低压供电系统中模拟设备漏电实训

时慧喆 杨震王东

摘 要：介绍了居民日常生活用电所采用的供电系统的特点，让学生了解相线、N线、PE线的作用，并使用HYAD-01安全用电技能实训装置进行实训，通过实训让学生充分理解供电系统中PE线对于漏电保护所起的作用以及确保用电设备都装有PE线且不能断线的重要性。

关键词：供电系统;模拟设备漏电;HYAD-01安全用電技能实训装置

0    引言

我国居民用电或工业低压电一般都采用TN-S供电系统，即通常所说的三相五线制，这种系统安全可靠[1-2]。三相五线制中保护零线（PE线）和工作零线（N线）严格分开铺设，使用验电器（电笔）就能分辨出来，但PE线和N线用电笔测试氖管都不会亮，使用万用表测量相线和N线之间的电压、相线和PE线之间的电压都是220 V[3-5]。

1    TN-S系统特点

TN-S供电系统结构如图1所示，PE线和N线分开，在供电系统正常运行时，PE线上没有电流，但N线上可能会出现不平衡电流。PE线对地没有电压，用电设备外露可导电部分接在PE线上，并且严格要求PE线既不能断线，也不能接入漏电保护装置。在N线上不能有重复接地，而PE线可以重复接地，在TN-S供电系统中其他分支线路上也可以安装漏电保护装置。

2    实训目的

进一步了解TN-S系统的构成，观测在TN-S系统中用电设备发生漏电时的现象。

3    实训设备

HYAD-01安全用电技能实训装置由实训工作台和实训挂箱组成，实训挂箱可以装在实训工作台上，可以根据不同的实训项目选择不同的实训挂箱来完成实训内容。本实训选用的功能单元如下：

（1）三相五线电源输出单元。用于在实训中向用电回路供电，可提供220 V、380 V两种电压等级。使用前应检查急停旋钮是否处在正常状态;检查保险座中的保险管是否有烧断的情况，如果发现有保险管烧断，应及时告知指导教师进行更换。

（2）实训挂箱七模拟设备漏电单元。

（3）万用表，连接导线若干。

4    实训内容

（1）根据图2所示线路图连接线路，步骤如下：

1）将220 V交流电从三相五线电源输出单元（即TN-S系统）上接出;U、V、W三个相线端选其中一端连接到实训挂箱七两路模拟漏电设备模块的L端，N端（电源零线端）连接到两路模拟漏电设备模块的N端。

2）断开TN-S系统PE线到两路模拟漏电设备模块PE之间的导线，两模拟漏电设备之间的接地保护PE仍然连接在一起，并在接地保护PE之间串联一个万用表测量电流。

（2）在供电系统与设备间保护接地断线的情况下，当其中一个设备漏电时，观察现象，步骤如下：

1）按下一模拟漏电设备上的按钮，观测设备外壳同时带电的现象。

2）再按下另一模拟漏电设备上的按钮，观测设备外壳同时带电的现象。

5    地线在供电系统中的保护作用

在用电设备正常使用的情况下，PE线中没有电流，一般家用电器都是三脚插头，上面稍长一点的那个脚是PE线，如果把它去掉，家用电器也可以正常工作，但不能认为PE线在家用电器的插头上是没有作用的。这是因为如果缺少PE线，漏电保护装置只能在发生人体触电的时候才能切断电源，如果是家用电器发生漏电事故，就无法自动切断电源，这样就会存在较大的安全隐患。

漏电保护装置的原理如图3所示，是靠检测流入和流出它的电流是否相等来判断是否有漏电的情况发生。流入的电流被称为I入，流出的电流被称为I出，当I入=I出时，漏电保护装置不动作;当I入≠I出时，在它们的差值约为30 mA时漏电保护装置0.1 s之内就会动作。不同漏电保护装置的动作电流不同，正常情况下，家用电器绝缘良好，由于I入=I出，漏电保护装置不会动作。

当绝缘损坏时，家用电器可能会发生碰壳事故，如果这时外壳与PE线牢固相连，漏出电流会通过PE线进入大地，这部分电流通过大地回流到上一级变压器的中性点接地处形成回路;漏电保护装置检测到I入≠I出时，一旦超过整定值，就会迅速切断电源，避免使用者接触到带电的外壳发生触电危险。家用电器没有PE线或PE线断线，在绝缘没有损坏的情况下，不会出现触电风险;但当绝缘损坏时外壳带电，但因没有PE线或PE线断线，不可能与上一级变压器中性点接地形成回路，也就不能出现漏电电流，此时对于漏电保护装置来说I入=I出，漏电保护装置未检测出家用电器外壳上已经带电，因而不会动作切断电源。

如果此时使用者接触到家用电器外壳，外壳上的电流经过人体流入大地，回流到上一级变压器中性点接地处，此时，漏电保护装置检测到电流I入≠I出，漏电保护开关将会在0.1 s之内动作切断电源，避免使用者进一步受到漏电电流带来的伤害。但是这种使漏电保护装置动作的方式显然是很不安全的，因为使用者已经触电了。所以，如果民用建筑不安装PE线或PE线断线的话，当用电设备外壳带电时，漏电保护装置不动作，使用者将有触电的风险。

6    结语

本次实训通过模拟低压供电系统中的设备漏电，使学生了解在TN-S供电系统中，N线是变压器中性点接地点所引出的工作零线，可维持三相不平衡负荷每相的电压都相等，N线中偶尔有较小的电流出现;从建筑接地装置中引出的PE线又称作“保护零线”，虽然PE线中平时没有电流，但它在整个供电系统中不可或缺，和漏电保护装置相配合，当用电设备漏电时，可以及时切断电源，让使用者避免触电，因此PE线要牢固连接、不能断线。

[参考文献]

[1] 安荷胜.低压电网供配电接地系统简介[J].内蒙古科技与经济，2014（2）：98.

[2] 万兴弘.浅析低压电网接地系统与安全保护[J].低压电器，1998（2）：53-54.

[3] 王烈准.低压电网中的接地类型与供电系统[J].皖西学院学报，2006，22（2）：41-44.

[4] 李宁.低压电网中的接地类型与供电系统[J].电子测试，2017（24）：81.

[5] 李树坚.中压电网系统的中性点接地方式[J].电气时代，2004（6）：98-99.

收稿日期：2020-03-30

作者简介：时慧喆（1990—），男，山东莱阳人，工程师，主要从事安全用电、电工实训方面的教学研究工作。