现场电工必读：接零保护工作原理

TN系统的电源中性点是直接接地的，一般把大地电位规定为零，中性点接地后，电源中性线的电位即为零，从中性点引出的导线就是中性线，电位也为零，因此，也称中性线为零线。电气设备正常情况下不带电的外露可导电部分与电源中性线可靠地连接称为保护接零。

零线的作用有四方面：第一是用来通过单相负载的工作电流；第二是用来通过三相电路中的不平衡电流；第三是使不平衡的三相负载的相电压保持对称；第四是将设备的金属外壳与零线相连，可防止人体间接触电。通常把起到前三个作用的零线叫作工作零线，用符号N表示。起防止触电作用的称为保护线。为了区分，保护线通常记作PE线。有些情况下，工作零线与保护线合二为一，同时具有工作零线和保护线两种功能，这时这条导线就称为保护零线，用PEN表示。规范要求基建施工现场应做到保护零线和工作零线单独敷设，也就是工程上常说的实行“三相五线制”。

1.接零保护原理

接零保护与接地保护原理不同，适用场合也不同。保护接零的主要作用是借助接零线线路使设备漏电形成单相短路，促使线路上的保护装置迅速动作；接零保护原理图如图9-7所示，由于用电设备金属外壳与电力系统零线做了良好连接，当一相线路发生绝缘破损相线碰壳时，由于相线直接与零线短接，会在故障相产生非常大的短路电流，足以使得电源处的熔断器熔断或低压断路器跳闸，切断电源达到保护人身安全的目的。但必须指出的是，从设备“碰壳”短路发生到短路电流使保护装置动作切断电源，这是需要一定的时间或者说有所延迟的，在这段时间内触及漏电设备外壳的人体也是要承受相电压的，是有触电危险的，故保护接零的有效性在于线路发生故障时，保护装置动作的灵敏性。这也就是为什么要求施工现场需安装漏电保护器的原因。

接零保护与接地保护适用场合不同，前者适用于中性点直接接地的低压电网，不接地电网不必采用接零保护；而接地保护适用场合为一般的低压中性点不接地的电网，也能用于高压不接地的电网之中。选用时要注意各自的适用范围，合理选用。另外一个要注意的是，在同一种类型的配电系统中不可两种保护混用。

图9-7 接零保护工作原理示意图

2.TN系统的接零保护

TN系统是应用得最广泛的一种供电系统，在380/220V低压配电系统中应用广泛，由于其电源的中性点直接接地，负载设备的外露导电部分必须采用接零保护。根据中性线和保护线的设置不同，TN系统又分为TN-C系统、TN-S系统和TN-C-S系统。

（1）TN-C系统 就是比较老旧的系统，俗称“三相四线制系统”。在该系统中，工作零线（N线）和保护线（PE线）合二为一成为共用的PEN线，这种供电系统是改造和淘汰的系统，因其安全性差，新规范中已经禁止使用。在TN-C系统中，由于PEN线既充当保护线又充当工作零线，当三相负载不对称时，该PEN线中是有工作电流的。一旦PEN线断开时，断线点后的设备外壳上，就有可能因负载中性点的偏移出现危险高压，造成触电事故，如图9-8所示，所以施工现场禁止使用。

图9-8 PEN线断线将使得后续电路出现高电压

（2）TN-S系统 TN-S系统中由于N线和PE线各自独立，工作时PE线中没有电流，N线断开只会影响设备工作，不会像TN-C系统中那样出现危险的高压，因而是安全可靠的，这也是规范所要求施工现场必须采用的。TN-S接零保护系统如图9-9所示。

对于TN-S系统接零保护要遵守下列规则：①保护线（PE线）严禁安装任何开关和熔断器；②PE线作为接零保护的专用线不能用于其他用途；③除了在工作接地线或总配电箱电源侧从零线引出处，在任何地方不得与工作零线（N线）有电气连接；④PE线的截面面积应不小于工作零线（N线）的截面面积，同时必须满足机械强度要求；⑤保护零线的统一标志为绿/黄双色线，不得错用其他颜色导线代替。

图9-9 TN-S接零保护系统(www.xing528.com)

（3）TN-C-S系统中的接零保护 如果施工现场不是使用专用变压器供电，电源从外部引入时有可能需要采用TN-C-S系统，如图9-10所示。电源线引入时N线与PE线起始是合一的，从某一位置开始（一般在工地总配电箱处）分开，应注意N线与PE线分开后不允许再合并。这样可以加强施工现场内的用电安全性，也称局部三相五线制。

图9-10 TN-C-S接零保护系统

3.重复接地

根据JGJ46—2005《施工现场临时用电安全技术规范》规定，施工工地供电系统必须采用TN-S接零保护系统。并且规定，在TN-S系统中，除在中性点做工作接地外，还必须在PE线上一处或多处重复接地。重复接地的要求规定：保护零线除必须在配电室或总配电箱处做重复接地外，还必须在配电线路的中间和末端处重复接地。即在施工现场内，重复接地装置不应少于三处，每一处重复接地装置的接地电阻值应不大于10Ω。

重复接地的作用有以下几个方面：

（1）可以有效降低漏电设备的对地电压 如前所述，在发生碰壳短路至保护装置动作之前的这段时间内，设备外壳是带电的，外壳上对地电压即短路电流在零线上产生的电压降。显然，PE线越长，导线电阻越大，相应的漏电设备外壳上的电压也就越高，如果操作人员触碰到漏电的部分，有可能电压会超出安全电压，有触电危险。没有重复接地时，漏电发生时机壳上电压情况和触电危险性示意图如图9-11所示。如果按规范多点重复接地，则实际上的作用就是将PE线分成多段，一旦发生碰壳事故时，对应的PE线段较短，电阻相对较小，可以有效降低漏电设备对地电压。

（2）可以有效防范PE断线带来的危险 从上面介绍可知，保护接零的主要原理是，当设备发生一相漏电碰壳时，借助接零线线路人为形成单相短路，使得线路中的漏电保护装置跳闸切断电源。如果PE线断开，碰壳的导线就与人体直接形成了漏电流通路，就失去了触电防护。如图9-12所示为一相漏电碰壳情况，由于PE线发生断线，相线和人体、中性点接地电阻就形成了串联回路。由于人体电阻远远高于接地电阻R₀，相电压大部分加在人体上，这会发生严重触电事故的。因此，重复接地可以给后续电路部分带来安全保障。

图9-11 无重复接地时的接零保护

图9-12 无重复接地PE断线示意图

（3）重复接地可以缩短碰壳短路故障持续的时间 由于重复接地、工作接地和零线是并联的，所以当线路发生碰壳短路故障时，由于重复接地提供的并联作用使得总的电阻减小，因此，在一相电压一定的情况下，会增大单相接地短路电流，加速线路保护装置的动作，缩短了故障持续时间。

这就是为什么规范JGJ46—2005中规定除了必须采用TN-S系统之外，还需要做好重复接地，只有按照规范操作，才能最大可能避免触电事故带来的伤害。