Расчёт тока КЗ по ГОСТ 28249-93: формулы, сопротивления, пример

Метод ГОСТ 28249: расчёт и вывод

ГОСТ 28249-93 — действующий стандарт на методы расчёта токов КЗ в электроустановках переменного тока до 1 кВ. Он вводит две задачи: максимальный ток КЗ (для проверки аппаратов на отключающую способность и стойкость — холодные проводники, металлическое замыкание) и минимальный (для проверки чувствительности защиты — нагретые до 65 °C проводники, сопротивление дуги и контактов). Для автомата важен минимальный ток в конце линии: I_кз(1) = U_ф / (Z_т/3 + Z_п). Калькулятор реализует этот инженерный вариант: сопротивление трансформатора току однофазного КЗ из таблиц, проводники при 65 °C, индуктивность по типу линии.

Пример по шагам для медного кабеля 2,5 мм² длиной 50 м от ТП 400 кВА (Y/Yн-0 (звезда — звезда с нулём)). Шаг 1 — сопротивление трансформатора Z_т/3 = 0,195 Ом. Шаг 2 — активное сопротивление проводника: ρ_20 × 1000/S × 1,18 = 8,26 Ом/км; фаза и нуль вместе на 50 м — 0,826 Ом. Шаг 3 — индуктивное: 0,06 Ом/км на проводник, петля 0,006 Ом. Шаг 4 — полное сопротивление петли Z_п = 0,826 Ом, цепи — 1,02 Ом. Шаг 5 — ток I_кз = 220 / 1,02 = 215 А. Шаг 6 — сравнение с током отсечки C16 (176 А): срабатывает. Для справки трёхфазный ток КЗ в той же точке — 524 А.

Стандарт допускает упрощения для сетей 0,4 кВ: не учитывать сопротивление системы выше трансформатора (ТП питается от «бесконечной» сети), считать сопротивление дуги и контактов запасом 10–20 %, а для расчёта минимального тока брать напряжение 220 В, а не 230. Полный расчёт по ГОСТ учитывает ещё сопротивления шин, трансформаторов тока, катушек автоматов и переходных контактов — для линий длиннее 20–30 м их вклад меньше 5 %, и калькулятор их не учитывает, зато считает нагретые проводники и запас к отсечке 10 %.

Ток КЗ по длине линии 2,5 мм² и отсечка автомата C16

Медного проводника 2,5 мм² при 65 °C, кабель (ВВГ, АВВГ, NYM) или провод в трубе, трансформатор 400 кВА (Y/Yн-0). Максимальная длина для C16 — 64 м.

Сечение проводника при длине 50 м

Сечение на ступень выше даёт на 40–60 % больше тока КЗ; последний столбец — предельная длина линии этого сечения для выбранного автомата.

Автоматы B и C: требуемый ток КЗ и предельная длина для 2,5 мм²

Требуемый ток — 1,1 × верхняя граница отсечки (5·I_н для B, 10·I_н для C); предельная длина — при которой ток КЗ в конце линии 2,5 мм² от ТП 400 кВА ещё не меньше требуемого.

Трансформатор подстанции: ток КЗ в конце 50 м линии 2,5 мм²

Схема Y/Yн-0 (звезда — звезда с нулём). Z_т/3 — сопротивление току однофазного КЗ; трёхфазный ток на выводах — для выбора аппаратов по отключающей способности.

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

• Минимальный ток КЗ (проверка автомата) — проводники при 65 °C и напряжение 220 В; максимальный (стойкость аппаратов) — при 20 °C и 230–240 В: холодный кабель даёт 246 А вместо 215 А.
• Табличное ρ: медь 0,0175 Ом·мм²/м при 20 °C, алюминий 0,028; сопротивление на километр — ρ·1000/S: медь 2,5 мм² — 7,0 Ом/км, 8,3 при 65 °C.
• Индуктивное сопротивление зависит от геометрии, а не от сечения: кабели 0,06–0,08 Ом/км, СИП около 0,1, воздушная линия голыми проводами — 0,3–0,4.
• Для приёмки расчёт подтверждают измерением петли фаза — нуль; расхождение в 20–30 % — норма из-за контактов, реального ρ и температуры.

Другие автоматы и линии — в навигации ниже; сечение кабеля по току и падению напряжения — в калькуляторе сечения провода; заземление и повторное заземление PEN — в калькуляторе заземления.