Электрики, это вам
Токи короткого замыкания:
теория, практика и немного боли
Ток короткого замыкания: расчет и защита электрических сетей
Если слышишь «короткое замыкание» и представляешь дымящийся кабель — ты не один. Но на самом деле токи КЗ — это не только катастрофа, а ещё и твой инструмент проектировщика: по ним мы выбираем автоматы, кабели и делаем селективность. Давай разбираться.
🔌 Что такое ток КЗ
Ток короткого замыкания (ТКЗ) — это огромный ток, который протекает в цепи при соединении точек с разным потенциалом напрямую (например, фаза и земля), минуя нагрузку, а точнее - сопротивление
Его величина может превышать рабочий ток в десятки и сотни раз — и именно этот «всплеск» решает судьбу кабеля, автомата и щита.
Его величина может превышать рабочий ток в десятки и сотни раз — и именно этот «всплеск» решает судьбу кабеля, автомата и щита.
🔎 Виды КЗ
- Однофазное КЗфаза–ноль/земля— самое частое (80–90 % случаев).
- Пример: фаза замкнула на металлический корпус стиралки → если ток замыкания меньше, чем нужно для срабатывания автомата/УЗО, защита не отключится
- Двухфазное КЗЗамыкание между двумя фазами (без земли).
Почему важно: ток здесь обычно больше, чем при однофазном, но меньше, чем при трёхфазном.
Пример: повреждён кабель, пробило изоляцию между фазами L1 и L2.
Доля случаев: около 10–15 %. - Двухфазное КЗ с землёйДве фазы одновременно замыкаются на землю.
Особенность: характерно для сетей с изолированной нейтралью (например, в некоторых промышленных сетях 6–10 кВ).
Пример: повреждение кабеля — сразу два фазных проводника легли на корпус оборудования.
Доля случаев: до 5–10 %. - Трехфазное КЗвсе три фазы замыкаются между собой (симметричное замыкание).
Почему важно: даёт максимальный ток КЗ, который используют для проверки прочности шин, кабелей и аппаратов.
Пример: на шинопроводе 0,4 кВ замкнуло все три фазы.
Доля случаев: редкость — 1–3 %.
⚡ Кстати: при расчёте однофазного КЗ проверяют чувствительность аппаратов защиты. Если автомат «не видит» однофазное замыкание, то смысла в нём — ноль.
🤓 Зачем инженеру знать токи КЗ
Выбор оборудования
- Шины, трансформаторы проектируются с учётом максимальных токов трёхфазного КЗ.
- Пример: ток трёхфазного КЗ на шинах 10 кА → автоматы должны быть рассчитаны минимум на 10 кА отключающей способности (лучше с запасом — 15 кА).
- Отключающая способность указывается на самих устройствах и в каталогах
Правильный выбор автоматов
- Пример: у нас розетка 16 А, автомат C16.
- Характеристика C означает, что автомат отключится при токе 5–10·Iном, т.е. при 80–160 А.
- Если расчётный ток однофазного КЗ в розетке всего 60 А — автомат не сработает → кабель горит.
- Решение: ставим автомат B16 (он срабатывает при 3–5·Iном, т.е. 48–80 А).
Выбор кабеля
По току КЗ рассчитывается термическая стойкость: кабель должен выдержать энергию, выделяющуюся до срабатывания автомата.
Формула: I²·t ≤ k²·S², где k — материал, S — сечение.
По току КЗ рассчитывается термическая стойкость: кабель должен выдержать энергию, выделяющуюся до срабатывания автомата.
Формула: I²·t ≤ k²·S², где k — материал, S — сечение.
Селективность защиты
- Если в розетке замкнуло, должен выбить ближайший автомат, а не весь этаж.
- Для этого проектировщик подбирает автоматы с разными характеристиками (B/C/D) и временем отключения.
🧰 Автоматы: характеристики B, C, D
Эти буквы обозначают отключающую способность автомата,т.е. какой ток короткого замыкания он чувствует
- B — отключаются при 3–5·Iном → чувствительные
- C — отключаются при 5–10·Iном → «универсальные», ставятся в большинстве цепей.
- D — отключаются при 10–20·Iном → для двигателей, насосов, сварки (где большие пусковые токи).
📌 Пример:
- Линия на 25 м с кабелем 2,5 мм².
- Ток однофазного КЗ на конце линии = 120 А.
- Ставим автомат С16 → т.к. его уставка 80–160 А, значение ткз входит в эти границы.
- Вывод: тип автомата зависит не только от нагрузки, но и от рассчитанного тока КЗ.
📜 Нормативка
1
ПУЭ, гл. 1.7, 3.1, 3.3 — Требуют обязательного расчёта минимальных и максимальных токов КЗ для выбора кабелей, аппаратов защиты и токоведущих частей.
2
ГОСТ Р 28249-93 (IEC 909-88) — «Расчёт токов короткого замыкания в электроустановках». Основной документ для расчётов — определяет методы учёта апериодической и периодической составляющих.
3
СП 256.1325800.2016 — «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа». Содержит правила выбора сечений кабелей и защитных аппаратов с учётом токов КЗ.
4
СП 6.13130.2013 — «Системы противопожарной защиты. Электрооборудование. Требования пожарной безопасности». Требует, чтобы аппараты защиты гарантированно отключали КЗ до возникновения пожара.
"Однофазный КЗ важен для проверки чувствительности автоматов.
При выборе автомата смотри не только на номинал, но и на характеристику (B, C, D).
Для всего проекта считай как максимальный ток (прочность оборудования), так и минимальный ток (срабатывание защиты)."
При выборе автомата смотри не только на номинал, но и на характеристику (B, C, D).
Для всего проекта считай как максимальный ток (прочность оборудования), так и минимальный ток (срабатывание защиты)."
Полина Робертовна
Pravki school CEO
Хочешь быть в курсе всех новинок и секретов проектирования?
Подпишись на наши рассылки и получай полезные советы, истории и актуальную информацию прямо на свою почту!