)分开的系统,如果上图还不能理解的话,请看下图:

  上图为电源处的接线方式,中心点出的N线(零线)是接地的,这也是为什么任意相线可以和大地构成回路的一个重要原因!而在进户线处除了三相制三根相线到户以外,还会到一根零线,那么三相五线制的地线哪里去了?地线不从电源处引入,一般由大楼的接地提供!

  一、为什么需要零线?

  我们家用的大都是一路相线和一路零线,因此很多朋友都不知道其实电源由三相,家庭用电功率不大时候一般都是单相电源即可

但当前家庭用电功率越来越大,很多新房交付的时候都是三相入户,此时就会发现很多足以应对单相操作的“业余电工”就一脸懵逼了,其实三相就相当于三个单相,但它们的中心点是接在一起的,当三相平衡时,根本无需零线!但事实上由于各家各户用电功率都不一,三个单相在配电时很难做到完全平衡,因此需要有零线来走无法平衡这部分电流!当然在单相配电中零线是不可或缺的!
 

  二、为什么有零电位的零线了还需要地线?

  地线的作用一般理解就是保护用电安全!我们以简单的线路图来解释下地线的作用!理论上电源中心点已经接地,也就是零线和地线的电位是一样的!

  如上图,三相电源的中心和零线都是接地的,但事实上当零线有电流经过时它的电位并不为零,当电机工作时线圈震动磨损漏电,那么外壳就可能会带点,或者接线时线头松动与外壳接触时也会带点,此时人体如果接触用电设备外壳时就非常危险!

  例如上图中,电源中心已经接地,但电机外壳没有接地时,就有可能带电,因此有必要用电设备的外壳接地!

  三、假如不用零线,直接用地线有什么后果?

  在TN-S系统中,使用一根相线+地线是可以构成回路并且大致正常用电,但有如下风险:

  1、在TN-S系统中,如果只用一根相线,那么大地就将作为回路的另一条“零线”,它存在电阻,因此接受电源的设备在效率上是有一定的问题的,因为有部分功率耗散在大地中。

  2、在相线+零线供电中,不能再使用漏电保护,因为漏电是检测相线与零线之间的电流差异动作的,因为不再有零线(或者零线就是地线),漏电保护无法工作。

  漏电保护器原理图

  3、用电时在接地线周围会形成电压梯次降低的范围,如果有动物或者人闯入这个区域,那么就有可能构成跨步电压触电,当然工频电压的形成的跨步电压并不高,但如果是赤脚走路的话仍然具有相当的风险!

  因此从用电安全角度来考虑,必须使用地线的,而且在必须要保证地线接触良好,种花家早些年碰到过一个案例,一售楼中心的电压不稳,开关一打开灯泡逐个烧毁,换一批烧一批,经过测量电压高达311V,这明显已经超出了正常的220V,但又没有达到相线V,初步判断是零点漂移,但零线经过检测状态正常,并没有断裂接触不良等状况!但发现在配电柜中有一条怪异的线接在地线排上,跟其他颜色一致但来路不一样,进一步检查发现这根是零线,在检查地线电位很高,检查室外接地桩,早已因施工断裂,简单的说就是因为地线被挖断,导致零点漂移而产生的故障!因此各位可要注意了,首先不要接错线,其次经常检查地线是否牢靠,以免关键时候掉链子了!

  题主问题是零线不带电,直接用地线做零线,可以大大节省钱。这是一个误区,测试笔的原理是,利用电路中的电位差即电压,就会有电流,有电流时测试笔灯泡就会亮,来测试是否有电。因此在生活中,我们就习惯了,用电工测试笔测试火线亮,表示带电,零线不亮,表示不带电。实际上我们测的只是证明两者之间是否存在电压。并不说明零线没有用,没有电流,对于我们常用的220伏单相电,电路需要通过火线和零线组成回路,零线和火线的电流是一样的。那么用大地来组成电路回路是否可行呢?

  理论上是可以组成回路,实际上是不能这么干。主要因为:

  一是不安全

  我们设计地线的目的,不是用来组成回路的,而是当电路或者电器设备存在漏电问题时,直接把漏电导入地线,接入大地,大地和地线就是等电位,避免人员与大地之间产生电压,接触时产生电流通过人体引发触电等安全事故。

  二是增加能耗

  大地可以看作一个无穷大的电容,可以很好的吸收漏电的电量,大量能量就会因此消耗。如果把它看成一个大的电阻,实际上会造成电路中的电流比较小,就会造成电器设备达不到额定电压和额定功率,而无法正常工作,大量的电能就会在大地中消耗。(电流电压有关知识,可以点击我的图像,找到火线和零线要一样粗吗的帖子做参考)。

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  零线不带电,为什么还要拉一条?直接用地做零线不是更省钱?要想解释这个问题,先要了解一下我们的供电系统。

  一般来说,如果用电负荷离变压器很近就会采用TN-S供电系统;如果用电负荷离变压器很远,就会采用TN-C-S供电系统。

  为什么呢?当然为了省钱呗。

  TN-S供电系统

  TN-S供电系统,俗称三相五线,即三根火线+一根零线+一根地线。如图所示:

  变压器低压侧三相线圈接成Y型,再把中性线接地以后,引出保护线PE。电源出来三相五线通过电线杆或者电缆送至用电设备。那么三相设备就接在三根火线和一根PE线上,单相设备就接着一根火线、一根零线和PE线上。

  从这里可以看出,在变压器这里零线和PE线实际上是连接在一起的。这种方式叫作保护接零系统。

  当设备发生漏电,外壳和漏电的火线联通,漏电火线的电流通过外壳流向PE线,最后回到变压器中性线,此时故障电流的大小取决于漏电火线和金属外壳的电阻大小(接触电阻)。如果接触电阻非常小,发生漏电时相当于零火线短路,断路器会过流跳闸。但是如果接触电阻比较大,那么故障电流就不一定能引起断路器过流跳闸,此时是危险的。所以还必须加装漏电保护装置。

  TN-C-S供电系统

  我们前面讲了三相五线根电线,成本很高。TN-C系统电源到负载只有4根线,但是没有地线,很多场合都不安全。如果想要省钱,又要兼顾安全,怎么办呢?TN-C-S供电系统由此而来,如图

  从上面可以看出,变压器电源输出是4根线、PEN(PEN叫“保护零线”即兼顾保护线和零线两种任务)。然后通过电缆送至用电负荷的总配电箱以后,再把PEN线接地,并分出PE线,这样就把四根线变成五根线,后面就和TN-S一样啦。TN-C-S供电系统就这样省掉变压器和用电负荷总配电箱中间那一截地线了。

  零线不带电,为什么还要拉一条?直接用地做零线不是更省钱?

  不管是TN-S供电系统还是TN-C-S供电系统,变压器端零线都接地。理论上来讲,用电器一端接一根火线另外一端接地,差不多能正常工作。

  1. 负载电压偏低/费电

  由于变压器接地点有接地电阻的存在,用电器的电压会低于正常220V电压,并且大地会消耗一部分电能。如果用电负荷多,那么接地点的电阻分得电压更多,负荷得到的电压会更低,大地消耗的电能也更多。

  2. 安全问题

  由于接地点电阻会分走一部分电压,那么地的电位不再是零。人触摸到外壳或者接触到用电设备的接地线就会发生触电事故。另外当大量电流从大地通过接地体回到变压器,接地体会发生电化腐蚀,接地电阻会变的更大。正常使用的零线也会因为三相不平衡、零线接地不良而带电。这也是很危险的。

  3. 漏电开关不能正常工作

  当设备发生漏电时,漏电开关零序互感器电流矢量之和依然可能等于零,所以不一定会动作。这是非常危险的。

  以上就是我的一些个人见解,如果还有其他观点,欢迎留言学习交流!

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  看见大家都回答我也忍不住说两句。

  第一,我们要明白,生活照明输送的是三相电,相线伏,然后分之变压器,一根相线伏,此时需要一根零线,其实直接输送到你家里,在你家里接一根零线也可以。但是但是这样搞电力公司还怎么赚钱(如果家家接,条件不允许,工程大,大部分人不懂电非常不安全)。所以电力公司在变压器分支的时候,就统一接地输送一根零线进每家每户,但是零线不是接地就可以了,还必须保证接地处湿润,而且越深越好,这样才能保证电压稳定。所以其实家用零线就是一根接地线。

  第二、为什么要拉一条零线?首先是防止偷电,其次是安全,最后是零线如果接地干燥,不湿润,太浅,直接影响的就是电压不稳定,灯泡不够亮等。

  第三、现在电力公司发展也很牛逼的,从以前的机械表,灯小了还不转,到现在的一颗指示灯,电表都跑数。从以前接地就能用电电表不转,到现在一接地不行程输送回路就跳闸。就只为了一个目的,不能偷电,不让老百姓少给一度电

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