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按字母分类 ：在有漏电保护器的情况下，接地线还有用么？
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在有漏电保护器的情况下，接地线还有用么？
现在电表好像都有漏电保护功能，一旦流入电流和流出电流不一样[发生漏电时流入流出电流大小才会不同]，就会发生跳闸。不过漏电，如果有地线，如果有漏电保护，马上会跳闸，但是如果没有地线，只有人触电后，才会跳闸但是从跳闸保护的角度来看，地线好像没啥用啊，大家如何看待地线这个问题呢？今天我们来谈谈这个问题：首先，先给出结论：漏电保护器与地线是从属的关系：有了地线，才具有安装漏电保护器的可能；反过来，若没有地线，安装了漏电保护器毫无用处。为了能够明确其中的道理，我们从最简单的直流电路开始谈起。图1是直流电路，它有电源E，也有电源内阻r，还有外接的电阻箱R。注意到外接电阻箱R有一个金属外壳。 我们设从电源E的正端流向电阻R的电流是I+，流出电阻R并返回电源的电流是I-。由于电路属于串联电路，因此这两个电流大小相等，方向相反。我们令两者之和为Id，于是有：例如，电池电压为6V，它的内阻r=0.1欧，外电阻R=10欧，于是有：我们令I+的方向为正方向，则有：我们来看图2，它依然是直流电路。图中把电阻箱的金属外壳通过接地电阻Rg接到电源负极，也即接地。当电源的正极未与电阻箱的外壳相接时，什么事情也不会发生。 现在，我们让电源正极引线与电阻箱外壳相接（以下简称碰壳事故）。仔细看图，我们会发现接地电阻Rg其实是与负载电阻R并联的。于是我们发现了一个关键现象：也就是说，此时的I+和I-虽然方向依然相反，但已经不再是大小相等了。（提示：从现在开始，漏电电流就用它的标准符号Ig来描述了）。由于Rg的值往往很小，因此Ig的值很大，近似于电源正负极之间的短路电流，因此在电路中需要配备熔断器来保护。注意1：由于图2中的接地电流很大，近似等于电源短路电流，所以我们把这种接地系统叫做大电流接地系统。注意2：大电流接地系统的线路保护依靠过电流保护装置，即熔断器或者断路器。我们来看图3：图3其实就是把图1中的直流电源（电池）换成交流电源。与图1一样，我们也可以做出结论：I_L 与I_N 大小相等方向相反。我们令：则于是有：和图2的结论一致，尽管是交流电流。我们来看图4：我们发现图4与图2类似，我们也可以推出完全类似的结论：由于正常状态下， 与 大小相等方向相反，故Ig=0；一旦发生电阻箱碰壳事故，则Ig不等于零，说明发生了漏电。 国家标准规定，Rg的值不得大于4欧，而一般状态下Rg的值在0.2欧到0.8欧之间，因而接地电流很大，接近电源相线对零线的短路电流。也因此，它被称为大电流接地系统。 前面说过，对于大电流接地系统，一般依靠电路前端的断路器或者熔断器来保护线路。 这种交流电路中的接地属于TN-C、TN-S和TN-C-S接地系统。下图是国际电工委员会IEC给出来的TN-C接地系统标准图：图5中，我们看到用电设备的外壳直接接地，碰壳事故的接地电流并没有通过电源提供的N线返回电源，而是走地网再返回电源。 我们当然知道，地网的电阻Rg远远大于PEN线或者PE线的电阻。这是第一个问题。 其次，我们发现不知道该如何同时测量I_L 与I_N。若不同时测量这两个电流，我们就没法得知两个电流之差。这是第二个问题。 如何解决这两个问题？ 对于第二个问题，我们采用零序电流互感器来同时测量 I_L 与I_N，见下图：将图6与图5对照着看，立刻就明白了。由于 I_g=I_L-I_N，且当I_L 与I_N 的值相等而方向相反时，两者平衡，零序电流互感器没有输出；当I_L 与I_N 的值不相等时，Ig不等于零，于是零序电流互感器输出到操动机构中，产生脱扣力驱动前端的断路器执行跳闸操作。这个装置就叫做RCD，器件名称是：漏电保护器或者剩余电流保护器。对于第一个问题，在IEC60364《接地系统》中规定，若电力变压器的中性点直接接地，而用电设备的外壳也直接接地，两者之间没有导线连接，这种接地系统叫做TT。见下图：图中我们看到了电力变压器（左上侧）的中性点直接接地，用电设备（中下）的外壳直接接地（PE线），两个接地极依靠地网连接。IEC规定，TT接地系统必须使用RCD。 至此，我们应当明白了：（1）用电设备的外露导电部分（外壳）直接接地线PE；（2）在上条得到满足的条件下，使用RCD漏电保护器，就能在发生单相接地故障（用电设备的碰壳事故）时，RCD将驱动断路器跳闸，以保护人身安全；（3）对于TT系统，IEC和国家标准强制性地要求必须使用RCD。我们在讲一个非常有趣的例子：我们看到，主回路中在偏下的位置有ELR的零序电流互感器以及它的测控装置。ELR测量的是什么呢？我们来看下式：等号右边的第一项是三相不平衡电流，它与中性线电流大小相等方向相反。因此，测量三相不平衡电流，既可以让三相同时穿过电流互感器来测量，也可以通过测量中性线电流来做判断。 ELR的执行常闭触点在103线和105线中间。当ELR执行脱扣后，接触器线圈失电而释放，电机将停止运行。漏电流Ig就等于三相不平衡电流与中性线电流的相量和。对于电动机回路来说不存在中性线电流，于是漏电流Ig就等于三相不平衡电流。 其实，电动机回路的三相电流只是基本上平衡，会有一些偏差，并由此给出三相不平衡的门限值。如果出现大于门限值的三相不平衡，说明某绕组的绝缘存在问题，也即发生了漏电。不过，电机的外壳必须接地，或者接PE线。否则，系统就无法测量出接地漏电流。我们来看看断路器内部是如何测量漏电流的。下图摘自ABB的Emax样本，显示了接地故障G（漏电故障）保护的测量方法：我们看到断路器内部同时测量了三相电流和N线电流，然后取它们的相量和作为漏电流的测量值。事实上，漏电流也可以从电力变压器中性点接地极的零序电流互感器测量值中得到，见下图：图中有两个G参数的测量通道，其一是后向通道的三相电流与N线电流的相量和，其二是前向通道的外部零序电流互感器测量值。那么在上述这种情况下，还需要系统地线吗？答案是肯定的，事实上我们从图中的PE线就能看出。如果没有PE线（包括TN的PE和PEN，也包括TT的直接接地PE线），那么就不会有漏电流，三相不平衡电流与中性线电流始终是平衡的。知道这种情况下的接地系统是什么？是IT。IT系统没有系统接地，变压器中性点通过高阻接地或者不接地。当发生单相接地后，IT系统还可以继续运行2个小时。当然，发生了单相接地后，IT系统必须给出报警信息。最后的结论就是开头的那句话：漏电保护器与地线是从属的关系：地线是安装漏电保护器的充分条件。也就是说：安装了漏电保护器，可以推断系统中一定有地线；但反过来，若仅有地线，未安装漏电保护器也行。事实上，在大电流接地系统TN下，可由普通开关的过电流保护装置来执行线路的漏电保护。 知道原因是什么？大电流接地系统下，漏电流已经被放大为相对N或者相对零的短路电流，故可以用过电流保护装置来执行保护操作。 至于TT小电流接地的系统，必须安装RCD，这是IEC和国标强制要求的！
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