LNG接收站锌包铜接地线接地短路电流计算
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摘要：LNG属于易燃易爆的产品，LNG接收站属于危险化工场所，接地设计尤为重要,影响接地电位上升、接触电势、跨步电势、转移电势等的大小，接地不好对雷电流的下泄有很大影响，极易引起火灾。因此在LNG接收站的接地设计中，采用了新型的材料锌包铜接地线，对该种新材料的设计，无论从安全还是经济的角度出发都要求准确计算接地电流。
关键词：锌包铜、接地计算、短路电流
1、锌包铜产品介绍
1.1产品介绍
（1）它是综合性的接地材料。
（2）锌纯度为0#高纯锌，锌覆盖层纯度高，电流效率高，不易钝化。且电化学性能稳定。锌且为防爆材料。
（3）它不是一全新性能的新材料产品,其基本原理是将传统的镀锌层,采用特殊工艺将锌层加厚,增强自身抗腐蚀性能和对钢质构筑物有保护作用或无腐蚀干扰。
（4）锌的导电性能是钢的2.5倍，锌包铜材料的选用也大大增强了地网的泄流能力，满足雷电流的泄放以及故障电流的需求。
（5）根据DL/T 621-1997《交流电气装置的接地》附录C校验中明确：S表示为接地线截面积；即S80为截面积为80mm2的接地线，S120为截面积为120mm2的接地线。
1.2 腐蚀方面介绍
国外优秀科技著作出版专项基金资助的著名文献、《尤利格腐蚀手册》（（加）R.温斯顿.里维 主编，杨武等译）中第四十八章中：锌在大气中的腐蚀速度至少比钢的腐蚀速度低10倍（P664）。
文献《电力系统接地技术》（曾嵘 何金良 著）中P543记载：锌在土壤中的腐蚀数据是0.015mm/a,而钢是0.021mm/a。
2 锌包铜截面积校验计算
2.1计算思路
（1）在110kV变电站户外均压网格的接地装置，也就是最大入地短路电流发生地所采用的是截面积为120mm2的锌包铜；但为计算保守起见，本计算采用工程用最小截面接地材料S80锌包铜接地线进行验证。
（2）本计算采用预先将锌包铜接地线腐蚀30年后的截面进行计算。
（3）根据DL/T 621-1997《交流电气装置的接地》附录B计算经接地网的最大入地短路电流：
2.2最大接地短路电流计算
该站最大短路电流=40KA（设计院提供的最大短路电流计算值为33.8KA，40KA则为断路器开断最大电流值，选择断路器用,为安全起见本计算仍取40KA）
考虑返回变压器中性点的短路电流=15%=6KA。（该值由继电部门提供，一般取最大短路电流的15%）
发电厂和变电站内、外发生接地短路时，经接地网入地的电流可分别按下二式计算：
式中：I ――入地短路电流，即通过地网进行散流的电流，A
――接地短路时的最大接地短路电流，即为单相短路接地时最大运行方式下的最大短路电流，A；
――发生最大接地短路电流时，流经发电厂变电所接地中性点的最大接地短路电流，A；
Kc1、Kc2――分别为厂或所内和厂或所外短路时，避雷线的工频分流系数。Kc=1-Sf
计算用入地短路电流取两式中较大的 I 值。
结合IEEE Std 80-2000中计算得知，取0.4、取0.15得站内外短路的入地电流分别为：
=13.6KA
=0.9KA
根据DL/T 621-1997要求，入地电流取两者较大值13.6KA。
2.3S80锌包铜腐蚀后截面积校验
2.3.1 截面积计算
（1）S80锌包钢直径是10.2mm，其中铜径为5mm。
（2）根据以上文献记载，锌的腐蚀率为0.015mm/a（毫米/年），30年的腐蚀厚度为0.45mm。那么30年后锌包铜的直径为9.75mm，截面积为74.62mm2。
2.3.2 截面积校验计算
（1）根据DL/T 621-1997《交流电气装置的接地》热稳定系数附录C
接地线的最小截面积应符合下式要求：
式中：-接地线的最小截面，mm2
-流过接地线的短路电流稳定值
-短路的等效持续时间，0.5s（发生短路故障时根据开关柜保护断路时间为0.1S（设计院计算书中校验取值），本计算校验采用的0.5S是为了更加安全考虑）;
-接地线材料的热稳定系数；（铜为210；锌为150）
（2）腐蚀后截面积计算
考虑腐蚀后的S80锌包铜接地线的截面积为：
S1=74.62 mm2
铜芯部分的截面积为:
S2=19.625 mm2
锌层部分的截面积为:
S3=S1-S2=55 mm2
（3）通流量计算
铜芯部分的通流量为：
I1=S2×C1/=19.625×210/=5888A
锌层部分的通流量为：
I2=S3×C2/=55×150/=11667A
总通流量为：
I=I1+I2=5888+111667=17.555kA ＞ 13.6kA（设计值）
2.4 不考虑接地线腐蚀，截面积校验计算
（1）截面积计算
S80锌包铜接地线的截面积为：
S1=80 mm2
铜芯的按照直径5mm计算，铜芯部分的截面积为:
S2=19.625 mm2
锌层部分的截面积为:
S3=S1-S2=60.375 mm2
（2）通流量计算
铜芯部分的通流量为：
I1=S2×C1/=19.625×210/=5888A
锌层部分的通流量为：
I2=S3×C2/=60.375×150/=12938A
总通流量为：
I=I1+I2=5888+12938=41670=18.83kA ＞ 13.6kA（设计值）
2.5 其它规范规定的最小截面
（1）《GB50169-2006电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》
（2）DL/T 621-1997标准中6.1.2表1中说明：
发电厂和变电站地下接地装置的圆钢直径为不小于10mm。
（3）本工程采用的锌包铜接地线（S80、S120）均满足规范要求。
3结论
（1）S80锌包铜接地线截面积满足30年使用的最大入地短路电流的通流量要求；
（2）S120锌包铜接地线截面积大于S80锌包铜接地线，故同样满足30年使用的通流量要求。
参考文献
【1】周开春 何明峰 多种降阻材料搭配在变电站接地网的改造中的应用【J】.广西气象，2006,27（2）
【2】建筑物防雷设计规范（GB50057-94）
【3】劳小青 潘家利 采用几何计算法判断三支不等高避雷针的保护范围【J】.气象研究与应用，2008,29（1）：72-74
【4】贺根续 刘重祺 谢景命《接地装置》
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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