“零线”和“地线”

前言： 2016年我写过一篇文章，内容是有关户用光伏系统对农村电网电压的影响，目前光伏系统导致农网过电压的现象基本上解决了，是因为各个逆变器厂家都调宽了电压范围。

光伏户用系统导致低压配电网出现问题或者故障的原因是多样性的，逆变器故障可以说是其中问题很小的一部分。

这张照片是EPC厂家提供给逆变器厂家的报告。大体内容是说，本来这个地方供电是正常的，上了4家户用光伏系统以后，供电系统不正常了，问题出在零线，零线电流过大。

后来经过检查，认为是供电系统在安装光伏系统以后出现了三线不平衡的问题，导致零线电流变大，出现故障。在切除2个光伏系统以后，零线电流变小;全部切除以后零线电流变为0，系统恢复正常。

零线和地线是很多故障的触发点，但是往往被会被忽视。

1.零线和地线

零线主要应用于工作回路，从变压器中性点接地后引出主干线。地线又称做避雷线，是用来将电流引入大地的导线;电气设备漏电或电压过高时，电流通过地线进入大地。

为了使交流电有很方便的动力转换功能，通常工业用电，三根正弦交流电。是三个频率相同、大小相等、相位(反映电流的方向大小) 相互差 120 度。通常我们将每一根这样的导线称为相线 (火线)，通常电力传输是以三相四线的方式，三相电的三根头称为相线，三相电的三根尾连接在一起称中性线也叫"零线"。叫零线的原因是三相平衡时刻中性线中没有电流通过，再就是它直接或间接的接到大地，跟大地电压也接近零。

地线是把设备或用电器的外壳可靠的连接大地的线路，是防止触电事故的良好方案.火线又称相线，它与零线共同组成供电回路。在低压电网中用三相四线制输送电力，其中有三根相线一根零线。为了保证用电安全，在用户使用区改为用三相五线制供电，这第五根线就是地线，它的一端是在用户区附近用金属导体深埋于地下，另一端与各用户的地线接点相连，起接地保护的作用。

通常情况下，零线在变压器中性点处与地线重复接地，起到双重保护作用。电压是两点间电位差，有了电压，电子就会在电线中流动形成电流。这就像水从高处向低处流动的道理是一样的，水在流动的过程中会做功，电在流动过程中也会做功。电流通过线径细、电阻大的导线时，会发生类似塞车的情况，导致发热。

零线总是与大地的电位相等 (但并不是说大地的电位就一定低)，火线与零线保持呈正弦振荡式的压差。因为人在自然状态下与大地是零电位差的，所以一般情况下，人接触零线是不会被电击的。用电器把外壳与地线连接(接地)就可以保护人不触电，就是这个原因。所以，

火线与零线接反，会埋下用电安全隐患，一般要严格区分。

在三相四线制中性线只有一处接地的供电方式下，零线起着消除中性点位移的重要作用，使各相电压保持平衡。三相中有一相发生断路故障时，只影响本相，其他两相电压仍保持不变，接在这两相上的电器设备仍能正常工作.但如果三相四线中的零线因故断开、三相负荷严重不平衡时，负荷中性点会发生严重偏移，它将向负荷大的那一相位移，造成负荷大的一相电压下降，而负荷小的相电压上升。

通常，负荷大的一相电压降低30～60 V，可使白炽灯发红，日光灯和家用电视不起动;而负荷小的一相的相电压可升高至300 V左右，大大超过了家用电器的额定电压，此时若保护熔丝不熔断，会使家用电器烧毁.我已经多次见过 线断线、接触不良等引起的家用电器烧毁事件。

2.零线的电流和截面积

我们常见到3*20+1*16mm这样的电缆符号，什么意思呢?3根20mm火线和一根16mm的零线。为什么这么做?因为三相平衡的系统，零线是没有电流的，或者电流很小。为了节约成本，零线的截面积会选的比较小--省铜。

但是这样做也有安全隐患。目前电力电子设备大量使用，这些设备主要指数字信息化设备、LED、节能灯、变频器、UPS、光伏逆变器等设备，这些设备所占的比例越来越大。比如光伏逆变器与传统的电感、电容、电阻性负荷相比，有显著的不同，传统电气负荷从交流电网吸取正弦波电流，在线路上释放大量的脉冲电流。而光伏逆变器直接向电网释放脉冲电流。

任何非正弦波的周期波形，都可以分解为若干不同频率、幅度的正弦波之和。频率最低的正弦波称为基波，频率较高的正弦波称为谐波成份，基波成份与谐波成份通称为频谱。理论分析和实验都表明，下图中所示的脉冲状电流包含了丰富的谐波成份，其中三次谐波成份最大。