Как рассчитать ток короткого замыкания и проверить автомат
Автоматический выключатель защищает от короткого замыкания только если ток КЗ в самой дальней точке линии достаточен для его мгновенного расцепления — иначе автомат греется тепловым расцепителем секунды и минуты, а за это время горит изоляция. ПУЭ-7 (п. 1.7.79) требует отключения за 0,4 с в групповых сетях 220 В и за 5 с в распределительных; ГОСТ 28249-93 задаёт метод расчёта тока КЗ в сетях до 1 кВ. Ток однофазного КЗ (фаза — нуль) считают по формуле I_кз = U_ф / (Z_т/3 + Z_п): сопротивление трансформатора току однофазного КЗ плюс полное сопротивление петли фаза — нуль.
Сопротивление трансформатора берут из таблиц: ТП 400 кВА со схемой Y/Yн — 0,195 Ом, 100 кВА — 0,799, 25 кВА — 3,11; при схеме Δ/Yн — втрое меньше. Сопротивление петли — два проводника (фаза и ноль) при 65 °C с учётом индуктивности: медь 2,5 мм² даёт 8,3 Ом/км на проводник, 16 мм² — 1,3 Ом/км, кабель добавляет 0,06 Ом/км индуктивного сопротивления, воздушная линия — 0,35. Трёхфазный ток КЗ на выводах трансформатора — U/(√3·Z_т): 13,5 кА для 400 кВА, 3,4 кА для 100 кВА — он нужен для выбора автоматов по отключающей способности (4,5 / 6 / 10 кА).
Проверка автомата: мгновенное расцепление гарантировано при токе выше верхней границы отсечки (B — 5·I_н, C — 10·I_н, D — 20·I_н по ГОСТ IEC 60898-1) с запасом 10 %: C16 — 176 А, C25 — 275 А, C32 — 352 А, C63 — 693 А. Из этого следует максимальная длина линии для каждого автомата и сечения: C16 на 2,5 мм² от ТП 400 кВА — 64 м, B16 — 140 м. Калькулятор считает всё это для выбранных трансформатора, кабеля или СИП, длины и автомата, а на месте расчёт подтверждают измерением петли фаза — нуль.
отсечка: Iкз ≥ 1,1 · k · Iн (k = 5 для B, 10 для C, 20 для D)
Автомат и типовое сечение: требуемый ток КЗ и предельная длина линии
Медь, кабель, трансформатор 400 кВА Y/Yн; сечения — по ПУЭ табл. 1.3.4 для прокладки в воздухе. Ссылки на страницы автоматов — в навигации ниже.
Трансформаторы ТП: сопротивления и токи КЗ
Z_т/3 — сопротивление току однофазного КЗ для схемы Y/Yн (у Δ/Yн втрое меньше); трёхфазный ток на выводах — при 380 В и паспортном u_к; последние столбцы — ток в конце 50 м меди 2,5 мм² и отсечка C16.
Активное сопротивление проводников, Ом/км
ρ·1000/S при 20 °C и при 65 °C (коэффициент 1,18); индуктивное сопротивление — 0,06 Ом/км для кабеля, 0,1 для СИП, 0,35 для голой воздушной линии.
В системе TN время автоматического отключения питания не должно превышать 0,4 с при номинальном фазном напряжении 220 В в цепях, питающих переносные и передвижные электроприёмники и ручной электроинструмент; в распределительных цепях допускается 5 с.— ПУЭ-7, п. 1.7.79
Как считать и что делать
- Считайте по минимальному току КЗ: нагретые проводники (65 °C), самая дальняя точка линии, схема Y/Yн, если схема ТП неизвестна.
- Для линий длиннее предела ставьте характеристику B или большее сечение; номинал автомата увеличивать нельзя — он выбирается по кабелю.
- Ток КЗ на вводе дома определяет линия от ТП: попросите у сетевой организации мощность и схему трансформатора, длину и сечение ВЛ или измерьте петлю на вводе прибором.
- Трёхфазный ток КЗ на выводах ТП задаёт отключающую способность автоматов: рядом с ТП 630–1000 кВА нужны автоматы на 10 кА, в конце длинной линии хватает 4,5–6 кА.
Разбор по автоматам, линиям и трансформаторам — на страницах серии ниже; сечение кабеля по току и падению напряжения — в калькуляторе сечения провода.
- ГОСТ 28249-93 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчёта в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ». Госстандарт России. 1993.
- ПУЭ-7, гл. 1.7 (п. 1.7.78–1.7.79 — автоматическое отключение питания, время 0,4 с) и гл. 3.1 (п. 3.1.8–3.1.9 — кратность тока КЗ к току расцепителя). Минэнерго России. 2002.
- ГОСТ IEC 60898-1-2020 «Выключатели автоматические для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения» — характеристики мгновенного расцепления B (3–5 I_н), C (5–10 I_н), D (10–20 I_н). Росстандарт. 2020.
- ГОСТ Р 50571.3-2009 (МЭК 60364-4-41) «Требования для обеспечения безопасности. Защита от поражения электрическим током» — максимальное время отключения в системе TN. Росстандарт. 2009.
- Основы техники безопасности в электроустановках — сопротивление трансформаторов току однофазного КЗ (Z_т/3), расчёт петли фаза — нуль. Долин П. А.. Энергоатомиздат. 1984.
- Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей (приказ Минэнерго России от 12.08.2022 № 811) — проверка согласования параметров цепи «фаза — нуль» с характеристиками защиты. Минэнерго России. 2022.
