QDTB® Трансформатор
⚡

Ток короткого замыкания трансформатора: расчет в 3 шага (и как напряжение короткого замыкания Uk% устанавливает предел)

Каждый нижестоящий автоматический выключатель и кабель рассчитываются исходя из одного параметра: тока короткого замыкания трансформатора. Для распределительного трансформатора он определяется просто как номинальный ток, делённый на напряжение короткого замыкания — например, трансформатор мощностью 1 000 кВА, 10/0,4 кВ, при Uk = 6% выдаёт 24,1 кА на выводах низкого напряжения (пиковое значение ≈ 61 кА). Ниже приведён расчёт в 3 шага, правило стойкости по IEC 60076-5, а также рекомендации по выбору правильного значения Uk%.

By QDTB Engineering Team·Updated 2026-08-30
Ток короткого замыканияПолное напряжение короткого замыканияUk%IEC 60076-5Ток короткого замыканияЗащита трансформатора

Ответ сразу: ток короткого замыкания = номинальный ток ÷ напряжение короткого замыкания

Ток короткого замыкания на выводах низкого напряжения распределительного трансформатора — это не то, что ищут по кривой — это простое деление. Симметричный (установившийся) ток короткого замыкания равен:

Iкз = Iн ÷ Uk% = (S ÷ (√3 × U)) ÷ (Uk ÷ 100)

где S — номинальная мощность (кВА), U — номинальное напряжение низкой стороны (кВ), а Uk% — напряжение короткого замыкания (импеданс). Возьмем трансформатор 1 000 кВА, 10 ÷ 0,4 кВ с Uk = 6%: номинальный ток низкой стороны равен 1 000 000 ÷ (1,732 × 400) = 1 443 А, поэтому ток КЗ равен 1 443 ÷ 0,06 = 24,1 кА. Асимметричный пик первого цикла составляет примерно 2,55 × это значение = 61 кА. Каждый главный автоматический выключатель низкого напряжения, шина и кабель должны быть рассчитаны на отключение и пропускание этого значения — именно поэтому его рассчитывают до покупки, а не после. Если вы все еще выбираете мощность кВА, начните с руководства по выбору по одной формуле; для распределительных устройств и фидеров, которые должны выдерживать этот ток КЗ, см. Как рассчитать распределительную систему.

Шаг 1 — Определите номинальный ток

Номинальный (полный) ток любой обмотки равен мощности, деленной на √3 и напряжение. На стороне низкого напряжения трансформатора 10/0,4 кВ:

Iн = S ÷ (1,732 × 0,4)

Мощность (кВА)Номинальный ток НН при 0,4 кВ (А)
400577
630909
8001 155
1 0001 443
1 2501 804
1 6002 309
2 0002 887

Шаг 2 — Разделите на Uk% (напряжение короткого замыкания)

Uk% — это напряжение (в процентах от номинального), которое необходимо приложить к обмотке высокого напряжения, чтобы вызвать протекание номинального тока при замкнутых накоротко выводах низкого напряжения. Это внутреннее сопротивление трансформатора, и именно оно определяет ток короткого замыкания. Для стандартных распределительных трансформаторов оно обычно составляет 4%–6% (по состоянию на 2026 год):

Uk%Коэффициент увеличения тока КЗ (1 ÷ Uk)1 000 кВА → ток КЗ на НН (кА)
4%25 × Iн36,1
5%20 × Iн28,9
6%16,7 × Iн24,1
8%12,5 × Iн18,0

Более низкое значение Uk% означает меньшие потери и более жесткое регулирование напряжения, но более высокий ток короткого замыкания — поэтому ваше низковольтное распределительное устройство становится дороже. Это тот же компромисс между сопротивлением и потерями, который определяет классы S11/S13/S20; см. сравнение классов потерь, чтобы понять, как сопротивление и потери холостого хода изменяются совместно.

Шаг 3 — Учтите асимметричный пик

Указанные выше 24,1 кА — это симметричное действующее значение. В течение первого полупериода постоянная составляющая может поднять мгновенный пик примерно до 2,55 × симметричного значения (IEC 60909 / IEC 60076-5 применяют этот коэффициент для распределительных трансформаторов). Для трансформатора 1 000 кВА / 6% пик составляет ≈ 61 кА. Автоматические выключатели и шины характеризуются как номинальным током отключения (действующее значение), так и пиковым (включающим) током, поэтому укажите оба параметра в заказе.

Правило стойкости: IEC 60076-5 (ГОСТ 11677 / ГОСТ 34837)

IEC 60076-5 требует, чтобы трансформатор выдерживал термическое и динамическое (механическое) воздействие внешнего короткого замыкания без повреждений в течение 2 секунд по умолчанию (некоторые спецификации увеличивают этот срок до 3 с для более крупных агрегатов). Два режима отказа различны: термический — медь нагревается до заданного предела под действием тока КЗ — и динамический — электромагнитные силы между обмотками, которые возрастают пропорционально квадрату пикового тока, физически сжимают или деформируют обмотку. Этот квадратичный закон — причина того, что низкое значение Uk% является палкой о двух концах: оно повышает ток КЗ, а сила возрастает с I², поэтому запас механической прочности важнее термического. Именно это компетентный завод проверяет рутинным испытанием на стойкость к короткому замыканию — или, для ответственных агрегатов, полным типовым испытанием.

Как указать в спецификации (и что включить в заказ)

  • Номинальная мощность, коэффициент трансформации и группа соединения (например, 1 000 кВА, 10/0,4 кВ, Dyn11).
  • Uk% на основном ответвлении (например, 6%) и допустимое отклонение — IEC 60076-1 допускает ±10% от заявленного сопротивления.
  • Продолжительность короткого замыкания (стандарт 2 с) и ожидаемый уровень тока КЗ системы на выводах высокого напряжения.
  • Требование, чтобы низковольтное распределительное устройство отключало расчетный Iкз — обычно это автоматический выключатель на 36 кА или 50 кА, в зависимости от Uk%.

Если ошибиться в Uk% и уровне тока КЗ, вы либо занизите спецификацию распределительного устройства (выключатель, не способный отключить 24 кА, — это опасность), либо переплатите за низкое сопротивление, которое вам не нужно. Пришлите нам вашу мощность и ожидаемый уровень тока КЗ на стороне ВН, и мы рассчитаем точный ток КЗ на стороне НН, подберем Uk%, обеспечивающий баланс между регулированием и стоимостью распределительного устройства, и предложим согласованные агрегаты — масляные или сухие — с протоколом испытания на стойкость к короткому замыканию по IEC 60076-5.

Расчетная таблица: ток КЗ на стороне НН для типовых мощностей (10/0,4 кВ, Uk = 6%)

Мощность (кВА)Номинальный ток НН (А)Симметричный Iкз (кА)Пик ≈ 2,55 × (кА)
4005779,624,5
63090915,238,6
8001 15519,349,1
1 0001 44324,161,3
1 6002 30938,598,1
2 0002 88748,1122,7

Все значения выше предполагают глухое трехфазное металлическое короткое замыкание на выводах НН; реальные уровни тока КЗ будут несколько ниже с учетом сопротивления кабеля. Таблица — это ваша проверка спецификации: если ваше оборудование НН не может отключить значение из третьего столбца, увеличьте Uk% или модернизируйте распределительное устройство до включения.

Related Articles

🌡️

Трансформатор для централизованного теплоснабжения и ТЭЦ: как подобрать мощность подстанции тепловой сети, почему нагрузка насосов и летний минимум определяют номинальную мощность и чем отличается повышающий трансформатор ТЭЦ

Трансформатор для централизованного теплоснабжения выбирается по мощности насосов, а не по МВт: тепловому пункту мощностью 10 МВт требуется всего 160–250 кВА, тогда как генератору ТЭЦ мощностью 25–50 МВт необходим повышающий трансформатор 40–75 МВА. В этом руководстве рассматриваются пятиэтапный расчёт от гидравлических параметров к электрическим, ловушка летних минимальных потерь холостого хода, разность температур как рычаг снижения энергопотребления насосов, сухие трансформаторы против масляных для подвальных тепловых пунктов, нормы вентиляции и шума, соотношения мощности и тепла ТЭЦ и диапазоны регулирования напряжения под нагрузкой, гармонические нагрузки от тепловых насосов и частотно-регулируемых приводов, а также ориентировочные цены FOB на 2026 год.

🌊

Трансформатор повышающий для ГЭС: как подобрать GSU для агрегатов мощностью 10–300 МВт, почему сброс нагрузки и циклические пуски-остановы определяют спецификацию и чем гидрорежим отличается от солнечной или ветровой генерации

Гидрогенераторный повышающий трансформатор выбирается по полной мощности генератора в МВА, а не по мощности турбины в МВт: при 60 МВт и коэффициенте мощности 0,90 требуется 75 МВА. В данном руководстве рассматриваются пятиэтапный расчёт типоразмера, выбор полного сопротивления и диапазона регулирования напряжения для удалённых слабых энергосистем, пределы перевозбуждения при сбросе нагрузки (1,10/1,25/1,40 о.е.), термические циклы пуска-останова согласно IEC 60076-7, ступени охлаждения от ONAN до ODWF, снижение номинальных параметров при работе на высоте, перечень заводских испытаний, включая испытание на короткое замыкание, измерение частичных разрядов и анализ частотного отклика (FRA), а также ориентировочные диапазоны стоимости FOB по классам напряжения.

⚓

Трансформатор для контейнерного терминала порта: как рассчитать распределение среднего напряжения для кранов STS и RMG, почему рабочий цикл крана и рекуперация определяют мощность в кВА и что требует прибрежный терминал

Трансформатор для контейнерного терминала выбирается по нагрузочной ведомости кранового парка с коэффициентами спроса по циклограммам работы, а не по установленной мощности в кВА. В данном руководстве рассматриваются коэффициенты спроса для кранов STS и RMG (0,40–0,50 от установленной мощности в кВА), метод 10-минутного среднеквадратичного тока и нагрева hottest-spot, лежащий в основе выбора кранового трансформатора мощностью 1 600 кВА, спрос на подключение рефрижераторных розеток (5–9 кВт на 40-футовый блок, номинал розетки 22 кВА, коэффициент совпадения 0,65), выполненный расчёт терминальной подстанции мощностью 23 МВА, гармоники 6-пульсных, 12-пульсных и AFE-выпрямителей и снижение номинала по K-фактору согласно IEEE C57.110, сравнение падения напряжения при 400 В и 6,6/11 кВ, определяющее напряжение на причале, рекуперативное торможение и обратная мощность, сухие и масляные трансформаторы в зависимости от места установки, требования к коррозионной стойкости IP55 и ISO 12944 C5-M, секционированные крановые шины по схеме N-1, полное сопротивление и провал напряжения, а также поля паспортных данных, которые делают два предложения по терминалу сопоставимыми.

Комплексная поставка оборудования для традиционной и солнечной энергетики

От проектирования систем распределения электроэнергии до солнечной энергии — трансформаторы, распределительные устройства, подстанции и солнечное оборудование, размеры и цены в одном месте. Воспользуйтесь нашими калькуляторами, чтобы получить полную спецификацию материалов и цену FOB.