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) |
|---|---|
| 400 | 577 |
| 630 | 909 |
| 800 | 1 155 |
| 1 000 | 1 443 |
| 1 250 | 1 804 |
| 1 600 | 2 309 |
| 2 000 | 2 887 |
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 × Iн | 36,1 |
| 5% | 20 × Iн | 28,9 |
| 6% | 16,7 × Iн | 24,1 |
| 8% | 12,5 × Iн | 18,0 |
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) |
|---|---|---|---|
| 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 |
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.