低壓供電系統中模擬設備漏電實訓

時慧喆 楊震王東

摘 要：介紹了居民日常生活用電所采用的供電系統的特點，讓學生了解相線、N線、PE線的作用，并使用HYAD-01安全用電技能實訓裝置進行實訓，通過實訓讓學生充分理解供電系統中PE線對于漏電保護所起的作用以及確保用電設備都裝有PE線且不能斷線的重要性。

關鍵詞：供電系統;模擬設備漏電;HYAD-01安全用電技能實訓裝置

0? ? 引言

我國居民用電或工業低壓電一般都采用TN-S供電系統，即通常所說的三相五線制，這種系統安全可靠[1-2]。三相五線制中保護零線（PE線）和工作零線（N線）嚴格分開鋪設，使用驗電器（電筆）就能分辨出來，但PE線和N線用電筆測試氖管都不會亮，使用萬用表測量相線和N線之間的電壓、相線和PE線之間的電壓都是220 V[3-5]。

1? ? TN-S系統特點

TN-S供電系統結構如圖1所示，PE線和N線分開，在供電系統正常運行時，PE線上沒有電流，但N線上可能會出現不平衡電流。PE線對地沒有電壓，用電設備外露可導電部分接在PE線上，并且嚴格要求PE線既不能斷線，也不能接入漏電保護裝置。在N線上不能有重復接地，而PE線可以重復接地，在TN-S供電系統中其他分支線路上也可以安裝漏電保護裝置。

2? ? 實訓目的

進一步了解TN-S系統的構成，觀測在TN-S系統中用電設備發生漏電時的現象。

3? ? 實訓設備

HYAD-01安全用電技能實訓裝置由實訓工作臺和實訓掛箱組成，實訓掛箱可以裝在實訓工作臺上，可以根據不同的實訓項目選擇不同的實訓掛箱來完成實訓內容。本實訓選用的功能單元如下：

（1）三相五線電源輸出單元。用于在實訓中向用電回路供電，可提供220 V、380 V兩種電壓等級。使用前應檢查急停旋鈕是否處在正常狀態;檢查保險座中的保險管是否有燒斷的情況，如果發現有保險管燒斷，應及時告知指導教師進行更換。

（2）實訓掛箱七模擬設備漏電單元。

（3）萬用表，連接導線若干。

4? ? 實訓內容

（1）根據圖2所示線路圖連接線路，步驟如下：

1）將220 V交流電從三相五線電源輸出單元（即TN-S系統）上接出;U、V、W三個相線端選其中一端連接到實訓掛箱七兩路模擬漏電設備模塊的L端，N端（電源零線端）連接到兩路模擬漏電設備模塊的N端。

2）斷開TN-S系統PE線到兩路模擬漏電設備模塊PE之間的導線，兩模擬漏電設備之間的接地保護PE仍然連接在一起，并在接地保護PE之間串聯一個萬用表測量電流。

（2）在供電系統與設備間保護接地斷線的情況下，當其中一個設備漏電時，觀察現象，步驟如下：

1）按下一模擬漏電設備上的按鈕，觀測設備外殼同時帶電的現象。

2）再按下另一模擬漏電設備上的按鈕，觀測設備外殼同時帶電的現象。

5? ? 地線在供電系統中的保護作用

在用電設備正常使用的情況下，PE線中沒有電流，一般家用電器都是三腳插頭，上面稍長一點的那個腳是PE線，如果把它去掉，家用電器也可以正常工作，但不能認為PE線在家用電器的插頭上是沒有作用的。這是因為如果缺少PE線，漏電保護裝置只能在發生人體觸電的時候才能切斷電源，如果是家用電器發生漏電事故，就無法自動切斷電源，這樣就會存在較大的安全隱患。

漏電保護裝置的原理如圖3所示，是靠檢測流入和流出它的電流是否相等來判斷是否有漏電的情況發生。流入的電流被稱為I入，流出的電流被稱為I出，當I入=I出時，漏電保護裝置不動作;當I入≠I出時，在它們的差值約為30 mA時漏電保護裝置0.1 s之內就會動作。不同漏電保護裝置的動作電流不同，正常情況下，家用電器絕緣良好，由于I入=I出，漏電保護裝置不會動作。

當絕緣損壞時，家用電器可能會發生碰殼事故，如果這時外殼與PE線牢固相連，漏出電流會通過PE線進入大地，這部分電流通過大地回流到上一級變壓器的中性點接地處形成回路;漏電保護裝置檢測到I入≠I出時，一旦超過整定值，就會迅速切斷電源，避免使用者接觸到帶電的外殼發生觸電危險。家用電器沒有PE線或PE線斷線，在絕緣沒有損壞的情況下，不會出現觸電風險;但當絕緣損壞時外殼帶電，但因沒有PE線或PE線斷線，不可能與上一級變壓器中性點接地形成回路，也就不能出現漏電電流，此時對于漏電保護裝置來說I入=I出，漏電保護裝置未檢測出家用電器外殼上已經帶電，因而不會動作切斷電源。

如果此時使用者接觸到家用電器外殼，外殼上的電流經過人體流入大地，回流到上一級變壓器中性點接地處，此時，漏電保護裝置檢測到電流I入≠I出，漏電保護開關將會在0.1 s之內動作切斷電源，避免使用者進一步受到漏電電流帶來的傷害。但是這種使漏電保護裝置動作的方式顯然是很不安全的，因為使用者已經觸電了。所以，如果民用建筑不安裝PE線或PE線斷線的話，當用電設備外殼帶電時，漏電保護裝置不動作，使用者將有觸電的風險。

6? ? 結語

本次實訓通過模擬低壓供電系統中的設備漏電，使學生了解在TN-S供電系統中，N線是變壓器中性點接地點所引出的工作零線，可維持三相不平衡負荷每相的電壓都相等，N線中偶爾有較小的電流出現;從建筑接地裝置中引出的PE線又稱作“保護零線”，雖然PE線中平時沒有電流，但它在整個供電系統中不可或缺，和漏電保護裝置相配合，當用電設備漏電時，可以及時切斷電源，讓使用者避免觸電，因此PE線要牢固連接、不能斷線。

[參考文獻]

[1] 安荷勝.低壓電網供配電接地系統簡介[J].內蒙古科技與經濟，2014（2）：98.

[2] 萬興弘.淺析低壓電網接地系統與安全保護[J].低壓電器，1998（2）：53-54.

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[4] 李寧.低壓電網中的接地類型與供電系統[J].電子測試，2017（24）：81.

[5] 李樹堅.中壓電網系統的中性點接地方式[J].電氣時代，2004（6）：98-99.

收稿日期：2020-03-30

作者簡介：時慧喆（1990—），男，山東萊陽人，工程師，主要從事安全用電、電工實訓方面的教學研究工作。