一端接相线，另一端用铁棍接地，这样做的问题在于…

今天给大家带来的是张老师在知乎上的一个互动贴：

问题如下：

一端接火线，另一端直接用铁管子插地里，电器就可以运转了。可这样电路是开路，并没有流回到发电厂，为什么电流可以流动呢？

回答：

首先，我们的住家都属于低压配电网的终端，因此配电网的电源是三相电力变压器，不是发电厂。这一点一定要明确。

我们来看下图：

这张图是有关低压配电网接地系统的最权威解释，它出现在IEC60364（低压配电网接地系统系列标准）中。此图经常被引用。我来解释一下：

图中左上侧就是电力变压器的三相绕组，最上面的是L1相（A相），下来是L2相（B相），下面的是L3相（C相）。注意到三相绕组的左侧是它们的公共端，公共端就近接地，叫做系统接地，然后以PEN的形式引出。

注意，PEN线的PE表示地线，N表示中性线，合并后的PEN线有一个大名鼎鼎的名字，叫做零线。

三条相线连同零线一起引向住户，在住家附近的总配电箱（电表箱）处，PEN线再次重复接地。

从这里开始有两种方案：

第一方案：把零线分开为N线和PE线，连同一条相线入户，这样入户线有三条。此种低压配电接地系统叫做TN-C-S。

第二方案：把零线连同一条相线入户，这样入户线有两条。此种低压配电接地系统叫做TN-C。

从题主的说明看，所讨论的是第二个方案。

我们看下图：

图中，我们看到了L1、L2、L3和PEN构成的配电线路。

我们先看右边的居家配电系统2：

配电系统2，我们看到相线L3和零线PEN均引入居家中，并且相线电流Ip等于零线电流Ipen，但方向相反。

再看居家配电系统1，它的相线被引入家中，而零线PEN却未引，在自家附近的地上敲入一支铁棍，再把自家的零线接到铁棍上。如此一来，从铁棍开始一直到零线重复接地处，返回的零线电流Ipen必须要走大地，再从最近的重复接地处返回到零线总线，再返回电源变压器中性点。

这样会带来两个问题：

第一：此时的铁棍叫做接地极。如果接地极的接地效果不好，则等效于在重复接地处与自家之间接了一个较大的电阻。根据基尔霍夫第二定律，我们很容易想到，电源电压分为两部分，其一是居家电器的总电压降，第二就是接地电阻的电压降。也即：

U=Uj+Ud

这里的U就是电源电源，Uj是家里的电压，Ud是接地处的电压。

注意到居家配电系统2的U=Uj，没有Ud。

当零线电流流过接地处时，Ud的值会随着电流变大而变大。电源电压U不变，其结果必然招致家里的电压Uj会偏低。并且耗电量越大，电压Uj就越低。

国家标准规定：接地极的电阻不得大于4欧，但一般取值0.8欧。对应地，一条零线导线的电阻应当不会超过0.1欧。可想而知这处接地会带来多大的压降。

第二：铁棍接地如果没做好，接地电压Ud会上升。当接地电压超过IEC60364规定的50V接地安全电压后，就会对人体产生伤害。这是很危险的。

这条铁棍打入地下，它的表面要涂漆不是，不涂漆也不是，所以这根铁棍因为腐蚀问题一定用不久，到了最后，上述这两个问题同时出现，结果可想而知。

由此看来，这样做的目的是为了省一根线，但带来的后果却很不好。

正确的做法是：不要省这根线，同时把铁棍作为就近的重复接地体，引三根线入户。如此一来，事实上又回到了第一方案。

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