在有漏電保護器的情況下，地線還有用么?

01-02

現在電錶好像都有漏電保護功能，一旦流入電流和流出電流不一樣[發生漏電時流入流出電流大小才會不同]，就會發生跳閘。不過漏電，如果有地線，如果有漏電保護，馬上會跳閘，但是如果沒有地線，只有人觸電後，才會跳閘
但是從跳閘保護的角度來看，地線好像沒啥用啊，大家如何看待地線這個問題呢？

題主的這個問題具有普遍性，就是沒有認清漏電開關與地線到底有何關係。

我來給大家科普一下。

首先，先給出結論：漏電保護器與地線是從屬的關係：有了地線，才具有安裝漏電保護器的可能；反過來，若沒有地線，安裝了漏電保護器毫無用處。

為了能夠明確其中的道理，我們從最簡單的直流電路開始談起，如下：

我們來看下圖：

圖1是直流電路，它有電源E，也有電源內阻r，還有外接的電阻箱R。注意到外接電阻箱R有一個金屬外殼。

我們設從電源E的正端流向電阻R的電流是I+，流出電阻R並返回電源的電流是I-。由於電路屬於串聯電路，因此這兩個電流大小相等，方向相反。我們令兩者之和為Id，於是有：

$I_{d}=I_{+}+I_{-}=0$ 。

例如，電池電壓為6V，它的內阻r=0.1歐，外電阻R=10歐，於是有：

$I=frac{E}{r+R} =frac{6}{0.1+10} approx 0.5941A$

我們令I+的方向為正方向，則有：

$I_{d}=I_{+}+I_{-}=0.5941+(-0.5941)=0$

我們來看圖2，它依然是直流電路。圖中把電阻箱的金屬外殼通過接地電阻Rg接到電源負極，也即接地。

當電源的正極未與電阻箱的外殼相接時，什麼事情也不會發生。

現在，我們讓電源正極引線與電阻箱外殼相接（以下簡稱碰殼事故）。仔細看圖，我們會發現接地電阻Rg其實是與負載電阻R並聯的。於是我們發現了一個關鍵現象：

$I_{+} =I_{g} +I_{-} Rightarrow I_{g}=I_{+} -I_{-}$

也就是說，此時的I+和I-雖然方向依然相反，但已經不再是大小相等了。

（提示：從現在開始，漏電電流就用它的標準符號Ig來描述了）。

由於Rg的值往往很小，因此Ig的值很大，近似於電源正負極之間的短路電流，因此在電路中需要配備熔斷器來保護。

注意1：由於圖2中的接地電流很大，近似等於電源短路電流，所以我們把這種接地系統叫做大電流接地系統。

注意2：大電流接地系統的線路保護依靠過電流保護裝置，即熔斷器或者斷路器。

我們來看圖3：圖3其實就是把圖1中的直流電源（電池）換成交流電源。與圖1一樣，我們也可以做出結論： $I_L$ 與 $I_N$ 大小相等方向相反。

我們令： $I_{L} =sqrt{2} Isin(omega t+phi )$ ，則 $I_{N} =sqrt{2} Isin(omega t+phi+180^{circ } )$ ，於是有：

$I_{g} =I_{L} +I_{N} =sqrt{2} Isin(omega t+phi )+sqrt{2} Isin(omega t+phi +180^{circ } )$

$=sqrt{2} I[sin(omega t+phi )-sin(omega t+phi )]=0$ 。

和圖2的結論一致，儘管是交流電流。

我們來看圖4：我們發現圖4與圖2類似，我們也可以推出完全類似的結論：

$I_g=I_L-I_N$ 。

由於正常狀態下， $I_L$ 與 $I_N$ 大小相等方向相反，故Ig=0；一旦發生電阻箱碰殼事故，則Ig不等於零，說明發生了漏電。

國家標準規定，Rg的值不得大於4歐，而一般狀態下Rg的值在0.2歐到0.8歐之間，因而接地電流很大，接近電源相線對零線的短路電流。也因此，它被稱為大電流接地系統。

前面說過，對於大電流接地系統，一般依靠電路前端的斷路器或者熔斷器來保護線路。

這種交流電路中的接地屬於TN-C、TN-S和TN-C-S接地系統。下圖是國際電工委員會IEC給出來的TN-C接地系統標準圖：

看，和我給出來的圖4何其相似。

不過，到目前為止，我們還沒有談到漏電保護器。我們馬上就要講到它了。

我們來看圖5：

圖5中，我們看到用電設備的外殼直接接地，碰殼事故的接地電流並沒有通過電源提供的N線返回電源，而是走地網再返回電源。

我們當然知道，地網的電阻Rg遠遠大於PEN線或者PE線的電阻。這是第一個問題。

其次，我們發現不知道該如何同時測量 $I_L$ 與 $I_N$ 。若不同時測量這兩個電流，我們就沒法得知兩個電流之差。這是第二個問題。

如何解決這兩個問題？

對於第二個問題，我們採用零序電流互感器來同時測量 $I_L$ 與 $I_N$ ，見下圖：

將圖6與圖5對照著看，立刻就明白了。

由於 $I_g=I_L-I_N$ ，且當 $I_L$ 與 $I_N$ 的值相等而方向相反時，兩者平衡，零序電流互感器沒有輸出；當 $I_L$ 與 $I_N$ 的值不相等時，Ig不等於零，於是零序電流互感器輸出到操動機構中，產生脫扣力驅動前端的斷路器執行跳閘操作。

這個裝置就叫做RCD，器件名稱是：漏電保護器或者剩餘電流保護器。

對於第一個問題，在IEC60364《接地系統》中規定，若電力變壓器的中性點直接接地，而用電設備的外殼也直接接地，兩者之間沒有導線連接，這種接地系統叫做TT。見下圖：

圖中我們看到了電力變壓器（左上側）的中性點直接接地，用電設備（中下）的外殼直接接地（PE線），兩個接地極依靠地網連接。

IEC規定，TT接地系統必須使用RCD。

至此，我們應當明白了：

（1）用電設備的外露導電部分（外殼）直接接地線PE；

（2）在上條得到滿足的條件下，使用RCD漏電保護器，就能在發生單相接地故障（用電設備的碰殼事故）時，RCD將驅動斷路器跳閘，以保護人身安全；

（3）對於TT系統，IEC和國家標準強制性地要求必須使用RCD。

現在，我給大家看一個很有趣的例子：

此圖是三相非同步電動機的控制原理圖。我曾經放到知乎上讓知友們查錯，結果大家都紛紛到控制部分去查，卻不知道主迴路中斷路器的過載保護與熱繼電器的過載保護重疊，所以錯誤在於斷路器不應當採用熱磁式而應當選用單磁式。

我們知道，電機不需要引入中性線，那麼電機的接地故障保護是否會有問題？

我們看到，主迴路中在偏下的位置有ELR的零序電流互感器以及它的測控裝置。ELR測量的是什麼呢？

我們來看下式： $I_{g} =(I_{a} +I_{b} +I_{c} )+I_{N}$ 。

等號右邊的第一項是三相不平衡電流，它與中性線電流大小相等方向相反。因此，測量三相不平衡電流，既可以讓三相同時穿過電流互感器來測量，也可以通過測量中性線電流來做判斷。

ELR的執行常閉觸點在103線和105線中間。當ELR執行脫扣後，接觸器線圈失電而釋放，電機將停止運行。

漏電流Ig就等於三相不平衡電流與中性線電流的相量和。

這一點，從本貼前面的單相迴路計算式也能看出。

對於電動機迴路來說不存在中性線電流，於是漏電流Ig就等於三相不平衡電流。

其實，電動機迴路的三相電流只是基本上平衡，會有一些偏差，並由此給出三相不平衡的門限值。如果出現大於門限值的三相不平衡，說明某繞組的絕緣存在問題，也即發生了漏電。

不過，電機的外殼必須接地，或者接PE線。否則，系統就無法測量出接地漏電流。

我們來看看斷路器內部是如何測量漏電流的。下圖摘自ABB的Emax樣本，顯示了接地故障G（漏電故障）保護的測量方法：

在這裡，我們看到斷路器內部同時測量了三相電流和N線電流，然後取它們的相量和作為漏電流的測量值。

事實上，漏電流也可以從電力變壓器中性點接地極的零序電流互感器測量值中得到，見下圖：

圖中有兩個G參數的測量通道，其一是後向通道的三相電流與N線電流的相量和，其二是前向通道的外部零序電流互感器測量值。

那麼在上述這種情況下，還需要系統地線嗎？答案是肯定的，事實上我們從圖中的PE線就能看出。如果沒有PE線（包括TN的PE和PEN，也包括TT的直接接地PE線），那麼就不會有漏電流，三相不平衡電流與中性線電流始終是平衡的。

知道這種情況下的接地系統是什麼？是IT。IT系統沒有系統接地，變壓器中性點通過高阻接地或者不接地。當發生單相接地後，IT系統還可以繼續運行2個小時。當然，發生了單相接地後，IT系統必須給出報警信息。

由於IT系統的分析超出本貼的討論範圍，故忽略。

最後的結論就是開頭的那句話：

漏電保護器與地線是從屬的關係：地線是安裝漏電保護器的充分條件。也就是說：安裝了漏電保護器，可以推斷系統中一定有地線；但反過來，若僅有地線，未安裝漏電保護器也行。事實上，在大電流接地系統TN下，可由普通開關的過電流保護裝置來執行線路的漏電保護。

知道原因是什麼？大電流接地系統下，漏電流已經被放大為相對N或者相對零的短路電流，故可以用過電流保護裝置來執行保護操作。

至於TT小電流接地的系統，必須安裝RCD，這是IEC和國標強制要求的！

提2個問題：

問題1：為何漏電保護器有30毫安的，有60毫安的，甚至還有100毫安的？它們的用途是什麼？

回答：

30毫安及其以下的漏電保護器用於人身安全防護，30毫安到100毫安中間的漏電保護器用於人身和消防兼顧的安全防護，100毫安以上的漏電保護器則用於消防防護。

問題2：漏電保護器的出線端標註了N和L字樣，分別代表中性線接線和相線接線。若兩者接反了，會有何種現象出現？

回答：

對於2P的斷路器問題不是很大，因為2P中都裝有脫扣器。

對於1P+N的斷路器則不行，因為這裡的「N"中沒有脫扣器，只起到隔離作用而已。若把相線接到」N"線，則發生短路時IP+N開關可能會發生拒動。

您猜對了嗎？

接地不止是防漏電，也是一個重要的參考電位【一般認為地線電勢為0】。

而且有些時候漏電不嚴重，不會觸發漏電保護。但是你摸一下還是會被電到。。。外殼接地可以有效解決這個問題

漏電保護裝置就是：如果漏電流達到一定值，就會跳閘，但是沒達到這個值，就不會跳閘，但是還是有電流的，所以這就得靠接地來泄流，如果沒有接地，外殼就會帶電，對人身安全有威脅。

為了安全，漏電流保護裝置跟接地都要。

金屬外殼的用電器都是三角插頭。不一定是出故障漏電的時候外殼才會帶電，因為用的交流電，外殼有可能產生感應電流。

關於第一句，請問有沒有人能解釋一下為啥小米筆記本電腦是兩相插頭？

1.防雷

2.只有接地，電器外殼一漏電時，漏保才能及時起作用

3.有漏保無地線，電器漏電時，人觸碰到電器外殼漏保雖然會起保護作用，但在觸碰的一瞬間，人還是會被電到一下下。

4.屏蔽電磁波干擾

有用。

某品牌筆記本，在沒有接地的時候，插上電源適配器外殼輕微麻手。

接地良好時，什麼事情也沒有。

因為有感應電。

這些電流不能致人死亡，也不會導致漏保跳閘。

但是影響使用啊。。。

有用！絕對有用！防雷擊！

空開和漏電保護器是有反應時間的，不是馬上斷開的

還有防雷

你裝漏電開關目的是什麼？

幹嘛要從跳閘角度去想而不是從人身安全形度去想地線問題？

從車子角度來說，失控時豈不是撞路人比撞電線杆這些硬東西更能保護車子？

真實案例，我們剛做好一個弱電櫃，然後大家都集中起來，然後通電測試，老師傅說；送電！

吧唧，一個姑娘從配電櫃後邊滾了出來，萬眾矚目，左手捏一根相線，右手捏一根零線，呈觸電狀捲縮起來，還瑟瑟發抖！

事後分析，柜子里有漏電保護器，測試功能正常，怎麼能觸電呢。就是因為柜子沒有接地，沒有觸發漏電保護，還有，讓送電的師父是個2B

漏電保護器不能反應變壓器二次側的漏電