电气接地的原理和目的

仔细观察，我们会发现右图的电池负极线路有接地标识。这说明，电池负极为零电位，它为全电路定义了电压参考点。这种接地叫做工作接地，工作接地的目的就是为系统构建零电位点。

这张图中，T是电力变压器的低压侧绕组。低压绕组的中性线实施了工作接地，注意是接大地。我们把工作接地后的中性线引出，它就是大名鼎鼎的零线，符号是PEN，定义名称是保护中性线。注意：图中的配电系统，有了工作接地，线路中各处的对地电位就是明确的，不会发生偏移。

图中的负载电阻Ra、Rb和Rc不相等，如果零线没有工作接地，它的末端电位就会偏离零电位点。有了工作接地，零线的电位被强制性地限定为大地的零电位。这就是工作接地的目的。

这张图中，我们看到了变压器低压侧绕组的中性线N执行了工作接地，并且以PEN零线的形式引出。注意到在负载侧的引入端，零线再次重复接地，其目的是确保零线线路末端的电位依然为零。这样做的就能够防止零线过长引起零线末端的零电位偏离，防止因为零线断裂而引起的零电位偏离。
注意到一个重要事实：尽管零线电位为零，但零线电流丝毫不受影响。也就是：零线电流的大小与零线电位为零无关！为何如此？因为零线的电压是节点电压，不是欧姆定律定义的电压。零线电压遵循基尔霍夫第二定律KVL，不遵循欧姆定律。
这张图就是TN-C接地系统。图中左起第一个负载，我们看到零线首先引入到用电设备的金属外壳，然后再引入到零线接线端子，于是用电设备外壳的电位为零。这种接法叫做保护接零。
保护接零的目的是什么？
其一：若用电设备的内部发生火线碰壳事故，由于外壳接零，于是外壳的电位为零。此时，若有人正在触摸用电设备的外壳，由于外壳为零电位，以此保障了人身安全。
其二：注意到零线电流与零线电压无关。当上述碰壳事故发生后，接零电流相当于火线对零线短路，于是线路中的保护装置（断路器或者熔断器）就会执行线路保护切断故障线路。

这张图中，我们看到变压器低压侧绕组工作接地后，以中性线N的形式引出。也就是说，TT接地系统具有工作接地。
用电设备的外壳单独接地，与N线无关。这种接地叫做保护接地。
用电设备的外壳执行保护接地后，一旦发生碰壳事故，由于用电设备的外壳为零电位，确保了人身安全防护。同时，故障电流形成接地电流，经过地网再返回变压器中性点。由于地网的阻抗较大，因此故障电流较小，无法启动断路器或者熔断器执行线路保护。这时，就需要在系统中安装漏电保护器来执行线路保护。
一般地，漏电保护器的动作电流设定为30mA。
IEC提出了另外一种接地形式，以满足配电系统的接地需求，这就是TN-S接地系统。
注意看图中的变压器中性点，它工作接地后以中性线N和保护线PE的形式引出。在负载侧，负载的外壳接到PE线上。由于PE线就是地线，所以用电设备的这种防护也叫做保护接地。
TN-S的保护接地与TT的保护接地有何不同？当TN-S接地系统中用电设备的外壳发生碰壳事故，故障电流沿着PE地线返回电源，线路阻抗很小。又因为地线PE与中性线N在电源侧是接在一起的，接地电流相当于相线对N线的短路，故障电流较大，能够启动线路中的保护装置执行线路保护。同时，TN-S接地系统是可以安装漏电保护器的。（https://www.gdzrlj.com/版权所有）TN-S接地系统中的人身安全防护相对其它接地系统要完善得多。
值得注意的是：IEC规定X相X线的线制中，“X线”指的是正常运行时有电流流过的线路。PE线在正常运行时没有电流流过，因此它不算线。故而，TN-S接地系统属于三相四线制。
IEC还把TN-C系统与TN-S接地系统联合起来，形成TN-C-S接地系统。

注意看图中的负载，靠左侧的用电设备属于保护接零，系统中存在零线PEN；靠右侧的用电设备属于保护接地（保护接PE地线），局部系统中没有零线，只有中性线N和地线PE。
一般地，在零线分开为中性线N和地线PE时，分开点需要配套重复接地。
下面看一张居家配电系统的TN-C-S接地系统图。

在图中，我们看到了电力变压器T，它的中性线接地，然后以PEN零线的形式引出。同时，三条相线引入到总断路器中。在总断路器下端的出线侧，三条相线（火线）和PEN线（零线）一起，经过电缆引入到居家配电的入口处。此处的接地系统符合TN-C接地系统。
在居家配电的入口处，零线PEN首先接到重复接地的扁钢LEB处，在这里一分为二，成为PE地线和N中性线。从这里开始，接地系统变成TN-S。由于它是经由TN-C改变接线而得到的，因此IEC把它叫做TN-C-S接地系统。

注意到图中的相线经过总开关QF0后，和中性线一起引入到电度表中。在电度表的出口处，系统中的相线L、中性线N和PE地线一起入户，到达我们居家的配电箱中。
居家配电箱中，安装了总进线开关，总漏电开关，还有若干馈电开关。图中的电冰箱就接在最右侧的馈电回路末端。我们看到，电冰箱的外壳是接PE地线的。
当电冰箱的外壳发生碰壳事故后，地线PE将流过故障电流，而相线中的电流也会增加，于是总进线开关处的漏电保护器会执行保护动作，驱动总开关跳闸；同时，电冰箱回路的馈电开关也会跳闸。由于我们设计总漏电开关的动作时间略微滞后于馈电开关，因此电冰箱回路所在的馈电开关会先跳闸，由此实现了上下级开关动作的选择性。