الإجابة أولاً: تيار العطل = التيار المقنن ÷ جهد المعاوقة
تيار القصر عند أطراف الجهد المنخفض لمحول التوزيع ليس شيئًا تبحث عنه في منحنى — بل هو عملية قسمة بسيطة. تيار القصر المتماثل (في الحالة المستقرة) هو:
Isc = In ÷ Uk% = (S ÷ (√3 × U)) ÷ (Uk ÷ 100)
حيث S هي القدرة المقننة (kVA)، وU هو الجهد المقنن للجانب المنخفض (kV)، وUk% هو جهد المعاوقة (القصر). خذ محولًا بقدرة 1,000 kVA، 10 ÷ 0.4 kV مع Uk = 6%: تيار الجانب المنخفض المقنن هو 1,000,000 ÷ (1.732 × 400) = 1,443 A، وبالتالي فإن تيار العطل هو 1,443 ÷ 0.06 = 24.1 kA. الذروة غير المتماثلة في الدورة الأولى تبلغ تقريبًا 2.55 × ذلك = 61 kA. يجب أن يكون كل قاطع رئيسي للجهد المنخفض، وقضيب توصيل، وكابل مصممًا لقطع وتحمل هذا الرقم — ولهذا السبب تحسبه قبل الشراء، وليس بعده. إذا كنت لا تزال تختار قيمة kVA نفسها، فابدأ من دليل التحجيم بالمعادلة الواحدة؛ أما بالنسبة للمفاتيح الكهربائية والمغذيات التي يجب أن تتعامل مع هذا العطل، فانظر كيفية تحجيم نظام التوزيع.
الخطوة 1 — إيجاد التيار المقنن
التيار المقنن (عند الحمل الكامل) على أي ملف هو القدرة مقسومة على √3 والجهد. على الجانب المنخفض لوحدة 10/0.4 kV:
In = S ÷ (1.732 × 0.4)
| القدرة (kVA) | التيار المقنن للجانب المنخفض عند 0.4 kV (A) |
|---|---|
| 400 | 577 |
| 630 | 909 |
| 800 | 1,155 |
| 1,000 | 1,443 |
| 1,250 | 1,804 |
| 1,600 | 2,309 |
| 2,000 | 2,887 |
الخطوة 2 — القسمة على Uk% (جهد المعاوقة)
Uk% هو الجهد — كنسبة مئوية من الجهد المقنن — الذي يجب تطبيقه على ملف الجهد العالي لتدوير التيار المقنن مع قصر أطراف الجهد المنخفض. وهو المعاوقة الداخلية للمحول، وهو العامل الوحيد الذي يحدد تيار العطل. بالنسبة لمحولات التوزيع القياسية، يتراوح عادةً بين 4%–6% (اعتبارًا من 2026):
| Uk% | مضاعف العطل (1 ÷ Uk) | 1,000 kVA → عطل الجانب المنخفض (kA) |
|---|---|---|
| 4% | 25 × In | 36.1 |
| 5% | 20 × In | 28.9 |
| 6% | 16.7 × In | 24.1 |
| 8% | 12.5 × In | 18.0 |
انخفاض Uk% يعني خسائر أقل وتنظيم جهد أفضل، ولكن تيار عطل أعلى — وبالتالي تصبح مفاتيح الجهد المنخفض أكثر تكلفة. هذه هي نفس المفاضلة بين المعاوقة والخسائر التي تقود درجات S11/S13/S20؛ انظر مقارنة درجات الخسائر لمعرفة كيف تتحرك المعاوقة وخسائر اللاحمل معًا.
الخطوة 3 — إضافة الذروة غير المتماثلة
قيمة 24.1 kA أعلاه هي قيمة RMS المتماثلة. خلال نصف الدورة الأولى، يمكن أن يرفع الإزاحة المستمرة (DC offset) الذروة اللحظية إلى حوالي 2.55 × القيمة المتماثلة (يطبق المعيار IEC 60909 / IEC 60076-5 هذا العامل لمحولات التوزيع). بالنسبة لوحدة 1,000 kVA / 6%، تبلغ الذروة ≈ 61 kA. يتم تحديد القواطع وقضبان التوصيل لكل من تصنيف القطع RMS والتيار الذروي (التحميل)، لذا حدد كليهما في الطلب.
قاعدة التحمل: IEC 60076-5 (GB 1094.5)
يتطلب المعيار IEC 60076-5 أن يتحمل المحول التأثيرات الحرارية والديناميكية (الميكانيكية) لقصر خارجي دون تلف، لمدة ثانيتين افتراضيًا (تمتد بعض المواصفات إلى 3 ثوانٍ للوحدات الأكبر). وضعا الفشل مختلفان بوضوح: الحراري — حيث يسخن النحاس نحو حد محدد تحت تيار العطل — والديناميكي — حيث ترتفع القوى الكهرومغناطيسية بين الملفات، والتي تزداد مع مربع التيار الذروي، مما يسحق أو يشوه الملف فيزيائيًا. هذا القانون التربيعي هو السبب في أن انخفاض Uk% سيف ذو حدين: فهو يرفع تيار العطل، والقوة ترتفع مع I²، لذا فإن هامش التصميم الميكانيكي أكثر أهمية من الحراري. هذا هو بالضبط ما يتحقق منه مصنع كفؤ من خلال اختبار تحمل القصر الروتيني — أو، للوحدات الحرجة، اختبار نوع كامل.
كيفية تحديد المواصفات (وما يجب وضعه في الطلب)
- القدرة المقننة، ونسبة الجهد، ومجموعة التوصيل (مثل 1,000 kVA، 10/0.4 kV، Dyn11).
- Uk% عند النقطة المقننة (مثل 6%) والتفاوت المسموح به — يسمح المعيار IEC 60076-1 بـ ±10% على المعاوقة المعلنة.
- مدة القصر (ثانيتان قياسيًا) ومستوى العطل المتوقع للنظام عند أطراف الجهد العالي.
- أن مفاتيح الجهد المنخفض يجب أن تقطع Isc المحسوب — عادةً قاطع 36 kA أو 50 kA للجهد المنخفض، اعتمادًا على Uk%.
إذا أخطأت في Uk% ومستوى العطل، فإما أن تقلل من مواصفات المفاتيح (قاطع لا يمكنه قطع 24 kA يشكل خطرًا) أو تدفع مبالغ زائدة مقابل معاوقة منخفضة لا تحتاجها. أرسل لنا قدرتك ومستوى العطل المتوقع للجهد العالي وسنحسب تيار العطل الدقيق للجانب المنخفض، ونختار Uk% يوازن بين التنظيم وتكلفة المفاتيح، ونقدم عرض أسعار للوحدات المتطابقة — مغمورة بالزيت أو من النوع الجاف — مع تقرير اختبار تحمل القصر وفقًا للمعيار IEC 60076-5.
جدول عملي: تيار عطل الجانب المنخفض للأحجام الشائعة (10/0.4 kV، Uk = 6%)
| القدرة (kVA) | التيار المقنن للجانب المنخفض (A) | Isc المتماثل (kA) | الذروة ≈ 2.55 × (kA) |
|---|---|---|---|
| 400 | 577 | 9.6 | 24.5 |
| 630 | 909 | 15.2 | 38.6 |
| 800 | 1,155 | 19.3 | 49.1 |
| 1,000 | 1,443 | 24.1 | 61.3 |
| 1,600 | 2,309 | 38.5 | 98.1 |
| 2,000 | 2,887 | 48.1 | 122.7 |
تفترض جميع القيم أعلاه قصرًا ثلاثي الأطوار صلبًا عند أطراف الجهد المنخفض؛ مستويات العطل الفعلية أقل قليلاً عند إضافة معاوقة الكابل. الجدول هو فحص مواصفاتك — إذا كانت معدات الجهد المنخفض لديك لا تستطيع قطع الرقم في العمود الثالث، فارفع Uk% أو قم بترقية المفاتيح قبل التشغيل.