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零地電位接地網(wǎng)的設(shè)計方法及其應(yīng)用修改接地電阻安全標準可行性論證

文檔作者：王洪澤楊丹文檔來源： 1．廣西電網(wǎng)公司 2．南寧迪樣雷防雷工程有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年07月18日
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第20卷第4期
2007年4月
廣東電力
GUANGD0NG ELECnUC p0WER
VO1．2O NO．4
Apr．2007
文章編號：1007．290X(2007)04．0020．05
零地電位接地網(wǎng)的設(shè)計方法及其應(yīng)用
修改接地電阻安全標準可行性論證
王洪澤’，楊丹
(1．廣西電網(wǎng)公司南寧530023；2．南寧迪樣雷防雷工程有限公司南寧530023)
摘要：提出了零地電位接地網(wǎng)概念—— 發(fā)電機與其直配供電的用電設(shè)備所共用的接地網(wǎng)， 當發(fā)電機或任何一臺
用電設(shè)備發(fā)生接地故障時，該接地網(wǎng)的接地電阻等于零。在零地位接地網(wǎng)的范圍內(nèi)建設(shè)同級電壓的發(fā)電一用電
系統(tǒng)，可保證在該接地網(wǎng)內(nèi)工作人員的人身安全，即無觸電傷亡事故，對接地電阻值可不作具體規(guī)定或要求，
敷設(shè)接地網(wǎng)時也不需要“滿山挖地溝”(最適合海上孤島駐軍的獨立自備發(fā)、用電系統(tǒng)的聯(lián)合接地網(wǎng))?；诹?
地電位接地網(wǎng)的新概念，不接地、消弧線圈接地和高電阻接地的高壓變電站與低壓電氣設(shè)備共用接地網(wǎng)時，接
地網(wǎng)的接地電阻可由規(guī)程所要求的尺≤4 Q放寬到尺≤1O Q，這樣，可大量節(jié)約鋼材，減少大量地溝開挖工程
量，從而達到大幅度降低接地工程費用的目的。
關(guān)鍵詞：零地電位；接地網(wǎng)；接地電阻；安全標準
中圖分類號：TM862 文獻標志碼：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 提出問題
文獻[1]有這么一段話：“在2004年10月深圳
召開的第3屆防雷論壇上，一位美國專家(還是
收稿日期：2006—10—16
IEC成員)以嘲笑的口吻說，中國人滿山挖溝做接
地，是一個自迷和誤導，并說美國認為接地電阻取
25 Q即可。作者當即以簡單計算批駁，而美國專
家不能做答。必須指出，他的說法不合實際。因為
美國現(xiàn)行IEEE接地標準，至今作為例子指出各種
設(shè)施的接地電阻在2 Q，4 Q，6 Q，?，10 Q等”。
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第4期 王洪澤等：零地電位接地網(wǎng)的設(shè)計方法及其應(yīng)用一修改接地電阻安全標準可行性論證 21
美國專家的嘲笑，我們應(yīng)當反思。其實，美國
電氣規(guī)程(NEC)長期把25 Q作為配電系統(tǒng)接地電
阻的上限值。而且，2002年所修訂的美國電氣規(guī)
程(NEC)仍規(guī)定配電系統(tǒng)的接地電阻不得超過25
Q。在IEEE標準的文獻中也有說明，例如，1986
年美國IEEE標準《變電站接地安全導則》的修訂
報告就指出[23： “對于較小的配電變電站，接地電
阻一般要求1～5 Q不等，應(yīng)視當?shù)貤l件而定。作
為這種情況的極限值，人們可以按美國電氣規(guī)程關(guān)
于接地電阻最大值的要求，即不得超過25 Q”。
曾任美國全國電氣規(guī)程小組成員和仲裁員的
Ronaid P．ORiley在解說2002年美國新版全國電
氣規(guī)程中的250條時指出25 Q是規(guī)程允許的接地
電阻最大值：“到目前為止，居住區(qū)接地電極的接
地電阻都沒有問題。但是，在智能化家園逐漸成為
現(xiàn)實，微電子設(shè)備也將在不久的將來走進家庭時，
問題就可能出現(xiàn)。微電子設(shè)備要求很低的接地電
阻，因此在安裝接地極時應(yīng)把接地電阻做得很
小”[ 。
2 中國接地電阻安全標準保守的例證
2．1 前蘇聯(lián)安全接地基本準則的缺點
1964年，前蘇聯(lián)科學院、科技情報研究所的
《科學技術(shù)總結(jié)》對電氣安全接地的基本準則有如
下說明：“蘇聯(lián)現(xiàn)有導則不進行確定接觸電壓和跨
步電壓的計算。經(jīng)驗證明，這些值的規(guī)定是極其困
難的，這是由于接觸條件、接地的特性，接地網(wǎng)電
位的分布、接觸的地點、接觸的持續(xù)時間等有很大
的差別。接地網(wǎng)運行中積累的大量經(jīng)驗說明有可能
用接地裝置的接地電阻值的計算來代替。因此在最
不利情況下從理論觀點看來是有缺點的，但從實際
觀點看可得到滿意的解決[4I，’。
可見，前蘇聯(lián)安全接地的基本準則有兩個缺
點：一方面它是經(jīng)驗性的；另一方面它從理論上看
是有缺點的，因為其接地電阻安全標準是按垂直接
地極得出的。
2．2 中國接地電阻安全標準保守
中國采用的是前蘇聯(lián)的接地電阻安全準則，因
此其安全準則的缺點也就是中國接地安全準則的缺
點。但應(yīng)當承認，前蘇聯(lián)的接地電阻安全標準用于
水平接地網(wǎng)(含復(fù)合接地網(wǎng)，即帶垂直電極的接地
網(wǎng))，從實用的觀點來看是安全的，而且安全系數(shù)
很高。因為其計算接地電阻標準的公式，如R=
125 V／，和R=250 V／，是由垂直接地極為依據(jù)而
導出的，用于水平接地網(wǎng)時肯定是可靠安全的，因
為安全系數(shù)很高。
但是，1976年以前，基本上是照搬前蘇聯(lián)接
地電阻安全標準，1997年新的《交流電氣裝置的
接地》標準有所改進與發(fā)展，安全系數(shù)更高，實際
上是更加保守。試舉以下兩例為證。
a)在小電流接地系統(tǒng)中，前蘇聯(lián)的地電位取
125 V，要求的接地電阻R=125 V／，，而中國標
準改進的計算公式為R=120 v／1， 比前蘇聯(lián)更
保守。
b)在大接地電流系統(tǒng)中，前蘇聯(lián)限制地電位
為2 000 V，因此要求的接地電阻為R=2 000 v／1，
當，≥4 000 A時，R≤()．5 Q為合格。中國采用同一
計算公式，但當，≥4 000 A時，R=0．5 Q為不合
格。例如，當I=8 000 A時，要求R=2 000 v／
8 00()A=0．25 Q才合格。這樣改進后的標準更保
守，或者說更浪費鋼材，因為與前蘇聯(lián)R=0．5 Q
合格比較，總是要消耗更多的鋼材，而挖溝也多
得多。
就接觸電壓而論，前蘇聯(lián)取人體電阻1 000 Q，
中國取1 50()Q。就跨步電壓而論，前蘇聯(lián)取跨步
距離為1 111；中國取0．8 m。按邏輯， 中國的安全
標準應(yīng)放寬，實際上安全標準更嚴，卻缺乏可信的
依據(jù)。
由于中國接地電阻安全標準過于保守，以至誤
導中國，造成“滿山挖溝做接地的局面”。這能怨
美國專家的嘲笑么?
我們應(yīng)當反思，按“自迷”經(jīng)驗，中國接地安
全技術(shù)的發(fā)展將會被“誤導”人死胡同。為此，筆
者試圖以水平接地網(wǎng)為依據(jù)來檢驗中國接地電阻安
全標準的合理性，并對修改接地電阻安全標準的可
行性問題進行了初步論證，供大家討論，不當之
處，歡迎批評指正。
3 零地電位接地網(wǎng)
3．1 引入“零地電位接地網(wǎng)” 新概念
正如上節(jié)所述，用中國的接地電阻安全標準來
設(shè)計水平接地網(wǎng)，安全系數(shù)很高，安全可靠，但缺
點是過于保守，從而誤導出耗鋼材多，挖地溝多，
接地工程費用多。
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廣東電力 第20卷
雖然美國在20世紀50年代已開始采用以水平
接地極為主的接地形式，水平接地網(wǎng)安全設(shè)計的方
法到目前為止也比較成熟，但用來破解中國的接地
電阻安全標準，還是困難的。這就是筆者為什么引
人“零地電位接地網(wǎng)”這個新概念。此外，該新概
念還可以用來提高中國的接地技術(shù)水平，促使接地
電阻安全標準的改革，更重要的是零地電位接地網(wǎng)
在特殊條件下有重要的實用意義。
3．2 零地電位接地網(wǎng)的構(gòu)成原理
為簡單起見，以配電系統(tǒng)為例來加以說明。
3．2．1 電源設(shè)備和用電設(shè)備采用垂直電極接地(分
開接地)
電源設(shè)備和用電設(shè)備采用垂直電極接地，完全
采用分開式獨立接地，見圖1所示。
圖1 分開式獨立接地
+ZPE)
圖1中，TT(三相四線)系統(tǒng)電源設(shè)備中心點
通過垂直電極B在B端接地，用電設(shè)備接在A端，
其金屬外露部分(金屬外殼)用垂直電極A在A端
接地。用電設(shè)備發(fā)生接地故障時，接地點處的對地
電壓為【， ，即
U =If(RA+ZPE)=UA+UPE． (1)
式中，UA=I R 為接地電極A端的地電位；R
為接地電極A端的接地電阻；I 為接地故障電流；
【，距為接地點接地保護線PE的阻抗電壓降；Z距為
接地保護線的阻抗。
由于接地保護線的阻抗Z陀

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