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零地电位接地网的设计方法及其应用修改接地电阻安全标准可行性论证

文档作者：王洪泽杨丹文档来源： 1．广西电网公司 2．南宁迪样雷防雷工程有限公司		点击数：	更新时间： 2021年07月18日
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第20卷第4期
2007年4月
广东电力
GUANGD0NG ELECnUC p0WER
VO1．2O NO．4
Apr．2007
文章编号：1007．290X(2007)04．0020．05
零地电位接地网的设计方法及其应用
修改接地电阻安全标准可行性论证
王洪泽’，杨丹
(1．广西电网公司南宁530023；2．南宁迪样雷防雷工程有限公司南宁530023)
摘要：提出了零地电位接地网概念—— 发电机与其直配供电的用电设备所共用的接地网， 当发电机或任何一台
用电设备发生接地故障时，该接地网的接地电阻等于零。在零地位接地网的范围内建设同级电压的发电一用电
系统，可保证在该接地网内工作人员的人身安全，即无触电伤亡事故，对接地电阻值可不作具体规定或要求，
敷设接地网时也不需要“满山挖地沟”(最适合海上孤岛驻军的独立自备发、用电系统的联合接地网)。基于零
地电位接地网的新概念，不接地、消弧线圈接地和高电阻接地的高压变电站与低压电气设备共用接地网时，接
地网的接地电阻可由规程所要求的尺≤4 Q放宽到尺≤1O Q，这样，可大量节约钢材，减少大量地沟开挖工程
量，从而达到大幅度降低接地工程费用的目的。
关键词：零地电位；接地网；接地电阻；安全标准
中图分类号：TM862 文献标志码：B
Design M ethod of Ground Grid with Zero Earth Potential and Its Application：
Discussion on Feasibility of Revising Safety Standard about Earth Resistance
W ANG Hong—ze ，YAN G Dan
(1．Guangxi Power Grid Corp．，Nanning 530023，China；2、Nanning DI XIANG LET Lightning Protection Co．， Ltd．，
Nanning 530023，China)
Abstract：This paper presents the concept of ground grid with zero earth potential，i．e．，the earth resistance of ground grid
shared by a generator and the directly served po wer consumption equipments equals zero when an earth fault happens to the
generator or any one of the po wer consumption equipments．Constructing po wer generation-consumption system of the same
voltage level within the zero-earth··potential ground grid protects the personnel working in the grid from electric shock
casualties，dispenses with spe cific requirement on the earth resistance value，and dose not entail large-scale tunneling，
which is most suitable for independent and self-provided generation—consumption combined ground grid for the garrison on an
isolated island．According to the new concept of zero-earth—po tential ground grid， as for ground grid shared by HV
substations and LV electric apparatus in isolated，arc—suppression—coil—earthed and high·resistance—earthed neutral systems，
the earth resistance of the ground grid can be loosened from stipulated R≤4 Q to R≤ 10 Q，which considerably retrenches
steel consumption and tunneling amount，SO as to greatly curtail grounding engineering expe nses、
Key words：zero earth potential；ground network；earth resistance；safety standard
1 提出问题
文献[1]有这么一段话：“在2004年10月深圳
召开的第3届防雷论坛上，一位美国专家(还是
收稿日期：2006—10—16
IEC成员)以嘲笑的口吻说，中国人满山挖沟做接
地，是一个自迷和误导，并说美国认为接地电阻取
25 Q即可。作者当即以简单计算批驳，而美国专
家不能做答。必须指出，他的说法不合实际。因为
美国现行IEEE接地标准，至今作为例子指出各种
设施的接地电阻在2 Q，4 Q，6 Q，⋯，10 Q等”。
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第4期 王洪泽等：零地电位接地网的设计方法及其应用一修改接地电阻安全标准可行性论证 21
美国专家的嘲笑，我们应当反思。其实，美国
电气规程(NEC)长期把25 Q作为配电系统接地电
阻的上限值。而且，2002年所修订的美国电气规
程(NEC)仍规定配电系统的接地电阻不得超过25
Q。在IEEE标准的文献中也有说明，例如，1986
年美国IEEE标准《变电站接地安全导则》的修订
报告就指出[23： “对于较小的配电变电站，接地电
阻一般要求1～5 Q不等，应视当地条件而定。作
为这种情况的极限值，人们可以按美国电气规程关
于接地电阻最大值的要求，即不得超过25 Q”。
曾任美国全国电气规程小组成员和仲裁员的
Ronaid P．ORiley在解说2002年美国新版全国电
气规程中的250条时指出25 Q是规程允许的接地
电阻最大值：“到目前为止，居住区接地电极的接
地电阻都没有问题。但是，在智能化家园逐渐成为
现实，微电子设备也将在不久的将来走进家庭时，
问题就可能出现。微电子设备要求很低的接地电
阻，因此在安装接地极时应把接地电阻做得很
小”[ 。
2 中国接地电阻安全标准保守的例证
2．1 前苏联安全接地基本准则的缺点
1964年，前苏联科学院、科技情报研究所的
《科学技术总结》对电气安全接地的基本准则有如
下说明：“苏联现有导则不进行确定接触电压和跨
步电压的计算。经验证明，这些值的规定是极其困
难的，这是由于接触条件、接地的特性，接地网电
位的分布、接触的地点、接触的持续时间等有很大
的差别。接地网运行中积累的大量经验说明有可能
用接地装置的接地电阻值的计算来代替。因此在最
不利情况下从理论观点看来是有缺点的，但从实际
观点看可得到满意的解决[4I，’。
可见，前苏联安全接地的基本准则有两个缺
点：一方面它是经验性的；另一方面它从理论上看
是有缺点的，因为其接地电阻安全标准是按垂直接
地极得出的。
2．2 中国接地电阻安全标准保守
中国采用的是前苏联的接地电阻安全准则，因
此其安全准则的缺点也就是中国接地安全准则的缺
点。但应当承认，前苏联的接地电阻安全标准用于
水平接地网(含复合接地网，即带垂直电极的接地
网)，从实用的观点来看是安全的，而且安全系数
很高。因为其计算接地电阻标准的公式，如R=
125 V／，和R=250 V／，是由垂直接地极为依据而
导出的，用于水平接地网时肯定是可靠安全的，因
为安全系数很高。
但是，1976年以前，基本上是照搬前苏联接
地电阻安全标准，1997年新的《交流电气装置的
接地》标准有所改进与发展，安全系数更高，实际
上是更加保守。试举以下两例为证。
a)在小电流接地系统中，前苏联的地电位取
125 V，要求的接地电阻R=125 V／，，而中国标
准改进的计算公式为R=120 v／1， 比前苏联更
保守。
b)在大接地电流系统中，前苏联限制地电位
为2 000 V，因此要求的接地电阻为R=2 000 v／1，
当，≥4 000 A时，R≤()．5 Q为合格。中国采用同一
计算公式，但当，≥4 000 A时，R=0．5 Q为不合
格。例如，当I=8 000 A时，要求R=2 000 v／
8 00()A=0．25 Q才合格。这样改进后的标准更保
守，或者说更浪费钢材，因为与前苏联R=0．5 Q
合格比较，总是要消耗更多的钢材，而挖沟也多
得多。
就接触电压而论，前苏联取人体电阻1 000 Q，
中国取1 50()Q。就跨步电压而论，前苏联取跨步
距离为1 111；中国取0．8 m。按逻辑， 中国的安全
标准应放宽，实际上安全标准更严，却缺乏可信的
依据。
由于中国接地电阻安全标准过于保守，以至误
导中国，造成“满山挖沟做接地的局面”。这能怨
美国专家的嘲笑么?
我们应当反思，按“自迷”经验，中国接地安
全技术的发展将会被“误导”人死胡同。为此，笔
者试图以水平接地网为依据来检验中国接地电阻安
全标准的合理性，并对修改接地电阻安全标准的可
行性问题进行了初步论证，供大家讨论，不当之
处，欢迎批评指正。
3 零地电位接地网
3．1 引入“零地电位接地网” 新概念
正如上节所述，用中国的接地电阻安全标准来
设计水平接地网，安全系数很高，安全可靠，但缺
点是过于保守，从而误导出耗钢材多，挖地沟多，
接地工程费用多。
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广东电力 第20卷
虽然美国在20世纪50年代已开始采用以水平
接地极为主的接地形式，水平接地网安全设计的方
法到目前为止也比较成熟，但用来破解中国的接地
电阻安全标准，还是困难的。这就是笔者为什么引
人“零地电位接地网”这个新概念。此外，该新概
念还可以用来提高中国的接地技术水平，促使接地
电阻安全标准的改革，更重要的是零地电位接地网
在特殊条件下有重要的实用意义。
3．2 零地电位接地网的构成原理
为简单起见，以配电系统为例来加以说明。
3．2．1 电源设备和用电设备采用垂直电极接地(分
开接地)
电源设备和用电设备采用垂直电极接地，完全
采用分开式独立接地，见图1所示。
图1 分开式独立接地
+ZPE)
图1中，TT(三相四线)系统电源设备中心点
通过垂直电极B在B端接地，用电设备接在A端，
其金属外露部分(金属外壳)用垂直电极A在A端
接地。用电设备发生接地故障时，接地点处的对地
电压为【， ，即
U =If(RA+ZPE)=UA+UPE． (1)
式中，UA=I R 为接地电极A端的地电位；R
为接地电极A端的接地电阻；I 为接地故障电流；
【，距为接地点接地保护线PE的阻抗电压降；Z距为
接地保护线的阻抗。
由于接地保护线的阻抗Z陀

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