三相四线的低压配电系统主要有TT与TN系统,也就是习惯称为的保护接地与保护接零系统。
TT系统主要应用在分散供电的场合,例如农村。TT系统的结线如下图
a、b、c是变压器3个低压线圈,高压线圈也是3个未画出来。线圈首端连接3根火线L1、L2、L3,线圈尾端连接在一起组成中性点,连接中性线N,中性点接地,使中性点与大地等电位,中性线对地电压为零,所以中性线习惯称为零线。3根火线之间的电压都是380V,每根火线与零线之间的电压是220V。3根火线与1根零线组成三相四线。
那么TT系统的保护接地线PE(习惯称地线)从那里来?由于农村用电分散,如果PE线也从变压器引出,与电源线一起送入家家户户,一方面增加成本,另一方面有断线风险,PE线一旦断裂就会影响安全用电。因此TT系统就由家家户户自己打接地桩(极),PE线就地引出,同一建筑物内的用电设备可共用一个接地极,接地极电阻一般要求不大于4Ω,并要求各级配电开关采用漏电断路器。
TT系统的主要特点是,用电设备的接地极与变压器中心点的接地极是分开的,保护线是接在单独的接地极上,习惯把这种系统称为保护接地系统。
变压器中性点接地极与用电设备接地极共用的就是TN系统了,TN系统又分TN-C与TN-C-S及TN-S系统三种。
TN-C系统结线如下图
变压器部分与TT系统相同,不同之处是中性点引出线不是中性线N,而是保护接地中性线PEN,而用电设备外壳都与PEN线连接,这是一根兼有零线功能的保护接地线或是兼有地线功能的零线,也有称为保护零线的。注意:PEN在进户处一定要做重复接地。
可见这个系统有个奇怪现象,就是用电设备的零线与外壳都接到了PEN线上,就有二把刀电工在接单相三孔插座时,把插座中的接地端直接连在零线端上,插座就引出两根线,接上电源时又把零火线调错,可想而知后果是什么?
而且在三相负荷不平衡时,零线上就有电压,也就是保护线上有电压。
在九十年代之前我国基本都用这个系统,因其保护线与零线共用,习惯称为保护接零系统。
由于该系统存在安全隐患,目前基本已淘汰了。
这就有了TN-C-S系统,如下图
这个系统是在TN-C基础上改进而来,在三相四线进入建筑物后,一般在总配电箱把PEN线做重复接地,然后分出中性线(零线)N与保护接地线PE,从此N线与PE线不允许连接,PE线可以再做重复接地,N线不允许重复接地。
由于把N线与PE线严格分开,消除了TN-C系统的一些安全隐患。但是还有部分线段是PE线与N线合用的,依然避免不了在三相负荷不平衡时,保护线上有电压。
以上就是题主所言,我们看到的入户线都是三相四线的原因。
更加安全的TN-S系统,系统结线如下图
这个系统中性线N与保护接地线PE除在起始端连接外,然后就都是分开的,两者不允许连接。PE线可以做重复接地,N线不允许做重复接地,这就是习惯称为的三相五线制系统。
虽然变压器中性点、中性线N、保护接地线PE、接地极都连接在一起,但具体连接时中性线N连接在变压器中性点上,保护接地线连接在接地极上,变压器中性点与接地极连通。
这个系统无论三相负荷多么不平衡,零线电流有多大,都不会影响到保护接地线PE上,PE线也就始终对地无电压,保证了安全。只有当设备漏电时,PE线上才会有电流。
留下一个有争议的话题,TN-C-S、TN-S还是保护接零系统吗?这种系统中的PE线能叫保护零线吗?