张白帆：电网的三相电是怎么转换到家用电的？

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我们来看下图：

这是一个居民小区，里面居家很多。因此，在小区内有总配电室和一级配电设备，还有中间的二级配电设备，以及居家楼的电度表箱。电能经过这些环节，最后到我们的住家门口，并且与我们居家内的配电箱相连接，由此完成居家配电工作。

下图是小区配电系统的示意图：

这张图比较大，我们来分部分仔细看看：

图的左边是一级配电设备。我们看到有变压器T，它的任务是把10kV的中压电压变为400V/230V的低压电压。

注意：我们把变压器低压侧的电压400V/230V叫做系统电压，此电压是低压配电系统的最大值。其中400V是三相之间的线电压，而230V是各相对中性线的相电压，它们之间相差1.732倍。

一级配电设备又叫做一级低压开关柜，它有进线回路，有系统母线，有许多馈电回路。进线和馈电一般采用三极断路器。

请特别注意：

我们发现，变压器低压侧三相绕组的中性点接地，然后引到一级配电设备的母线上。这种接地被称为工作接地或者系统接地，其目的是建立地电位或者零电位。

从系统接地点引出的导线被称为PEN线，也即零线。三条相线有时也被称为三相火线，三条相线的标记为L1、L2和L3。

根据IEC和国家的相关标准，这样的接地系统被称为TN-C。对应的标准号是：IEC60364-1和GB16895.1。

我们继续看：

从一级配电设备的某馈电回路引出一条四芯电缆，将电能送往中间的二级配电设备。

为什么会有二级配电设备？其原因是：由于居家楼很多，如果全靠一级配电设备来分配电能，则一级配电设备会很庞大且复杂，所以用二级配电设备来进行二级分配电能。

二级配电设备内有进线开关，有母线，还有馈电回路。进线开关采用刀熔开关，馈电回路采用熔断器或者断路器。图示为熔断器。

我们看到，图中的右侧由三只熔断器构成馈电回路，将电能输送到居家配电电缆2上。

注意：

经过一级配电设备和二级配电设备，由于有配电线路的压降，使得二级配电设备输出的电压降低为380V/220V。这个电压被称为标称电压，是所有居家配电和用电电器的工作电压。

在GB156-2001（标准电压）标准中，有关于系统电压和标称电压的相关规定。

我们继续，看下图：

我们看到，来自于二级配电设备的居家配电电缆2的电能被送到左下方的计量电度表箱的入口处。

注意，按照国家标准，三条相线的颜色按相序分别是黄绿红，PEN线是蓝色的。

假设居家单元楼有6层，每层有2家，于是1层和2层用L1相（A相），3层和4层用L2相（B相），而5层和6层则使用L3相（C相）。从图中可以看到，三相被分别送到12只电度表内，并从电度表中引出到各家的入户处。

请特别注意：

我们看到，从居家配电电缆2引出的PEN零线，被送到上图的右侧，与接地扁钢MEB相连接，然后分开为N线和PE线。N线的名称是中性线，而PE线的名称是保护线。从此以后，零线已经不存在了，只有N线和PE线。

这种接地方式被称为保护接地，它的目的就是保护人身安全。

在IEC60364和国家标准GB16895-1中被定义为TN-C-S接地系统。

注意到PE线的颜色是黄绿色的。黄绿色线只能使用于地线，并且在任何电器的内部，以及配电线路中都是如此，这是被IEC60364和GB16895中强制规定的。

我们看到，N线被引到电度表中，最后与相线和PE线一起，被送往各个居家的入户处。见图中的右下方。

最后，我们来看看居家配电系统。下图是我绘制的居家配电系统图。

最后，说说居家配电系统是如何建立起来的。

对于小区配电系统，它是建筑设计院的工程师们设计的，并且由建筑公司和电业公司组建起来，内容包括：电力变压器的安装，中压10kV配电系统和配电柜，低压400V一级配电系统和配电柜，二级配电系统和配电柜，各种电缆的敷设，各个居民楼的电度表箱的安装和接线，还有居家内部的总配电箱的配套和安装工作。

换句话说，建筑公司和电业公司完成了从变压器到我们居家入户处的全部配电线路的组建和安装配套工作。

居家内部的线路由装修公司完成。有时，根据居家配电系统的要求，会将居家配电箱更换。

小区配电系统设计和施工规范是：GB50054-2011《低压配电设计规范》。此规范系由国家住建部撰写和规定的。

此外给大家说说本帖中的图与IEC定义的TN-C-S之间的关系：

我们来看IEC60364-1中给出的有关TN-C-S的图：

在图的左上方，我们看到了电力变压器的三个低压绕组，以及它们的公共线。我们看到，公共线直接接地。这就是系统接地，也即工作接地。中性点接地后，引出一条线，被定义为PEN线。

这条PEN线就是零线。

三条相线L1/L2/L3和PEN一直向右引出，我们看到PEN线第二次接地，图中的英文标明为重复接地。重复接地点一般安排在一级配电设备的进线回路中。

在实际使用中，如果变压器距离一级配电设备很近，则系统接地和重复接地可以合并，也即取消系统接地，保留重复接地。

在上图的中间，我们看到零线PEN开始分开，分开点就在我绘制的电度表箱图中。分开前必须再次重复接地，也即MEB接地点。

事实上，PEN线允许多点接地，而且也要求多点接地。多点接地的好处是防止PEN线断裂后断点后部的PEN线会带上较高的电压。这是很必要的，因为居家内各个电器的外壳都与PE线相连，若入户前不再次接地，则一旦入户处PEN线断裂，则家里所有电器的外壳都有可能带电。

我们看到，当PEN线分开为N线和PE线后，系统共有5根线，这也是国内把TN-S和TN-C-S的-S部分称呼为三相五线制的原因。

当然，我不建议大家使用三相五线制这个称呼。因为所谓线指的是正常运行时必须有电流流过的导线，PE线在正常时是没有电流流过的。因此，TN-S是三相四线制，TN-C和TN-C-S也是三相四线制。题主问题的答案其实就是图中右半部份的某条相线与PE线及N线构成的组合而已。

另外，请大家注意到图中两个负载的N线的接法：

中间那个负载，我们看到PEN线首先接到负载的外壳接线端子，然后再引到N线接线端子，由此体现出PEN线也即零线的功能中保护优先；右边的那个负载比较清楚，三条相线、N线和PE线分别接入负载。当然对于单相负载来说，例如家里的电冰箱和空调，只是取用了三条相线中的一条而已。

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