这个问题涉及到几个知识点:电器的金属外壳、要线、地线,扩展的知识点有:两类接地、TN-C和TN-C-S接地系统、人身安全防护等等。我们来一解答。首先,我们来认识一下什么叫做接地,什么叫做工作接地,什么叫做保护接地。
接 地:指的是供电网为了获得要电位,以及用于保护人身安全,而将电源线的某点或者用电设备的外壳接大地。
工作接地:指的是将电力变压器(方便起见且不讨论发电机)的中性线Q直接接地,使得中性线获得大地的零电位。
保护接地:指的是将用电设备的外露导电部分(也即题主所指的电器的金属外壳)接地,用于保护人身安全。
我们来看国际标准IEC60364《建筑物接地系统》中,有关TN-C的解释。注意,在这里T的意思是电源的中性点接地Q,N是用电设备的外露导电部分接地。
TN-C接地系统分析:
我们来仔细看上图。
图中的左上角,我们看到了电力变压器。电力变压器三个绕组的公共端就是中性点,它引出的线被称为N线。我们看到N线在图中的最左下侧接地。很明显,这里的接地就是工作接地,也就是TN-C这个名称中“T”的含义。
从N线接地点开始,往右的中性线被称为保护中性线,符号是PEN。注意PE放在前面,说明它的任务以保护为优先,中性线的任务次之。我们再看变压器的低压绕组的出口处,引出了四条线,分别是三条相线和PEN线。这四条线的符号是L1、L2、L3和PEN。
注意到PEN线在这里再次接地,图中称为重复接地
重复接地的位置在低压配电柜进线回路处,其目的是将变压器与开关柜之间的架空线受到雷击后在PEN线上出现的巨大雷电电流提供泄放通道,同时也为低压开关柜的外壳做好接地保护。
在这里,有许多专门技术。
在配电室内,重复接地的导线其实是一条环绕室内的扁钢,它的一端接地,而所有的配电设备的外壳都与这条扁钢连接。这种措施叫做等电位联结
我们看下图:
注意图中的右侧,黄色的部分就是低压开关柜,虚线部分是它的外壳,我们看到外壳与等电位联结直接相连。同时,我们还看到在图的右下角有1套所内的用电设备,它们的外壳也与等电位联结相连。
用电设备的外壳,在很多情况下都是用金属材料制作而成,以增加外壳的强度。这种金属外壳具有导电性,因此被称为用电设备的外露导电部分。在上图中,我们看到负载1和负载2的外露导电部分都接地。
建立等电位联结,这样做有什么好处呢?
设想雷电击中了飞机,假定飞机内一切电子设备都正常,而且发动机也无恙,飞机仍然能正常飞行,那么坐在飞机中的乘客会怎样呢?答案是:什么感觉也没有。
原因很简单:飞机的外壳是良导体,飞机内任何一点的电位被飞机的外壳的等电位作用给拉平了,飞机的外壳实现了等电位联结。
这就是等电位联结的意义。显见,等电位联结的用途是保护配电室内操作人员的安全。
我们再看TN-C的负载侧。我们看到有两台用电设备连接在三相导线上。
请特别注意PEN线,我们看到PEN线首先接到负载用电设备的外露导电部分上,然后再引至电器的N线端子上,以实现中性线的功能。这再一次说明,PEN线的功能以接地为首要任务。
现在,我们给出一个重要定义:零线就是PEN线,零线的全称是保护中性线。
TN-C接地系统一个致命的毛病,就是PEN线不能断路。一旦断路,由于后续负载的三相阻抗不一定相等,因此断点后部的PEN线电压会上升,严重时会上升到相电压,这足以致命,还会引起电气火灾。
这也是TN-C接地系统严禁使用在煤矿、油库、石化行业等具有爆炸性场所的原因。也因为这个原因,TN-C系统现在已经很少使用了。
为了解决这个问题,IEC60364还给出了另外两个方案,就是TN-S和TN-C-S。由于TN-S中没有零线,因而我们以TN-C-S接地系统来讨论。以下是IEC60364中的TN-C-S说明:
注意看:
01 --我们发现PEN线的中间分开为两条,一条是N线,一条是PE线。在分开处,需要再次重复接地。
02 --从PEN的分开点做一条垂直线,线的左边符合TN-C接地系统,线的右边符合TN-S接地系统。这也是它被称为TN-C-S接地系统的原因。
03 --在TN-C侧,PEN线首先要引到用电设备的外露导电部分,然后再引至N线端子。由此体现了PEN线的保护优先;在TN-C-S的TN-S侧,PE线和N线各自独立地引至相应端子,其中PE线直接引至用电设备的外露导电部分。
04 --TN-C-STN-C侧可满足三相不平衡载的用电需求,而TN-C-S的TN-S侧则用于三相平衡负载
05 --从TN-C-S的TN-S侧用电设备处往上看电源,我们无法区分全配电网的接地系统是TN-S还是TN-C-S。这一点很重要,它体现了接地系统的完备性。
06 --按IEC60364的定义,被称为“线”的导体指的是正常运行时有电流流过的导电部分。因此,TN-C接地系统和TN-S、TN-C-S均为三相四线制其中PE线不被称为线,因为它在正常运行状态下是没有电流流过的。
IEC60364不承认我们中国人创造的称呼TN-S和TN-C-S为三相五线制
事实上,从前面的讨论中我们也看出,零线这个称谓很不规范,因此在国家标准中,我们已经看不到零线这个名词。建议网友们从此摒弃零线的说法,代之以PEN,由此实现与国标和IEC标准接轨。
下图是实际的接线。
图中建筑物沿墙有一圈被称为MEB的接地体,MEB与建筑物的钢筋相连实现接地。在电源入户前,PEN线首先与MEB相接(注意入户前PEN与MEB之间的横线),然后分开为PE线和N线。
IEC60364规定,从MEB接地之后,PE线和N线不得再次合并。也就是说,PE线与N线之间必须绝缘。
这种接线方法,就是我们千家万户居民用电的接线方法。只不过,居家配电是单相电源而已。
这里只有PEN线被称为零线,之后的PE线和N线都不是零线。
那么负载如何接线呢?
以三角插座为例。三角插座的左和右分别是N线和相线(火线),上部就是PE线。所有用电设备的外壳都与PE线直接相连,以此实现人身安全防护。
需要特别指出:TN-C-S接地系统中,PE线是可以再次重复接地的,而且愿意接地多少次都可以。但不得把PE线与N线合并。
有时,我们利用这个特点,在用电设备处构建一个局部的等电位联结,以此实现局部的人身安全的防护。这在工业现场、建筑工地、公用工程和家装行业,都有很广泛的应用。
END

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目 录
章 总则
条 [立法宗旨]
[业主]
[物业服务企业]
第二条 [物业管理定义]
[物业管理]
[物业管理的基本內容]
第三条 [选择物业服务企业的方式]
[公开、公平、公正原則]
[物业管理的类别]
第四条 [物业管理发展的途径]
第五条 [物业管理的监管机关]
[物业管理监管机构]
[地方一级物业管理监管机构]