中性线(N线)是否需要重复接地，接零保护与接地保护分别是什么

关于中性线是否允许重复接地，应依据国家标准GB50054《低压配电系统设计规范》的要求执行。该标准概念性较强，理解难度较大。个人观点是：IT系统和TT系统的中性线不应重复接地。TN-C系统的保护中性线(PEN)应重复接地。TN-S系统的中性线(N)不应重复接地；特别是中性线(N)和保护线(PE)在分开后，绝对禁止重复接地；但PE保护线是可以且应当多次重复接地的。

中性线(N线)是否需要重复接地，接零保护与接地保护分别是什么

下面就此进行探析：

一、TT接地系统分析

电源变压器中性点进行工作接地，用电设备的外露可导电部分直接接地构成保护接地，即构成典型的TT接地系统。TT系统接线图如下图所示：

在TT系统中，当中性线(N线)发生断裂后，N线电位会上升。但由于TT系统的用电设备外壳不与中性线(N线)连接，N线电位上升并不会直接影响用电安全。因此，TT系统适用于存在爆炸与火灾隐患等危险性场所，具有优势；同时，TT系统也主要用于低压用户，即未装备配电变压器、从外部引入低压电源的小型用户，以及户外不便实施等电位联结的供电系统（如路灯）。

TT系统的故障电流主要通过地网返回电源，能显著降低漏电设备上的故障电压，但通常难以将其降低到安全范围内。因此，采用TT系统必须装设剩余电流动作保护器(RCD)（系统包含A、B、C、N四根线）。

为什么TT系统的中性线(N线)不能重复接地？

如果在TT系统中将中性线(N线)的中间某处（例如在电机附近）再次进行接地，那么当相线与电机外壳发生短路（碰壳）时，短路电流会选择阻抗较小的路径（即通过重复接地点）流回中性点。这将导致RCD无法检测到剩余电流差而拒动。如上图所示，在TT系统中，N线离开电源工作接地点后，设备的保护接地是独立引出的，因此中性线(N线)不应再次重复接地。

TT系统的特点是电力系统中性点直接接地，用电设备的外露可导电部分采用各自独立的保护接地(PE)。在低压供电线路为TT制并使用四芯电缆的场所（如低压公共场所供电及农村小负荷电网等），由于各自的保护接地(PE)线互不连通，其电磁兼容性(EMC)表现较好。

二、IT接地系统分析

IT系统是指电源中性点不接地（或通过高阻抗接地），用电设备外露可导电部分直接接地的系统。IT系统可以引出中性线(N线)，但IEC强烈建议不设置中性线(N线)。因为如果设置了中性线(N线)，在IT系统中N线任何一点发生接地故障，该系统将不再是IT系统。IT系统接线图如下图所示：

三、TN-C接地系统分析

在TN-C系统中，将保护线(PE)和中性线(N)的功能合并，由一根称为保护中性线(PEN)的导体同时承担两者的功能。故障电流通过PEN线流回电源，其值通常较大，因此TN-C属于大电流接地系统。在民用配电领域，已基本不允许采用TN-C系统。TN-C系统接线图如下图所示：

为什么TN-C系统的PEN线应重复接地？

在三相四线制(TN-C)供电方式中，当三相负载不平衡且低压电网的PEN线过长、阻抗过大时，PEN线上将有零序电流通过，使其带有一定电位，这对安全运行不利。在PEN线断线（俗称“断零”）的特殊情况下，断线点后方的单相设备和所有采用保护接零的设备外壳将产生危险电压，危及人身安全。

该系统的缺点在于：靠近电源中性点的PEN线断线后，其后部的PEN线电位会升高，设备外壳若发生碰壳故障将带电。若PEN线较长，其本身存在一定的阻抗。若三相电压不对称，也会导致设备外壳带电。因此，TN-C系统的PEN线必须重复接地。

重复接地的作用在于：当相线对设备外壳形成短路（碰壳）时，PEN线上的短路电流通常较大，重复接地有助于快速疏导短路电流。可直接利用过电流保护装置（熔断器或断路器）配合实现保护。

在TN-C系统中，PEN线兼具中性线(N)和保护线(PE)的功能（现行规范已不再使用“零线”这一称谓），因此其保护方式既是保护接地，也是保护接零。如上所述，若N线离开工作接地后是以PEN线形式引出（即TN-C系统），则必须如下图所示进行重复接地。

为什么在TN-C系统主干线上安装RCD作用有限？

TN-C系统并非完全不能安装RCD，而是安装后作用有限。主要原因在于设备的外壳通过PEN线接至电源中性点，而非独立接地。

假设电机的A相与外壳发生短路（碰壳），短路电流从A相流出，经PEN线流回电源中性点，流经RCD互感器的进出电流大小相等、方向相反，互感器磁通抵消，RCD检测不到剩余电流，因此不会动作。

若在TN-C系统主干线上使用RCD（漏电断路器），PEN线在RCD下游的所有重复接地必须拆除，否则RCD将无法合闸。此外，PEN线在任何情况下都不得断开。因此，实践中，PEN线只能在RCD电源侧进行重复接地。

四、TN-S接地系统分析

TN-S系统最显著的特征是中性线(N)与保护线(PE)在系统中性点分开后，不能再有任何电气连接（包括重复接地）。一旦此条件被破坏，TN-S系统便不再成立。在TN-S系统中，中性线(N)和保护线(PE)从电源端中性点开始完全分开，此系统常被称为三相五线制系统。TN-S系统接线图如下图所示：

注意：上图中的设备外壳必须连接到PE线，不应单独直接接地。而PE线作为保护线，应保持有效的接地状态，因此应进行多次重复接地。

在TN-S系统配电线路中，其工作零线(N)与保护线(PE)分开，电气设备的金属外壳接在保护线(PE)上，属于三相五线制系统。正常情况下，PE线上没有电流通过，不会对接在PE线上的其他设备产生电磁干扰。该系统适用于环境条件差、爆炸危险性较大或安全要求较高的场所。

在三相五线制(TN-S)系统中，N线和公共保护线(PE)线是分开的。PE线正常情况下电位为零（或接近地电位），所有设备的外露可导电部分均与公共PE线连接。其优点在于：公共PE线在正常情况下无电流流过，不参与供电回路，主要起保护操作人员人身安全和抗干扰的作用。因此，不会对接在PE线上的其他设备造成电磁干扰；当N线断线时，也不会影响接在PE线上设备的防间接接触电保护功能，安全性更高。

五、TN-C-S接地系统分析

TN-C-S系统是TN-C系统和TN-S系统的结合形式。在该系统中，从电源引出的一段采用TN-C系统。通常此段线路中不连接用电设备，仅起传输电能的作用。在靠近用电负荷的某一点处，将PEN线分开形成独立的N线和PE线。从这一点开始，系统相当于TN-S系统。重复接地的布置，应分别遵循TN-C段和TN-S段的相应要求。TN-C-S系统接线图如下图所示：

TN-C-S系统可以降低设备外壳的对地电压（该电压大小取决于负载不平衡程度及线路长度），但不能完全消除此电压。因此要求负载不平衡电流不宜过大，并且在PE线上应作重复接地。同时要求：

PE线在任何情况下都不能穿过RCD（进入其检测回路），因为线路末端的RCD动作会使前级RCD跳闸，造成大范围停电。

除在电源总箱处必须将PE线与N线（实为PEN线）连接外，其他各分配电箱处均不得将N线和PE线相连接。

PE线上禁止安装开关和熔断器。

实际上，TN-C-S系统是TN-C系统的一种变通应用。当三相电力变压器工作接地良好且三相负载比较平衡时，TN-C-S系统在施工用电实践中效果尚可。但是，在三相负载不平衡，且建筑施工工地设有专用电力变压器时，应采用TN-S方式供电系统；新颁布的建筑临时用电规范对此已作为强制性要求进行了明确规定。

六、保护接地方式应用分析与注意事项

在三相系统中，若错误地以接地保护替代接零保护、或在同一系统中混用两种保护方式，都会对安全用电构成极大危害。必须根据系统类型明确选择接地或接零的保护方案。分析如下：

1.IT系统保护接地方式应用分析

IT系统是一种特殊的电力系统接地方式。IT系统禁止采用接零保护（即设备外壳接中性线）。IT系统的电源中性点不接地（或通过高阻抗接地），系统本身不引出中性线(N线)。若强行引出中性线(N线)并用于接零保护，将破坏IT系统的绝缘监视功能，导致系统退化为TN或TT系统。低压配电设计规范明确规定：IT系统必须采用独立的保护接地(PE)，禁止将设备外露可导电部分连接至中性线。

当发生单相接地故障时，IT系统的故障电流极小（仅通过系统对地分布电容形成回路），系统可继续运行。若错误采用接零保护，故障电流将通过中性线形成低阻路径，可能引发故障电流大幅升高，丧失IT系统供电连续性的优势；同时，中性线电位抬升会导致设备外壳带电，可能引发二次接地故障形成相间短路。

常见误区包括：

(1)“IT系统不需要接地”：事实是IT系统设备外壳必须可靠独立接地，只是系统电源侧中性点不接地。

(2)“IT系统更安全，可随意接触带电体”：事实是虽然单点接地故障时接触电压较低（通常＜50V），但若发生两点异相接地故障仍可能致命。

(3)“IT系统可替代UPS”：事实是IT系统仅保证第一次接地故障时不断电，无法应对电源中断故障。

因此，在采用IT系统的工程实践中，必须：

配套安装绝缘监视装置(IMD)和故障定位系统。

配电线路需采用全绝缘电缆（如YJV型），避免使用金属护套电缆（除非特殊处理）。

每季度检测接地电阻值。每月进行绝缘监视装置功能测试。

建立完善的故障应急响应预案。

在医疗2类场所（手术室、ICU等）：需设置局部等电位联结(LEB)；医用IT系统隔离变压器容量≤10kVA；配置残余电流监视器(RCM)。

2.TT系统保护接地方式应用分析

TT系统能有效实现接地保护，是低压配电网络中常见的供电系统。其特点是电源中性点接地，用户设备的外露可导电部分采用独立于电源接地的保护接地。TT系统的接地保护主要通过剩余电流动作保护器(RCD)来实现。

在设计和选择电气系统时，需充分考虑接地保护方案，通过合理配置RCD并维护良好的接地系统，确保人身和设备安全。在TT系统中：

电源中性点接地。

用户设备的金属外壳需独立接地，以防止漏电或接地故障时造成触电危险。

TT系统不适合将中性线(N线)直接用于保护接零，因为在设备发生故障时，保护接地和中性线的作用是分离的。

TT系统因采用独立接地，故障时不会波及其他设备，安全性较高。但要求接地系统良好，若接地电阻过大，RCD可能无法有效动作。这也是TT系统要求采用RCD（动作电流≤30mA）的原因之一。否则，用电设备外壳可能长期存在高达110V的对地电压，对人体极为不安全。

结论：

（1）保护接地主要应用于电源中性点不接地或不直接接地的电网中(IT系统)。其保护原理是利用并联电路中低阻值的保护接地电阻对高阻值的人体电阻产生强分流作用。

（2）保护接地也可应用于TT系统（如农村公用低压电力网），但必须配合RCD保护装置，并且需要良好的保护接地电阻（阻值足够低）。在保护接地中，若保护接地电阻值大于电源中性点接地电阻值，设备外壳所带电压将更高，这是非常危险的。因此，接地电阻的阻值是决定保护效果的关键因素！

3.TN系统保护接地方式应用分析

TN系统采用接零保护，而不应采用保护接地。在TN系统中，电源中性点直接接地，电气设备的外露可导电部分通过保护导体（PEN线或PE线）与电源中性点相连。其目的是在设备发生漏电（碰壳）时，能迅速形成单相短路，触发保护装置动作切断电源，保障人身安全。

在中性点直接接地的TN系统中：

电气设备正常工作时，中性线(N线)不带电（或电位接近地），由于外壳通过保护导体接至中性点，人体触摸设备外壳并无危险。

当设备发生“碰壳”故障时，金属外壳将相线与保护导体（最终至中性点）直接接通，单相接地故障转变为单相短路。短路电流足以使线路上的熔断器或其他过电流保护装置动作，切断电源。这是一种有效的安全保护措施（保护接零）。

但是，当PEN线发生“断零”故障时，若设备外壳发生碰壳，在保护装置动作切断电源前，如果有人接触该设备外壳，通过等效电路分析（欧姆定律）可知人体可能承受高达约147V的电压（Ub=147V），此时极其危险。

通过分析可知，保护接零的有效性依赖于线路短路保护装置能否在碰壳短路故障发生后灵敏、迅速地动作切断电源（在故障发生至保护动作的时间间隔内）。因此，结论：在中性点直接接地的配电系统中，只能采用保护接零；若采用保护接地，则不能有效防止人身触电事故的发生。

保护接零注意事项：

(1)零线（PEN或N）至关重要：在保护接零系统中，一旦零线断开，断点后线路上的设备相当于失去保护（既无接零也无有效接地）。若断点后有设备外壳漏电，无法形成短路回路使熔断器熔断，不仅该设备外壳带电，断点后所有设备外壳都将存在接近电源相电压的对地电压，触电危险性极大扩大。

(2)中性点不接地的三相四线制系统禁用保护接零：在此类系统中，只能采用保护接地。若系统中任意一相发生接地，整个系统仍可运行，但大地与接地线等电位，导致接在零线上的用电设备外壳对地电压等于接地的相线从接地点到中性点的电压值，十分危险。

(3)重复接地的重要性：在采用保护接零的系统中，除在电源中性点进行工作接地外，还需沿零线走向在一定间隔距离及终端进行重复接地。重复接地的作用是：

当电气设备外壳漏电（碰壳）时，可降低其对地电压。

当零线断线时，可减轻触电危险程度。

虽然保护装置（熔断器/断路器）最终会切断电源，但在其动作前设备仍带电。重复接地可降低此危险期间设备外壳的对地电压。

(4)保护装置必须可靠灵敏：保护接零必须有可靠灵敏的短路保护装置配合。严禁用铜丝等金属材料代替符合要求的熔体，否则保护接零将失效。

(5)严禁混用：在同一系统中，不能将一部分设备采用保护接地而另一部分设备采用保护接零。

(6)工作接地可靠，连接规范：

工作接地装置必须可靠，接地电阻值必须符合规范要求。

所有电气设备的保护接零线应以并联方式接在电源零线（PEN或PE）上，禁止串联。

连接必须用螺栓压紧，牢固可靠，接触良好。

在零线（PEN或N）上，禁止安装熔断器和单独的开关。

七、接地与接零保护混用的危害分析

严禁部分设备采用保护接地来代替保护接零，造成保护接地和保护接零混用或错接。如下图所示：

当某一采用保护接地的设备发生绝缘损坏（相线碰壳）时，故障电流Id通过该设备的接地电阻Rd流回电源。此时，零线电位将升高至Id*Rd。于是，所有采用保护接零的设备外壳上就产生了等于零线对地电压的危险电压（约为Id*Rd），严重威胁人身安全。

上图清晰表明：在同一母线供电的线路中，保护接地和保护接零绝对不可混用。即不可把一部分电气设备接零，而将另一部分电气设备接地。

但是，保护接地（更准确地说，在TN系统中是保护导体PE/PEN的重复接地）是允许且必要的：

(1)TN系统线路完好时，重复接地可以降低发生碰壳故障时所有被保护设备金属外壳的对地电压，减轻保护装置动作前触电的危险性。

(2)PEN线重复接地可以降低断线点后方发生碰壳故障时PE线的对地电压，减轻触电事故的严重程度。

(3)应设置重复接地的关键节点：架空线路干线长度超过200m的分支线终端及沿线路每1km处；线路引入车间或大型建筑物的第一面配电装置处（进线处）；采用金属管配线时，金属管与保护导体连接后；同杆架设的高低压架空线路的共同敷设段的两端。

(4)重复接地电阻要求：当电源工作接地电阻允许值不超过4Ω时，每一重复接地电阻不得超过10Ω；当电源工作接地电阻允许值不超过10Ω时，重复接地电阻不得超过30Ω，但重复接地点数量不得少于3处。