请问地线和零线有什么区别？

这个问题许多人都弄不清，我来说说吧。

我们看题主的问题说明：“零线是在变压器处接地，地线是在使用设备处接地。感觉都是接地，好像没什么不同？”。实际情况是：TN-C系统的零线在变压器处工作接地，在配电网终端入户处重复接地；TN-S系统中没有零线，只有中性线和地线，两者在变压器处工作接地后分开不能再闭合。地线在配电网终端入户处需要再次重复接地。可见，零线与地线不可能同时出现，题主理解的“零线”应当是中性线，不是零线。

由此可见，题主的问题不仅仅只与零线和地线有关，还与低压配电网的接地系统以及间接防护措施有关。

我曾经问过我们小区电工同样的问题，小区电工回答说：“零线是工作零线、地线是接地零线”。我让电工仔细说它们之间的关系，电工一阵“如果……、但是……”之后说：“零线和地线的关系，tmd连我们老师都讲不清楚！”，笑！

以下我结合国家标准用初、高中的物理知识给大家说说吧。

先声明：如果不想深入了解问题背后的知识，就按小区电工的说法去理解即可，并就此退出。

我们这就开始。

1.有关零线和地线的几个相关知识点

这几个知识点包括：（1）电路的零电位参考点；（2）接地系统，工作接地和保护接地；（3）TN-C接地系统中的零线与火线，保护接零措施，TN-C接地系统中发生单相接地故障的线路保护方法；（4）TN-S接地系统中的中性线和地线，保护接地措施，TN-S接地系统中发生单相接地故障的线路保护方法。

以下我们就按此顺序来解析问题。

（1）电路的零电位参考点

我们看下图：

图1中的a图，我们看到了电源E，还有用电负荷以及连接导线。电源出口处的路端电压U加载在用电负荷的两端，产生了运行电流I。

我的问题是：电源的正极与负极的电位是多少？我们用欧姆定律仅仅知道用电负荷两端的电位差，但电位是多少我们无法定义。为何？因为我们没有定义线路中的零电位参考点。

图1中的b图，我们看到电源负极接大地，于是电源负极就成为电路的零电位参考点。

注意1：尽管b图中电源的负极接大地，但电源与大地不构成回路，故电源负极连接导线中的电流不受接地的影响，依然是原先的电流I。

我们再看下图：

与图1相比，图2中的电源换成交流电源e。同理，图2的a图中也无法判断线路各点的电位，而b图中电源的下侧接大地，于是电源下侧就是零电位。

注意2：图2的b图中的电流强度同样不受接地的影响。

注意3：图2的b图中的接地有专有名词，叫做系统接地或者工作接地，其目的就是构建电路的零电位点。

（2）直接防护与间接防护

在低压配电系统中，把人体直接接触到供配电设备导电装置叫做直接接触，把人体间接接触到供配电设备导电装置叫做间接接触。

直接接触的防护依靠隔离，例如配套隔板、隔离网、门板等等隔离措施。由于隔离物上存在各种安装孔和网孔，故国家标准用IP防护等级标准来定义这些孔和网孔。

间接接触指的是用电设备发生漏电时，用电设备的金属外壳带电，人体触及用电设备金属外壳后会被电击。间接接触的防护叫做间接防护，其原理就是让用电设备的金属外壳接大地，一旦发生漏电（单相接地故障）时，用电设备的金属外壳电压不至于上升过多。同时，若用电设备的外壳与来自电源的地线PE或者零线PEN直接搭接，则漏电故障电流会被放大为近似短路电流，线路中的过电流保护装置（断路器或者熔断器）会执行短路开断操作。如此一来，不等人体触及发生漏电故障的用电设备，系统已经把线路切断了，实现防触电故障为未然。

这就是间接防护的意义和价值。

（3）火线和零线

我们看下图：

我们先看图3的上图：图中交流电源电压有效值是220Vac。由于电源e未采取任何接地措施，故电源的A端和B端是平权的，没有任何区别。当用电设备内部发生电源碰壳漏电事故，外壳会带电，人触及用电设备外壳后会被电击。

我们再看图1的下图：我们看到交流电源的B端口接大地，我们把这种措施叫做工作接地或者系统接地，此时的B端口电位是大地的零电位，而A端口电位当然就是220V。

定义：我们把A端口叫做火线端口，把B端口叫做零线端口。A端口引出的线就是火线，B端口引出的线就是零线。

我们用万用表来测量B端口以及零线的对地电压，我们会发现此电压为零，也就是零线不带电。原因是什么？请大家仔细思考。

注意4：零线的起始点因为有工作接地，故零线的起始端的电位是零，但零线的电流不等于零。零线的电压和电流关系不遵循欧姆定律，遵循的是基尔霍夫第二定律（基尔霍夫电压定律KVL）。

由于零线的电位为零，我们把零线接到用电设备的外壳上，叫做保护接零，见图3右下侧。当用电设备内部发生漏电时，用电设备外壳的电压不会上升很多。同时，漏电电流近似等于火线对零线的短路电流，故线路中的开关QF会执行过电流（过载和短路）保护，断开线路。

注意5：正因为有了保护接零，使得漏电伊始时开关就执行跳闸保护，这种操作在国家标准和国际IEC标准中叫做间接防护。

注意6：在国家标准中把漏电电流近似等于短路电流的配电系统叫做大电流接地系统。TN接地系统就是大电流接地系统。

注意7：由于零线具有保护线功能，因此零线不得以任何形式断开，也不得进任何开关和保险丝。

注意7的结论很容易想到：如果我们在零线上安装开关，则用电设备处的保护接零等于虚设。若用电设备内部发生漏电其外壳带电，系统将无法侦测到故障状态，也无法执行开断操作，这将带来严重的事故及人身安全隐患。

注意8：国家标准中把保护线（也包括零线在内）的完整性叫做“保护导体连续性”。也就是说，保护导体（包括地线和零线）必须是完整的，不得出现任何形式的断口和间断点。

（3）中性线与地线

我们看下图：

图4与图3不同之处在于，电源下侧的B端工作接地后，线路被分为两条，其一是中性线N，其二是地线PE，零线已经不复存在。这里的火线也回归到它的准确名称——相线。

图4中的中性线N属于主电路的一部分，并流过工作电流i。因为中性线与保护线（地线PE）无关，中性线上可以安装开关，实现中性线的接通与开断。

图4中的地线PE属于保护线部分，它不得承载负荷电流，且正常工作时的电流等于零。为了确保保护线（地线）的零电位，保护线PE必须多点重复接地。保护线不得以任何理由断开，必须确保其连续性，见国家强制性标准GB50054《低压配电设计规范》。中性线N的颜色是蓝色或者淡蓝色，保护线PE的颜色是黄色和绿色相间。

注意9：中性线与地线分开后，中性线不得再次接地，也不得与地线再次合并。

图4中的用电设备内部发生漏电后，漏电故障电流沿着地线PE返回电源，其电流值近似等于相线对中性线的短路电流，故开关会执行过电流（过载和短路）保护跳闸，以确保实现人体的间接防护。

2.国家标准GB/T 16895.1-2008中各接地系统的零线和地线

我们看这部标准的封面，如下：

这部标准非常重要，它解析了低压配电网的接地系统。我们看到这部标准的年号是2008，之后都没有更新过，可见这部标准是基础性标准。

以下讨论中，我们就用“标准”来替代GB/T 16895.1-2008。

（1）标准中给出的有关接地系统符号字母的定义

注意10：文字符号第一个字母T的意思就是电力变压器中性点的工作接地（系统接地），第二个字母T表示用电设备保护接地，第二个字母N表示保护线来自电源。

（2）标准中的TN-C接地系统，有关零线的讨论

我们看标准中给出的图：

我们在图7的最左上侧看到了电力变压器低压侧三相绕组，三相绕组的公共点也即中性点在图5左下侧直接接地，这就是系统接地或者工作接地，其目的是为了全系统构建大地的零电位参考点。

我们看到，从工作接地点引出了一条线，此线的符号是PEN，它的大名叫做保护中性线，俗称就是零线。零线随同TN-C下的三条三相火线一同接到用电设备处，所以TN-C接地系统的线制是三相四线制。

注意11：国家标准和IEC标准对线制中的“线”有规定，这里的“线”指的是正常运行状态下有电流流过的线。因为零线在正常运行条件下有中性线电流流过，故零线属于“线”，而TN-C的线制是三相四线制。

我们看下图：

零线具有大地的零电位，因此它可以作为来自电源的保护线，这就是TN-C字符中第二个字母N的意义。我们看到，用电设备的外壳接到零线上，这叫做保护接零。

当用电设备内部发生漏电事故时，用电电器的金属外壳电位会上升。由于TN-C接地系统下的漏电故障电流近似等于火线对零线的短路电流，线路中的断路器或者熔断器会执行保护跳闸操作并开断线路，见下图：

注意12：TN-C接地系统属于大电流接地系统，它利用过电流保护装置（断路器及熔断器）执行漏电和单相接地故障线路保护，实现对人体的间接防护措施。

1）关于零线电流

我们设三相相线电流分别为：

、 、 ，

中性线电流 就是三者之相量和： 。

根据三角函数我们知道： 。如果三相电流的有效值 ，则中性线电流 。

在实际供电系统中，由于单相负荷很多，使得一级配电系统的主母线上的三相相线电流有效值不可能完全相等，三相负载很难做到完全平衡，故中性线总线上有一定的电流。

零线，我们已经知道它是保护中性线，也即具有保护线功能的中性线，因此在正常供电状态下三相系统的零线总线也会存在一定的电流值。

我们看下图：

图10中位于上侧的就是TN-C系统下的一级配电系统主母线，我们看到了三相火线主母线和零线PEN主母线。零线主母线的电流很难做到等于零，毕竟三相不平衡是常态。

我们在图10的右下方看到了居家配电系统，它是典型的单相回路。在这里，零线电流与火线电流大小相等方向相反。

2）零线必须多点重复接地，以确保零线的零电位

零线线路存在一定的电阻和阻抗，当零线电流流过零线时会产生线路压降，使得零线末端的电位会提升。为此，一般在配电设备入口处零线会重复接地，以实现零线末端也具有大地的零电位。

我们看下图：

图11中，我们看到零线总线发生了断裂，断裂点后部的零线因为三相不平衡的原因发生电压漂移，其电位最高可达相电压，又因为用电设备的外壳是接在零线上的，即保护接零，可想而知人体若接触到用电设备金属外壳会发生什么事！由此可知，TN-C系统中的零线不得已任何形式断开，也不得进开关，其道理就在于此。

（3）标准中的TN-S接地系统，有关地线PE的讨论

1）TN-S接地系统分析

我们看下图：

图12中的黑字注释是我添加的。

我们看到电力变压器的中性点实施了工作接地（系统接地），然后分开为中性线N和地线PE引出。

中性线N的任务当然就是履行它流通中性线电流的功能，显见它是主电路的一部分。由于供配电系统很难做到三相负载平衡，因此在正常运行条件下，中性线N也是有电流流过的。

我们看到地线PE在用电设备处被接到它们的金属外壳上，以实现保护接地的功能。由于地线的电位必须确保为大地的零电位，因此地线PE在配电网末端引入配电设备前必须重复接地，而且愿意接几次就接几次。

注意13:按国家标准和IEC标准的定义，TN-S的线制是三相四线制。许多电气工作者把TN-S叫做三相五线制是错误的。地线PE在正常运行条件下没有电流流过，它不是“线”。

当用电设备内部发生漏电故障（单相接地故障）时，由于用电设备的外壳是接地线PE的，而地线PE在电力变压器处与中性线接在一起，故漏电电流（单相接地故障电流）近似等于相线对中性线的短路电流，线路中的过电流保护装置会执行过电流（短路电流和过载电流）保护跳闸。具体见下图：

图12中的电流Ig就是漏电电流（单相接地故障电流）。我们看到沿着地线PE返回电源。

注意14：TN-S是大电流接地系统。

注意15：零线只存在于TN-C接地系统，在TN-S接地系统下不存在零线。也就是说：有零线PEN处不可能有地线PE，有地线PE处不可能有零线PEN。事实上，零线PEN与地线PE是互斥的关系。

请题主仔细看上述内容：这是一条本质的关系，告诉我们零线与地线不可能同时存在。

2）TN-S接地系统下的漏电保护（剩余电流保护）工作原理，注意此保护与地线PE的关系

我们设三条相线的电流分别为Ia、Ib和Ic，我们令 ，这里的电流Ip叫做三相不平衡电流。中性线电流In与三相不平衡电流Ip大小相等方向相反。可见，如果我们把三条相线和中性线N均穿过零序电流互感器铁芯，在正常情况下 ，故零序电流互感器的铁芯中不会出现磁通，零序电流互感器的二次回路当然不会有输出电流信号。

这里的零序电流互感器就是漏电保护器里的测量电流元件，见下图：

我们在图14左图中看到了漏电保护器RCD的零序电流互感器铁芯，并且三条相线和中性线电流均穿过铁芯。因为 ，故正常运行条件下漏电保护器不会动作。

我们看图14的右图，这里的A相在用电负荷内部发生漏电，产生了电流Ig。注意到用电设备的外壳是接地线PE的，故Ig沿着地线PE返回电源，此时的电流关系为：

，式1

我们把漏电电流Ig叫做剩余电流。

我们看到，在TN-S接地系统中若用电设备内部发生漏电，漏电保护器RCD能够测量出漏电电流也即剩余电流Ig，如果Ig的值超过漏电保护器的电流动作门限值，存在时间超过动作延迟时间，则漏电保护器会驱动前接断路器执行开断线路操作。

在这里，地线PE起到关键作用。

从前文我们已经知道，在TN-S接地系统中发生漏电故障，漏电故障电流会被放大为短路电流，线路中的过电流保护装置（断路器或者熔断器）会执行保护。在这里，我们看到漏电保护器也会执行保护。在实用中，因为漏电保护器动作延迟时间一般在0.1秒左右，而过电流保护装置的动作时间在0.015秒到0.05秒之间，故在TN-S接地系统中实际执行漏电保护的是过电流保护装置，而漏电保障装置更多用于防止人体电击伤害和防止电气火灾。

一般地：漏电保护动作门限电流在50mA以下用于人身电击防护，且大多取值为30mA；漏电保护动作门限电流在50~100mA时用于人身电击防护兼电气火灾防护；当漏电保护动作门限电流大于100mA时用于电气火灾防护。

关于30mA人体电击电流的来源，可参阅GB/T 13870.1-2008《电流对人和家畜的效应 第1部分：通用部分》这部标准，关键截图如下：

我们看到30mA电击电流是人体心肺受到严重伤害的边缘，具体可参阅以下链接：

注意16：我们常常说的36V安全电压不是人体的电击安全电压，而是供电电压，具体见GB/T 156-2017《标准电压》。人体的电击安全电压是50V，具体见GB/T 18379-2001《建筑物电气装置的电压区段》。此标准在以上第二个链接文档中有描述。

由此可见，当TN-S系统下用电设备内部轻微漏电时，只要剩余电流超过漏电保护器的动作门限电流（假定是30mA），漏电保护器当然就会会动作，这对于用电安全防护是很有意义的。

3）在TN-C接地系统中安装漏电保护器有何意义？

如果我们在TN-C接地系统中也安装漏电保护器，由于用电电器的金属外壳是接零线的，而零线是保护线PE与中性线N的合体，故不会出现剩余电流Ig，当用电设备内部发生漏电故障时漏电保护器不会动作，失去了漏电保护的意义。然而，当人体触电时，TN-C接地系统中的漏电保护器会动作。由此可见，在TN-C接地系统（有零线的系统）中安装漏电保护器也很有价值。

注意17：我们从图16中看到，流过人体的电击电流是从大地返回电源的，此时电击电流就是剩余电流，所以漏电保护器会动作。在这一点上，有零线没有地线的TN-C接地系统与没有零线有地线的TN-S接地系统是相同的。

注意18：当发生漏电时，由前所述可知，有零线没有地线的TN-C接地系统中安装的漏电保护器不会动作，而没有零线有地线的TN-S接地系统中安装的漏电保护器会动作。

以上两条注意，应当是零线与地线的最大区别吧。

（4）既有TN-C也有TN-S的TN-C-S接地系统中的零线与地线

我们看下图：

我们看到，TN-C-S在电力变压器处有工作接地，从工作接地处引出的是零线PEN。到了第二个用电负荷的前端，零线PEN分开为中性线N和地线PE，并随同相线一同接至用电设备。可见，TN-C-S的前段区域是TN-C接地系统，后段“-S”区域是TN-S接地系统。TN-C-S的TN-C段有零线但没有地线，TN-C-S的"-S“段没有零线但有地线，依然符合零线与地线不得共存的原则。

我们看居家配电系统，它是典型的TN-C-S：

我们在图18的左上侧看到了电力变压器，它的中性线工作接地。在居家配电户外的电度表箱处，零线重复接地，然后分开为地线PE、中性线N随同相线L（就是之前的火线）一同入户。

注意19：在户内，我们看到了三条线，分别为相线L、地线PE和中性线N，但没有零线。请务必不要把中性线理解为零线。

由于户内属于TN-S接地系统，没有零线只有地线，故可以安装漏电保护器。另外，中性线可以进开关，故户内的总进线断路器可以使用2P的。户内的地线必须确保”保护导体连续性“的原则，不得以任何形式断裂，也不得作为中性线使用。这一点很重要，它是确保我们家人生命安全的原则。

我们再次看到：有零线处没有地线，有地线处没有零线，零线与地线是互斥的。

3.几个与主题相关的问题解答

这些问题都是知友们提出来的，我挑选2个来回答。

（1）TN-S接地系统中的中性线N能再次接地吗？

答案是：绝对不可以。

我们看下图：

我们看到图19中的中性线在用电负荷3和用电负荷4直接重复接地，于是用电负荷1和用电负荷2这一段的接地系统本质上变成了TN-C，这一段的中性线实质上就是零线，后面的用电负荷3和用电负荷4的接地系统变成TN-C-S的"-S“，这一段的中性线依然是中性线。

注意到用电负荷1和用电负荷2其实是保护接零，由因为它们的地线PE是同一条，于是当用电负荷1或者用电负荷2发生漏电事故时，所有的用电负荷外壳均带电，造成事故扩大化，很可能会产生人体电击和设备损毁事故。

对比TN-C-S系统，如下：

我们看到图20左侧的一级配电系统属于TN-C，这里有零线PEN。在右侧二级配电系统的授电入口处，我们看到零线PEN重复接地，然后分开为中性线N和地线PE，随同三相相线进入二级配电系统，故二级配电系统属于TN-C-S的"-S"部分。

注意到左侧TN-C部分的用电负荷外壳是保护接零，右侧"-S"部分的用电负荷外壳是保护接地，这里的保护接零与保护接地是明确的，且不是同一根线，两者不会发生干扰。

对比图19，我们能清晰地看出这一点。

由此可知：TN-S的中性线在工作接地处与地线分离后，必须相互绝缘，并且中性线也不得再次接地。

（2）地线可以当中性线用吗？

答案是：绝对不可以。

地线PE若作为中性线使用，地线本体电阻会产生一定的电压，并加载在用电设备的外壳上。如果用电设备发生漏电，则地线电压有可能会超过50V电击安全电压，给用电安全带来隐患。

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我会根据评论区的评论，在这里给出解答。期望看到大家的评论哦，笑!

相信，能认真把帖子看完，应当就明白零线与地线之异同了。

就写到这里吧。

说明一下：本帖的内容是我的新书稿”电气知识之一千零一夜“电气知识原理篇”的摘录，此帖不能链接使用，请理解。