零線地線的原理是什么?系統(tǒng)接地的意義
我們先來看圖1：

圖1中還未出現(xiàn)零線，只有三條相線L1/L2/L3，以及三條相線的中性線N。三條相線對N線的電壓均為220V，相線之間的電壓則為380V。
交流電壓的表達式為：

交流電流的表達式為：

請注意，當三相平衡時，中性線總線上的電壓和電流有如下特性：

在圖1中，具有此特性的只有標注了N字樣的中性線總線，而中性線支線是不具有此特性的。
對于中性線支線來說，流過中性線的電流與相線電流大小相等方向相反。
我們再來看圖1。圖1中的中性線發(fā)生了斷裂，于是在斷裂點的前方，中性線的電壓依舊為零，但斷裂點的后方若三相平衡時，它的電壓為零；但若三相不平衡，則斷裂點后方的中性線電壓會上升，最高會升到相電壓。
事實上，只要三相不平衡，盡管中性線并未斷裂，中性線的電壓也會上升。
我們看圖2和圖3：

在圖2中，變壓器的中性點做了接地，此接地在國家標準和規(guī)范中，被稱為系統(tǒng)接地。注意，這里的接地符號是接大地的意思。
系統(tǒng)接地的意義有兩個：
第一個意義：系統(tǒng)接地使得變壓器的中性線的電位被強制性地鉗制在大地的零點位。
第二個意義：給系統(tǒng)的接地電流提供了一條通道。
值得注意的是：圖2中的N線因為有了工作接地，所以它的符號也變了，變成PEN，也就是通常所說的零線。
零線，它的準確名稱是保護中性線。在這里，保護優(yōu)先于中性線功能。
通過前面的論述我們已經(jīng)知道，若零線斷裂，由于零線具有中性線功能，所以斷裂點后部的零線電壓可能會上升。
事實上，零線斷裂點后部的由電壓完全由下式?jīng)Q定：

可以看出，如果


和

各不相同，則三相電壓就不平衡，零線電壓

當然也不等于零。
同理，我們可以看到零線斷裂點后部的電流也與三相不平衡有關(guān)。
再看圖3，我們發(fā)現(xiàn)零線PEN中采取多點接地的方法，以避免出現(xiàn)零線斷裂點后部電壓上升的情況。
注意，圖2對應的接地系統(tǒng)叫做TN-C，而圖3對應的接地系統(tǒng)叫做TN-C-S。
我們來看圖4：

圖4中，變壓器中性點接地，而用電設(shè)備的外殼直接接地。
正常運行時，我們看到，用電設(shè)備的外殼根本就不會有任何電流流過。
現(xiàn)在，我們來分析L3相對用電設(shè)備的外殼發(fā)生碰殼事故的情況。
我們首先遇見的是外殼接地電阻有多大這個基礎(chǔ)參數(shù)。在國家標準GB50054《低壓配電設(shè)計規(guī)范》中，把外殼接地后的電阻以及地網(wǎng)電阻合并叫做接地極電阻，并規(guī)定它的值不得大于4歐。但在工程上，一般認為接地極電阻為0.8歐。
其次，我們需要知道零線電纜的電阻是多少。這個值可以根據(jù)具體線路參數(shù)來考慮。方便起見，不妨先規(guī)定這條零線電纜的長度是100米，電纜芯線截面是16平方毫米，它的工作溫度是30攝氏度，則它的電阻為：

有了這兩個數(shù)據(jù)，我們就可以來進行實際計算了。
我們看圖4的下圖，我們發(fā)現(xiàn)當L3相對用電設(shè)備的外殼短路時，零線中有電流流過，地網(wǎng)中也有電流流過。
注意到零線電阻和地網(wǎng)電阻其實是并聯(lián)的，按照中學的電學物理知識，我們知道并聯(lián)電路的電流與電阻的阻值成反比，也即：

由此推得：

由上面的公式可以看到，地網(wǎng)電流與零線電阻和地網(wǎng)電阻的比值有關(guān)。我們把接地極電阻按4歐取值，把具體參數(shù)代入，得到地網(wǎng)電流為：

即便我們按工程慣例接地極電阻取為0.8歐，得到地網(wǎng)電流為：

也就是說，地網(wǎng)電流只相當于零線電流的3%~15%而已！我們?nèi)橹虚g值，則地網(wǎng)電流只有零線電流的6%。

現(xiàn)在，我來提個問題：
用電設(shè)備的外殼發(fā)生碰殼故障后，地網(wǎng)電流如此之小，與零線電流相比，幾乎可以忽略不計，那么用電設(shè)備的外殼帶電將長期存在。如此一來，必然會出現(xiàn)人身傷害事故。