零线，N线，中性线，地线有什么区别？

晨练跑步回来，打开手机知乎看到一封私信，内容是：“张老师您好！我们在给学生们上课时会讲到三相交流电，但零线、中性线和地线的概念很模糊，感觉有点说不清。期望张老师以中学知识为主来展开说明。谢谢！”这封信的最后就是本帖的网址。

看到此私信，无法知道这位老师是在职高还是普高任职，我也不想问。想到老师们的辛苦，尽管类似的问题我在知乎上回答过N遍，但也必须回答这个帖子。回答中想避开国家标准和技术规范是不可能的，我就简单概要性地讲解一番吧。

我们这就开始。

---

1.有关中性线N的基础知识

（1）中性线N的来源及中性线电流

我们看下图：

图1中，我们在左上侧看到了电力变压器的低压侧绕组，我们把三相分别标记为A相、B相和C相，三相绕组的公共点就是中性点N。我们用三条相线和中性线把电能引出，它们分别标记为L1、L2、L3和N，引出导线（电缆或者母线）的配色与图1中的颜色一致，具体见以下连接：

电气线路里面的红色，白色，绿色，黑色，黄色，黄白，蓝色……按照国家标准都是什么含义？

注意1：题主问及的中性线和N线本质上是一回事。

我们设三相电流分别是：

、

、

这里的 、 和 是三相交流电流的有效值， 是角频率，t是时间，我们看到三相交流电之间存在120°的相位差。一般地，交流电压或者交流电流的有效值用大写字母表示，交流电压或者交流电流的瞬时值用小写字母表示。

注意到中性线电流 等于三相电流 、 和 之和，也即：

，式1

如果三相负载的等效电阻（阻抗）相等，则 ，也即 ，代入式1可得：

，式2

式2中的正弦和 ，可在任何一本中学有关三角函数的基本公式中查得。

注意2：当三相负载平衡（相同）时，中性线N的电流 。

注意3：对于低压配电网来说，三相负载不平衡是常态，最多也只能做到基本平衡，因此中性线N会有一定的电流。又因为中性线自身存在分布电阻或者阻抗，故中性线N在正常运行时会有一定的电压，其值很小。

为了确保中性线N具有大地的零电位，在变压器低压侧中性点也即中性线起始处采取接大地措施，见下图：

与图1相比，中性线N的起始点采取了接地措施后其起始点具有了大地的零电位。此点又叫做系统接地或者工作接地，它构建了全配电网的零电位参考点。

注意4：系统接地使得中性线N起始点具有大地的零电位，但并不妨碍中性线电流的流通。由此可见，中性线的电流规律不能用欧姆定律来表述，要用基尔霍夫第二定律KVL来表述。

注意5：基尔霍夫第二定律KVL又叫做基尔霍夫电压定律，它的表达式是ΣU=0，意思就是全电路的电压的代数和等于零。为了计算电路中各点处的电压，必须定义零电位参考点。中性线的工作接地就是构建全电路的零电位参考点。

可见，弄清低压配电系统的系统接地或者工作接地非常重要，对理解中性线N的工作原理起到关键作用。

（2）如果中性线断裂，断裂点两侧的电压会发生何种变化？

我们看下图：

图3中的中性线N发生了断裂。断裂点左侧（电源侧）的中性线N电位依然保持在零电位附近，而断裂点右侧（负载侧）因为三相不平衡的原因，中性线电位会上升，最高可达相电压。

注意6：中性线断裂点后部的电位会上升，这一点很重要。

2.有关零线的基础知识以及TN-C接地系统

我们知道，若用电电器内部的导电结构与电器的金属外壳相碰或者漏电，人一旦触及电器的金属外壳就会发生电击。既然中性线N的电位在大地的零电位附近，我们可以把用电电器的金属外壳接到中性线上，以实现人身安全防护。

注意7：若用电电器的金属外壳接在中性线上，则此时的中性线具有了保护线功能。我们把具有保护线功能的中性线叫做保护中性线，其符号是PEN，俗称就是零线。对应地，三条相线叫做火线。用电电器金属外壳接零线叫做保护接零。

注意8：火线和零线的的称谓仅适用于TN-C接地系统。

注意9：接地系统由电源侧的系统接地和负载外壳的保护接地方式构成，两者缺一不可。

我们看下图：

图4中，我们看到了TN-C接地系统这个称谓。它来自国际标准IEC60364，还有国家标准GB/T 16895.1-2008《低压电气装置 第1部分：基本原则、一般特性评估和定义》。在这里，T表示系统接地或者工作接地，N表示用电设备的金属外壳不直接接地而是与来自电源的保护线相接，-C表示中性线与保护线是合体的。

下图是GB/T 16895.1-2008中的TN-C接地系统图：

我们已经知道零线是保护线与中性线的合体，且以保护功能为优先。由于零线断裂后其后部的电位会上升，使得所有保护接零的用电设备金属外壳均带电。为此，零线必须多点接地，且零线不得以任何理由断裂，不得进开关。

注意10：零线不得以任何理由断裂，不得进开关和保险丝。

注意11：在TN-C接地系统下由于零线不得断裂，故TN-C接地系统中只能使用单极（1P）和三极（3P）的开关，严禁使用两极（2P）和四极（4P）的开关，这是强制性国家标准GB50054《低压配电设计规范》规定的，是所有电气工作者们必须遵守的准则。

注意12：为了确保零线的零电位，零线必须多点重复接地。零线中的电流与零线电压无关，零线电流不遵循欧姆定律。

注意13：IEC和国家标准都规定，只有正常运行时有电流流过的线才算“线”。在正常运行条件下零线有电流流过，零线当然算“线”，故TN-C接地系统属于三相四线制。

由于TN-C接地系统存在许多问题，当前使用得越来越少，只有在农村和城市老小区才能看到。因此，TN-C接地系统和零线都是很稀罕的。

注意14：在TN-C接地系统单相回路的终端，火线和零线可同时进开关（熔断器开关或者断路器）。由于此时零线断裂后其后部不存在三相不平衡问题，不会发生保护接零的用电电器外壳带电现象，故在TN-C接地系统单相回路的终端允许切断零线。

事实上，在农村地区和城市老旧小区，注意14所描述的情况非常多见。

再次提醒：切断零线或者把零线进开关的做法只能出现在TN-C接地系统单相回路终端的配电线路中。

3.有关地线PE的基础知识和TN-S接地系统

我们看到TN-C接地系统中把保护线与中性线合并成为零线，其问题多多，故IEC60364又给出了地线PE与中性线N分开的方案，即TN-S接地系统。

我们看下图：

图6中，我们看到用电设备的外壳接地线PE，且PE是真正的地线，它不再具有中性线N功能。

作为对照，我们看看GB/T 16895.1-2008中的TN-S接地系统，如下：

图7中的黑色加粗文字是我添加的。

注意15：用电设备的金属外壳与地线PE连接，故地线PE不得以任何形式断开。国家标准中把地线PE不得断开叫做保护导体连续性。

注意16：TN-S接地系统中的中性线可以断开，故TN-S接地系统中可以使用1P、2P、3P和4P的开关。

注意17：TN-S接地系统中地线PE与中性线N分开后，不得再次合并。一旦合并，就会成为TN-C接地系统，某用电设备一旦发生单相接地故障，或者三相不平衡，则其它用电设备的外壳会带电。

注意18：因为线制中规定正常运行时有电流流过的线才算“线”，而地线PE在正常运行时是没有电流流过的，故地线PE不算“线”，可见TN-S接地系统的线制是三相四线制。人们常说TN-S是三相五线制是错误的，从IEC标准和国家标准中我们会发现根本就不存在三相五线制。

注意19：我们看到TN-S接地系统中有地线PE但没有零线PEN，在TN-C接地系统中有零线PEN但没有地线PE，故地线与零线是不可能共存的。

注意20：TN-S的安全性高于TN-C接地系统，故TN-S接地系统得到广泛使用。

注意21：国家标准GB/T 7251.1-2013《低压成套开关设备和控制设备 第1部分：总则》对PE线和中性线的线径有规定：

图8可供一般性施工选配中性线和保护线导线时参考。

4.TN-C和TN-S的综合——TN-C-S接地系统

我们看下图：

图9中，入户前的接地系统是TN-C，我们看到零线和火线引至入户处，零线重复接地后分开为中性线N和地线，随同相线（此时不再叫做火线）一同入户。在户内，我们看到了相线L、中性线N和地线PE，但没有零线PEN，故知：零线与地线是不可能同时出现的。

我们看国家标准GB/T 16895.1-2008中是如何定义TN-C-S接地系统的：

我们看到TN-C-S的前半部分是TN-C，后半部分是TN-S。零线PEN在重复接地后分开为中性线N和地线PE。由于TN-C部分少一根线，敷设成本相对较低，故TN-C-S接地系统得到广泛应用。

4.有关N线、中性线、地线、零线的总结

N线和中性线是一回事。

零线是中性线与地线的合体，且以保护为主。

地线，用于保护人身用电安全。

以下这几篇帖子供参考：

电工电气知识：中性点，中性线，零点，零线分别是什么？如何详细解释零线的工作原理？零线到底有没有电流？原理是什么？为什么回路电流走零线不走地线，而漏电流走地线不走零线，零线地线原理是什么？零线和中性线的区别是什么？家庭电路中为什么要将零线接地，不接地不会更安全么？

5.关于TN-C-S和TN-C接地系统下漏电保护和电击防护的问题

（1）当TN-C-S的“-S”系统中或者TN-S系统中发生漏电或者人体电击时，配电系统是如何实施保护的

我们看下图：

图11的左上方我们看到了火线L和零线PEN，入户前零线PEN再次重复接地，然后分开为中性线N和地线PE随同相线L（就是原先的火线，但必须改称为相线）一同入户。在户内，我们看到相线L和中性线N接入空气开关QF，接着穿过漏电保护器RCD的零序电流互感器，再被接至插座。插座中插入了用电设备。

在正常情况下，单相支路的相线电流与中性线电流大小相等方向相反，即 ，漏电保护器的零序电流互感器磁芯中不会出现感应磁通，漏电保护器RCD当然不会动作，用电设备处于正常运行状态。

以下关于漏电保护器工作原理的帖子供参考：

家里没有接地线装“漏电保护插座”能起到保护作用吗？一般家庭用电电路中，串联使用10个同样的漏电保护器，漏电保护的保险性会如何变化？

当用电设备内部发生单相接地故障时，其内部的相线与用电设备金属外壳故障性相接，故障电流Ig通过用电设备外壳所接地线PE返回电源。此时相线电流为 ，而中性线电流依然为原先的In，两者之差就是Ig，故在国家标准和技术规范中把漏电电流叫做剩余电流。剩余电流Ig将在漏电保护器的零序电流互感器磁芯中产生磁通，其副边绕组会出现感应电流。因为漏电产生的感应电流远远超过漏电保护器RCD的动作门限电流，漏电保护器RCD将动作，使得其前接控制开关QF跳闸开断线路。

与此同时，由于户外地线PE与中性线N合体为零线PEN，故此时的剩余电流近似等于相线对中性线的短路电流，空气开关QF亦会执行短路保护跳闸。

注意22：我们把单相接地故障电流被放大为近似单相短路电流的接地系统叫做大电流接地系统。事实上，TN-C、TN-S和TN-C-S都是大电流接地系统。

注意23：我们把因为漏电致使用电设备外壳带电而引发的人体电击叫做间接接触电击。我们看到，对于大电流接地系统，空气开关或者断路器能够在单相接地故障发生时就切断电路，避免人体触及带电外壳而被电击，由此实现了防患于未然。

我们再看图11，人体触及带电导线时会被电击，电击电流沿着地面和地网返回到户外的重复接地处。此时电击电流会在漏电保护器RCD的磁芯中产生磁通，漏电保护器因此而动作并驱动空气开关QF跳闸保护。

（2）当TN-C系统中发生漏电及人体电击时，配电系统又是如何实施保护的

我们看下图：

注意看图12，火线L和零线PEN直接入户了。由于零线不得进开关，故空气开关QF1是1P的。

当用电设备发生了单相接地故障时，火线在电器内部与金属外壳故障性相接。由于电器的外壳是保护接零的，故单相接地故障电流近似等于火线对零线的短路电流，空气开关QF1会执行保护跳闸。可见，这就是大电流接地系统的特征。

注意24：由于火线电流与零线电流在发生单相接地故障时两者亦相等，故漏电保护器RCD不会动作。可见，漏电保护器在TN-C接地系统中对于单相接地故障保护不起作用。

当人体触及带电体时，电击电流经过地面和地网返回到户外零线重复接地处，此时火线电流中含有人体电击电流，而零线电流依然只是电器的工作电流，两者的差值就是人体的电击电流。只要人体的电击电流大于30mA漏电保护器RCD的动作门限电流，则RCD将驱动前接空气开关QF1执行跳闸保护。

注意25：TN-C接地系统中漏电保护器不会对单相接地故障产生反应，但会对人体触电电击做出有效的反应，并执行保护。

关于人体电击反应以及电击防护的最基础原理可参阅国家标准GB/T 13870.1-2008《电流对人和家畜的效应 第1部分：通用部分》，对此国家标准的解析见以下帖子：

电压伤人还是电流伤人？

（3）结论

通过分析，我们看到同为TN系统，对于单相接地故障保护不管是TN-C还是TN-C-S，都依靠空气开关或者断路器来开断故障线路，且故障电流的路径也不同：TN-C走的是零线，TN-C-S的“-S”部分走的是地线，我们由此可见零线（保护中性线）与地线（保护线）功能不同，两者的属性亦不同。

零线——具有保护线功能的中性线。在实际使用中，零线不允许断开。在TN-C接地系统中用电设备的外壳可以采取保护接零措施。

地线——具有保护线功能的线。在实际使用中，地线不得断开，必须严格实现保护导体连续性。在TN-S、TN-C-S的“-S”中，用电设备的外壳接地线以实现保护接地措施。

注意26：对于TT和IT接地系统，用电设备的外壳采取直接接地措施。由于单相接地故障电流较小，TT和IT接地系统均属于小电流接地系统。IEC标准和国家标准都规定TT接地系统必须配套漏电保护器。

我们在图13中看到TT具有系统接地，在图14中看到IT不具有系统接地；我们在图13和图14中都看到TT和IT接地系统中的用电设备外壳直接接地。

对于人体电击防护，不管是TN-C还是TN-C-S系统，漏电保护器RCD均会执行保护，且与零线和地线毫无关系。

零线、中性线和地线，一定要结合接地系统把它们彻底弄清楚才好。

---

就写到这里吧。