零线中性线地线有什么不一样（火线零线地线）

1.关于直流和交流电路的零电位参考点

我们看下图：

零线中性线地线有什么不一样（火线零线地线）(1)

图1：直流电路中零电位参考点的用途和意义

图1左侧的1图中，电池电动势是6V，外电路电阻分别是1Ω、2Ω和3Ω，忽略电池内阻，则电流I是6/(1 2 3)=1A，故这三只电阻的电压降分别是1V、2V和3V。

我的问题是：电路中A、B、C和D点的电位是多少？我们根本回答不出来。

在图1的2图中，我们在电池负极添加了零参考地的符号，根据基尔霍夫电压定律KVL，我们就可以确定A点的电位是6V，B点的电位是5V，C点的电位是3V，而D点的电位是0V。

我们看下图：

零线中性线地线有什么不一样（火线零线地线）(2)

图2：交流电路中零电位参考点的用途和意义

图2的1图中，我们看到电源换成了交流电源，但我们同样也无法确定各点的电位。图2的2图中，我们把交流电源e的下端接大地，于是D点就具有了大地的零电位，我们就可以确定A点的电位是交流6Vac，B点的电位是交流5Vac，C点的电位是交流3Vac。

在电气工程中，我们把交流电源侧的接地叫做系统接地或者工作接地，其用途就是为全电路构建大地的零电位工作点或者零电位参考点。

2.认识火线和零线

我们看下图：

零线中性线地线有什么不一样（火线零线地线）(3)

图3：交流电路

图3是简单的交流电路，我们看到了交流电源e，看到了负载HL，还看到了交流电压u和交流电流i的波形。

试问：从图3交流电源e中引出的两条线，何者是火线？何者是零线？答案是：这里没有火线和零线，它们都是交流电源的引出线。

我们看下图：

零线中性线地线有什么不一样（火线零线地线）(4)

图4：交流电路中的火线和零线

图4中，我们把交流电源e的下方接大地，然后再引出。这条线的电位是零，它就是零线，而交流电源e的上方引出线自然就是火线。

注意看图4中的负载侧，我们把零线接到负载的金属外壳上，以实现人体安全防护，我们把这种接线方法叫做保护接零。

3.关于低压配电网的接地系统

我们把低压配电网的系统接地（工作接地）、保护接地、保护接零等等叫做接地系统，它是由国家标准GB/T 16895.1-2008《低压电气装置第1部分：范围、目的和基本原则方式》定义的。我们看该标准的封面：

零线中性线地线有什么不一样（火线零线地线）(5)

图5：GB/T 16895.1-2008的封面

再看标准中有关接地系统中文字符号的意义：

零线中性线地线有什么不一样（火线零线地线）(6)

图6：有关低压配电网接地系统符号文字的意义

4.关于TN-C接地系统

现在，我们来看看GB/T 16895.1-2008定义的TN-C接地系统：

零线中性线地线有什么不一样（火线零线地线）(7)

图7：国家标准定义的TN-C接地系统

我们先看图7左侧电力变压器三相绕组，我们看到三相绕组的中性线直接系统接地，然后引出。正由于中性线的起始端采取了系统接地，故接地极处就是全系统的零电位参考点。

注意1：TN-C的第一个字母T表示电力变压器中性线直接接地，构成系统接地或者工作接地。

注意2：TN-C的第二个字母N表示用电设备的外壳不直接接地，而是与来自电源的保护线连接。

注意3：TN-C的第三个字母C表示保护线就是PEN零线。

注意4：由此可知，低压配电网接地系统既包括系统接地，也包括保护接地，两者缺一不可。

在这里，我们看到了题主关心的中性线，它其实就是变压器三相绕组的公共线。

我们设A、B和C三相电流分别为 Iasin⁡ωtI_a\sin\omega t 、 Ibsin⁡(ωt 2π/3)I_b\sin(\omega t 2\pi/3) 和 Icsin⁡(ωt 4π/3)I_c\sin(\omega t 4\pi/3) ，则中性线总线的电流为三者之和，即：

In=Iasin⁡ωt Ibsin⁡(ωt 2π/3) Icsin⁡(ωt 4π/3)I_n=I_a\sin\omega t I_b\sin(\omega t 2\pi/3) I_c\sin(\omega t 4\pi/3)

若Ia=Ib=Ic，因为 sin⁡ωt sin⁡(ωt 2π/3) sin⁡(ωt 4π/3)=0\sin\omega t \sin(\omega t 2\pi/3) \sin(\omega t 4\pi/3)=0 ，故知In=0。

若Ia≠Ib≠Ic，则中性线电流In当然不等于零。中性线电流实际上反映的就是三相不平衡电流。

对于中性线支线，也即单相回路，则相线电流与中性线电流大小相等方向相反。

注意5：对于TN-C接地系统来说，三条相线L1、L2和L3的俗称就是三相火线，而接了地的保护中性线PEN俗称就是零线。

我们注意看图7的负载，零线PEN直接接到负载的外壳上，再从外壳引零线到电源输入端。这说明一个很重要的道理：零线的保护功能优先于它的中性线功能。

注意6：由于零线具有保护线的功能，因此零线不得接入任何开关，也不得进保险丝，以此避免零线断裂。这是强制性国家标准GB50054《低压配电设计规范》规定的，是电气工作者们的应知应会。

注意7：TN-C接地系统中，只能使用1P和3P开关，不得使用2P和4P开关。

我们设想如果零线断裂，断裂点后部的零线会因为三相不平衡的原因发生电位漂移，其电压最高可达相电压。由于用电设备外壳保护接零，于是断裂点后部的用电设备金属外壳可能出现较高电压，对人体产生伤害。

我们看下图：

零线中性线地线有什么不一样（火线零线地线）(8)

图8：含有错误的居家配电TN-C接地系统线路图

我们仔细看图8。图中的配电箱主进线断路器QF1采用了双极的2P开关，零线引入到QF1的一极中，这是错误的。

其次，馈电回路中安装了漏电保护器RCD，我们看到RCD的零序电流互感器同时穿过火线和零线。当用电设备中发生漏电时，由于火线电流与零线电流大小相等方向相反，RCD无法测得漏电电流，当然也无法执行保护。不过，对于人体触摸带电体而发生的电击时，由于电击电流经过大地返回到零线的重复接地处，RCD的零序电流互感器能测得人体的电击电流，并驱动馈电断路器QF2执行保护跳闸措施。

至此，中性线与零线的异同处，题主应当已经明白了。

强调一下：由于零线断线后断裂点后部的零线会出现较高电压，因此带来安全隐患，故TN-C系统不得使用在油库、机场港口、医院、移动基站等处。城市居民小区也很少使用，只有在老旧小区或者农村才能见到。因此，TN-C接地系统并不常见，零线其实是很稀罕的，一般人很难见到。

我们平常见到的是中性线N，不是零线PEN！

5.关于TN-S接地系统

我们看下图：

零线中性线地线有什么不一样（火线零线地线）(9)