本
文
摘
要
先说答案：居家配电系统中有3条线，即相线L、中性线N和地线PE，其中地线PE的作用是确保发生漏电时不会出现人体电击事故，保障安全用电。
以下来深入讨论。
我们看下图：
图1：居家配电系统的线路图1.首先认识居家配电系统的线路图
我们看下图，图中的馈电回路只有2路，当然是为了讨论方便：
图1：居家配电系统图1中红色的线是相线L（火线），浅蓝色的线是中性线N（零线PEN），黄绿色的线是地线PE。
我们首先看图1左上方的进线处，我们看到户外有火线和零线，其中零线在户外重复接地，然后分开为中性线N和地线PE入户。由此可见，在户内已经没有零线了。另外，火线入户后也改名为相线L。
注意1：别以为这里的改名只是行业规范，它的本质是变更接地系统，从TN-C接地系统变成TN-C-S接地系统。
注意2：零线在户外的重复接地之接地极是存在接地电阻的，规范规定接地电阻不得大于4Ω，实际为0.8Ω左右，具体要求见国家标准GB50054《低压配电设计规范》的规定。
关于接地系统变化的意义，我们在后文讲解。
我们看到相线L（红色）和中性线N（浅蓝色）首先进入2P的主空气开关QF1。这里的P是英文POLE“极”的意思。QF1的下端出口处是配电箱内的母线，母线接了2套馈电回路。其中左边的馈电空气开关是QF2，右边的馈电空气开关是QF3。
我们先看左边的馈电回路。我们注意到空气开关QF2的下方有漏电保护器RCD，RCD用椭圆形符号表示，其实就是漏电保护器的零序电流互感器铁芯示意图。我们看到相线和中性线穿过零序电流互感器后引至插座1，而地线PE未进任何开关，直接引至插座1，因此用电设备1的外壳通过地线接地。
我们再看右边的馈电回路。我们看到空气开关QF3是单极开关，其下方未装漏电保护器RCD，空气开关QF3下方出口处的相线和中性线N一起直接引至插座2，并且未引地线，因此用电设备2的外壳未接地。
2.对于图1，当用电设备1和2的内部均发生漏电时，会有何种区别？
所谓漏电，行业术语叫做单相接地故障，也就是相线在用电设备的内部与设备的外壳触碰，使得外壳带电。见下图：
图2：发生漏电后用电设备的外壳是否接地影响到外壳的带电电压高低由于用电设备1的外壳是接地线PE的，而地线PE在户外地线与零线相接，所以漏电流沿着地线PE→零线的路径返回电源，此漏电电流的大小与相线对中性线的短路电流差不多，故空气开关QF2会执行过电流保护。又因为地线PE在户外零线重复接地处接地，部分漏电流流经接地极电阻后产生电压，使得用电设备外壳的电压也因此上升，但电压值小于50V人体电击安全电压，故对人体的冲击并不大。同时，漏电保护器RCD会感知发生了漏电，并执行漏电保护，使得它前接的空气开关QF2动作。
由此可见，空气开关QF2有两重动作驱动：第一重是近似于相线对中性线的短路电流的漏电流过流保护驱动，第二重是漏电开关的保护驱动，空气开关QF2将执行保护操作。
注意3：我们看到QF2的动作与否与人体是否接触到漏电的用电设备1无关，我们把这种保护叫做漏电的间接防护。这一点很重要。
我们再看用电设备2的漏电保护状况。由图2可知，用电设备2的外壳未接地，虽然发生了漏电，但不会形成漏电电流，如果用电设备2安装在地面上，它会形成一定的漏电地电流，但数值很小，不足以驱动空气开关QF3执行保护跳闸。再加上用电设备2所在回路未安装漏电保护器RCD，故用电设备2的漏电将持续，人体一旦接触到用电设备2的外壳，将产生电击，造成严重的人身安全事故。
由此可见，用电设备外壳的接地十分重要。
3.题主的问题分析
我们看题主的问题说明：“在家庭用供电中，零线是已经接过地的，那为什么电器外壳不直接接到零线，还要一条单独的接地线？”。
问题的答案是：这与TN-C接地系统和TN-C-S接地系统的区别有关。
如果零线在户外重复接地后不分开，而是直接入户。同时，用电设备的外壳直接接零线，这叫做TN-C接地系统，而图1和图2所示的是TN-C-S接地系统。
我们看下图：
图3：TN-C接地系统图3所示的是TN-C接地系统。注意到图3最右侧是单相回路，也可以理解它就是TN-C接地系统下的居家配电系统。
在TN-C接地系统里，零线的始端是接地的，见图3，故零线的电位很接近于大地的零电位。也因此，所有用电设备的外壳均接零线，以确保用电设备外壳接近大地的零电位，我们把这种措施叫做保护接零。题主之的疑问涉及到TN-C接地系统下的保护接零的利弊。
TN-C接地系统下出现三相不平衡时会造成零线电压上升，在行业术语里叫做零线电位的零点漂移，零点漂移造成零线电压上升的最大值可达相电压。由于在TN-C接地系统下所有用电设备的外壳均采取接零线的措施，所以TN-C接地系统下所有用电设备都存在外壳电压会波动的问题。
TN-C接地系统下最大的弊端是零线断裂，见图3。一旦发生零线断裂，则断裂点后部的零线电位会迅速上升，有可能引发人体触电事故。如果其中一台设备发生了漏电，则断裂点后部的所有用电设备外壳均会出现相电压，造成人体电击。
也因此，TN-C接地系统下零线必须多点重复接地，并确保接地可靠。同时，零线必须确保不会发生断裂，且零线不得进开关或者熔断器，也不得使用2P的开关和4P的开关。
我们看下图：
图4：居家采用TN-C接地系统我们从图4看到，此系统的接地形式是TN-C，也就是题主之疑问系统图，我们来讨论一番。
（1）图4中的主进线采用2P开关，这是错的，TN-C接地系统下不得使用2P开关。
（2）在用电设备1支路我们看到了漏电保护器RCD。当发生漏电时，由于火线电流和零线电流大小相等方向相反，RCD的零序电流互感器无法采集到漏电电流，RCD不会执行漏电保护，故在TN-C接地系统下漏电保护器失效。但如果人体触摸到带电体或者漏电用电设备的外壳，人体的电击电流会引发RCD动作。虽然RCD无法实现间接防护，但对人体的触电防护还是有效的。
（3）注意到用电设备1和用电设备3均采取保护接零措施，当发生漏电时，漏电电流近似等于火线对零线的短路电流，故空气开关QF2和QF4的过流保护会被启动，能实现第一重防护措施。
（4）注意到用电设备2，它未采取保护接零措施，发生漏电时尽管用电设备2的外壳带电，但空气开关QF3不会动作，可见保护接零很重要。
（5）如果零线在户外断裂，但零线断裂点后部的重复接地还存在，则户内的零线电位不会发生漂移。如果零线在重复接地的内侧断裂，则零线电压会上升，其电压将在相电压以下的某个值附近变动，此时用电笔测量零线会发红，人体触及任何一台用电设备有可能被电击。
这第5条就是题主问题的答案。
如果配有地线，则系统为TN-C-S，只要PE线不断裂，系统的保护是完整的，不会发生漏电时用电设备外壳带电的情况。
4.对国际电工委员会标准IEC60364定义的TN-C和TN-C-S分析
我们看IEC60364定义的TN-C接地系统，如下：
图5；IEC60364定义的TN-C接地系统我们看IEC60364定义的TN-C-S接地系统，如下：
图6：IEC60364定义的TN-C-S接地系统注意看图5的用电负荷，我们看到零线首先接到用电负荷的外壳，再接到电源输入端，由此可见零线PEN的首要任务是保护，其次才是中性线功能。所以在对应的我国国家标准GB16895中，零线的准确名称是保护中性线。
注意4：正因为零线的保护功能如此重要，所以零线不得断裂，也不得进开关和熔断器。
注意5：也是因为零线断裂后其后部零线会出现零点漂移电压，并且会引发用电设备外壳触摸触电，所以国家标准和规范中规定，在油库、石化企业和港口、机场和煤矿不得使用TN-C接地系统。
目前只有在农村和老旧城市小区才能见到TN-C接地系统。
我们再看TN-C-S系统，当零线分开为地线和中性线后，中性线N就是交流电源的一部分，它可以断开，也可以进开关和熔断器，但地线PE不得断开，也不得进任何开关和熔断器。我们把这种特性叫做保护导体连续性。
相对TN-C，TN-C-S的功能要好很多，它的优点其实就是TN-S接地系统的特征。
下图是IEC60364定义的TN-S接地系统：
图7：TN-S接地系统对于TN-S接地系统我就不多说了吧，题主自行研究。
5.再看居家配电的TN-C-S接地系统
我们看下图：
图8：居家配电的TN-C-S接地系统图8是典型的TN-C-S接地系统。我们看到，电冰箱的外壳是接地的，而且电路中配套了漏电保护器。如果是TN-C接地系统，也即取消地线而把零线直接入户，且电冰箱的外壳与零线直接相接，则TN-C-S的许多优点就不复存在了。
通过阅读本帖，题主应当明白了为何零线代替不了地线。
最后给题主提个问题：既然零线是地线与中性线的合体，地线有保护导体连续性的限制，那么零线是否也有保护导体连续性的限制？
至此，我的回答就结束了。
