零線并非不帶電,只是在三條相線電流平衡時候,流過零線的電流矢量和為零而已。實際上工廠的里邊很多場合用電,往往只用了三條相線,比如一些三相異步電機,并沒有另外接零線,而是直接外殼接地,的確是用大地來替代零線了,但是民用電是不允許這樣使用的,主要是太危險了。
零線地線本一家
在電廠那邊,發(fā)電機是三相的,輸出三組相差120度的交流電壓,發(fā)電機是星形接法,所以會有中性點,理論上如果這三相電壓和負載絕對平衡,三條相線完全可以輪流成為工作回來,讓負載進行正常用電工作。但是這個世界上沒有絕對一致的東西,所以三條相線之間肯定會有電流不平衡,引起把中性點利用起來,從中點引出來的線是中性線,把這條中性線引到負載那邊去,讓不平衡的電流通過這條中性線流回來,避免三相不平衡燒掉發(fā)電系統(tǒng),供電裝置和用電負載已經用電線路。
這條中性線,一般要發(fā)電廠那邊接入大地中,主要是考慮到發(fā)電機和變壓器之類的,都是固定在大地上的,如果不接地,萬一一條相線碰地了,而漏電流不大,發(fā)電設備依然正常運行,這樣人是站在大地上的,如果有人觸摸到發(fā)電或者用電設備,將會形成回路電到人了。接地了以后,在變壓器變電過程中,也可以避免相電壓超過某個范圍值從而燒掉設備。另外還可以避免雷擊和靜電問題引起的設備絕緣擊穿,適當時候自動釋放電荷到大地里邊去。
中性線在發(fā)電廠這邊接地后,還從中性線本身單獨引出了一條n線和一條pe線,這條n線就是我們常說的零線,用來引導不平衡的相電流作用,所以零線是參加工作的,零線是不能再次接入大地的。而pe線純粹是為了考慮安全保護作用的,地線pe可以反復在一些地方接入大地里邊去,這樣讓它看起來更加牢靠一點。這種接法,就是tn-s供電系統(tǒng),也是給我們民用供電的三相五線制,三條相線,一條零線n和一條地線pe。
為什么要把零線和地線分開來給居民供電呢,主要是可以安裝漏電保護之類的裝置,而漏電保護可以用來保護用電人的生命安全和設備安全。漏電保護裝置是利用零線和火(相)線電流矢量和為零來判斷是否有人觸電或者設備漏電的,也就是火線流入的電流要等于零線流出的電流才是正常的用電狀態(tài)。比如有人碰到火線了,火線會從人體流過一部分電流,進入大地,然后回到了發(fā)電廠的中性點形成回路,這樣火線和零線的電流矢量和不再為零,所以漏電保護會跳閘,從而保護了人的生命安全。如果把零線也接地了,或者使用大地來做零線,漏電保護裝置將無法正常工作,也就無法保護到人身安全了。所以tn-s(或者tn-c-s)是不能把零線接地的,否則三相五線制將無法正常供電,也失去了安全設計的意義。
還有一種供電系統(tǒng),就tn-c系統(tǒng),三相四線制,零線和地線是一條線,這種一般使用在工廠用電場合,這樣零線和地線合并了,成本的確是下降了不少。如上邊所說的,工廠很多三相用電負載,往往都不拉零線到負載這邊,而只是讓負載接大地,這樣是可以省了不少錢。但是工廠里邊用電的,往往都是經過培訓后的電工,比如作業(yè)時候他們都要穿電工鞋,往往都是兩個人以上的人一起作業(yè),碰上危險也可以互相照應。
實際上工廠使用三相四線制,不僅僅是出于省線省錢的考慮,而是考慮到很多用電負載諧波非常高,漏電流非常大,根本沒有辦法安裝民用那種漏電保護裝置,比如變頻器使用了漏電保護,會整天跳閘,無法正常工作。