КЗ на выводах трансформатора: расчёт и вывод
На выводах низкого напряжения трансформатора ток КЗ максимален: между источником и точкой замыкания только обмотки. Трёхфазный ток КЗ считают через напряжение короткого замыкания u_к из паспорта: Z_т = u_к·U²/(100·S_т), активная часть R_т = ΔP_к·U²/S_т², реактивная X_т = √(Z_т² − R_т²), ток I_кз(3) = U/(√3·Z_т). Для трансформатора 400 кВА (u_к 4,5 %) при 380 В это 13 505 А при номинальном токе 608 А — кратность около 22. Для 100 кВА — 3 376 А, для 1000 кВА (u_к 5,5 %) — 27 624 А.
Однофазный ток КЗ на шинах ТП ограничивает не Z_т, а сопротивление обмоток току нулевой последовательности — табличное Z_т/3: для схемы Y/Yн-0 0,195 Ом у 400 кВА (1 128 А на шинах), 0,799 у 100 кВА, 3,11 у 25 кВА; у схемы Δ/Yн-11 сопротивление втрое ниже (0,0565 Ом у 400 кВА). Поэтому однофазный ток КЗ у Y/Yн в 3–12 раз меньше трёхфазного — и именно он определяет, сработает ли автомат в конце длинной линии.
Трёхфазный ток на выводах нужен для выбора аппаратов по отключающей способности: вводные автоматы и рубильники ТП должны выдерживать и отключать 13–28 кА (для 400–1000 кВА), поэтому на РУ-0,4 кВ ставят аппараты на 25–50 кА, а бытовые автоматы 4,5–6 кА допустимы только там, где ток КЗ уже ограничен линией — обычно дальше 30–50 м кабеля от ТП. Таблица ниже даёт оба тока для ряда 25–1600 кВА и ток в конце линии 2,5 мм² длиной 0 м для каждого трансформатора.
отсечка: Iкз ≥ 1,1 · k · Iн (k = 5 для B, 10 для C, 20 для D)
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 0 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 0 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
- Отключающая способность автомата (4,5 / 6 / 10 кА на маркировке) должна быть не меньше трёхфазного тока КЗ в месте установки; у ТП 630–1000 кВА — только 10 кА и выше или ограничение через ток линии.
- Уточните u_к в паспорте: у сухих трансформаторов и ТМГ современных серий 4–6 %, у старых ТМ 4,5–5,5 %; u_к 6 % снижает ток КЗ на 25 % против 4,5 %.
- Схема Y/Yн даёт малый однофазный ток КЗ: если ТП сельская и старая, автоматы на длинных линиях чаще не «отсекают» — проверяйте расчётом и измерением.
- Для ТП с двумя параллельными трансформаторами ток КЗ на шинах складывается — аппараты выбирают по сумме.
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.
- ГОСТ 28249-93 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчёта в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ». Госстандарт России. 1993.
- Основы техники безопасности в электроустановках — сопротивление трансформаторов току однофазного КЗ (Z_т/3), расчёт петли фаза — нуль. Долин П. А.. Энергоатомиздат. 1984.
- 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.
