題主的問題面涉及到TN-C接地系統和TN-S接地系統,我們首先弄清楚這兩個接地系統是怎麽回事,然後再討論題主的問題。
1.TN-C接地系統分析
下圖是國際電工委員會標準IEC60364中定義的TN-C接地系統:
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圖1的左側,我們看到了電力變壓器的三相低壓繞組,它們輸出的就是三相電壓,標記為L1、L2和L3,它們就是三條相線。我們看到三相低壓繞組的中性點直接接地,然後引出,標記為PEN,它的名稱是保護接地線。
註意1:中性點接地的目的是構建全系統的零電位參考點。
我們再看圖1的負載端,我們看到三條相線直接接用電裝置的電源輸入埠,而保護中性線PEN首先接到用電裝置的外殼,然後再引至電源輸入埠。這就體現了保護中性線的保護功能優先與它的中性線功能。
註意2:完整的接地系統是由電源側的系統接地(工作接地)和負載側的保護接地構成的。
註意3:在IEC60364中,接地系統的第一位字母T表示電源處有系統接地,I表示沒有系統接地。第二位字母N表示用電負荷處有保護接地。
註意4:TN-C表示系統具有系統接地,用電裝置處的保護線來自電源,且保護與中性線功能合一。
註意5:TN-C的三條相線L1、L2和L3的俗稱是三條火線,保護中性線PEN的俗稱是零線,並且只有TN-C接地系統有此稱呼。
火線和零線的稱呼來自前蘇聯,是很古老的專有名詞。在當前采標使用的國家標準中,已經摒棄了這種不嚴密的稱呼,而用它們的準確名稱,也即相線和保護中性線。
零線擔任了保護功能,用電裝置的金屬外殼直接與零線相接,我們把這種操作叫做保護接零。若零線斷裂,則因為三相不平衡的原因,斷裂點後部的零線電位會上升,最高可達相電壓。
註意6:零線絕對不能斷裂,也不能進任何開關和熔斷器。這叫做保護導體連續性。
註意7:為了防止零線斷裂後使得用電裝置外殼帶電,故零線必須多點重復接地。
這七條註意點題主必須徹底弄清並牢記。
2.TN-S接地系統分析
圖2是IEC60364定義的TN-S接地系統:
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圖2就是TN-S接地系統。
我們從圖2中看到,TN-S的電源處電力變壓器的中性點直接接地,形成系統接地或者工作接地,然後分開為中性線N和地線PE,隨同三條相線L1、L2和L3一同引入用電負荷端。
我們還從圖2中看到,用電裝置的金屬外殼與地線PE直接相連,以實作用電裝置外殼的零電位。我們看到三條相線L1、L2和L3連同中性線N一同接入用電裝置的電源輸入埠。
註意8:TN-S接地系統中的地線PE絕對不能斷裂,也不得進入任何開關和保險絲。由此確保地線的保護導體連續性。
註意9:為了確保地線PE的零電位,地線PE必須采取重復接地措施。
以上這兩條註意點題主必須徹底弄清並牢記。
了解了TN-C和TN-S接地系統,我們來討論題主的問題。
3.題主問題解析
(1) TN-S供電系統pe線和n線是接通的 那不用漏電保護器,把燈泡接在相線與pe線是不是也會亮呀?
回答:
我們看下圖:
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從圖3中我們看到,題主接入的小燈泡接在相線與地線PE上。此燈泡會亮,但會改變地線PE的電位。由於地線PE與所有TN-S接地系統下用電裝置的外殼相連,而地線電位的上升將造成嚴重的人身安全隱患,甚至對人體產生電擊。
可見,這種做法就是給自己挖坑並跳進去。
(2) TNS系統PE線和N線都是從中性點出來的那不平衡電流從N線回到N點後會從N點透過PE線流到電器外殼導致危險嗎?
解答:
從圖2中我們看到,中性線N與地線PE的相接點僅在電源端的中性線接地極處,之後兩者完全絕緣。因此,中性線N的三相不平衡電流不會流入地線PE,更不會流經用電裝置的外殼。可見題主的擔心是多余的。
註意10:TN-S的中性線N和地線PE僅在電源系統接地處連線在一起,之後它們完全絕緣,這就確保了不會發生題主所闡述的現象。
(3) TN-S和TN-C系統比較,有哪些好處?
解答:
好處之1:地線PE與中性線N徹底分開,確保了用電裝置外殼的零電位與中性線電流無關。
需要指出的是:TN- C接地系統抗三相不平衡的能力優於TN- S系統。
好處之2:由於用電裝置的外殼是接地的,這就給用電裝置創造了使用漏電保護器的條件,實作漏電的間接防護功能。
以下連結對漏電保護器加以說明:
所謂間接防護,指的是發生漏電時,不等人接觸到故障裝置電路就將故障路線脫離。相對應的直接防護指的是人體接觸到漏電故障裝置並行生電擊時才將故障路線脫離。
(4)相線與PE線(之間的電壓)是不是也是220V?
解答:
是的,相線與地線PE之間的電壓是220V相電壓。
(5)如果Pe線和N線混用了,有的裝置接Pe線有的接N線會如何?
解答:
絕對不允許。這等效於把TN-S接地系統從混用的第一個裝置開始變成TN-C。
若第一個混用裝置之後的某個用電裝置發生單相接地故障,則混用裝置後部的所有用電裝置外殼均帶電。
(6)空氣開關什麽情況下用1p+n或者3p+n?什麽情況下又要用2p或者4p?
解答:
TN-S接地系統可以使用1P、2P、3P和4P開關。其中1P和2P用於單相回路,3P和4P用於三相回路。
TN-C接地系統只能使用1P和3P開關,避免零線斷裂,原因見前述。
關於1P+N和3P+N開關的使用,見以下連結:
至此,題主的問題回答完畢。