حساب تيار القصر في الجهد المنخفض: طريقة الممانعة ومثال محول 1000 kVA

نحسب تيار القصر لاختيار قدرة قطع القواطع وتحمل اللوحات والكابلات، ولضبط الحماية والتأكد من الفصل عند أبعد نقطة. رقم واحد لا يكفي: تيار القصر الأقصى يختبر قدرة القطع والتحمل، بينما التيار الأدنى يختبر حساسية الحماية وزمن الفصل.

انتقل إلى: المعادلة · مثال المحول · إضافة الكابل · الأقصى والأدنى · مسار العمل

طريقة الممانعة الأساسية

في قصر ثلاثي متماثل عند جهد خط إلى خط U، يكون التيار الابتدائي التقريبي:

Isc = U ÷ (√3 × Ztotal)

حيث Ztotal هي محصلة ممانعات المصدر والمحول والقضبان والكابلات حتى نقطة العطل. نجمع المقاومات R معًا والمفاعلات X معًا ثم نحسب Z = √(R² + X²). لا تجمع مقادير Z مباشرة عندما تكون نسب R/X مختلفة بشكل مؤثر.

مثال سريع: محول 1000 kVA، 400 V، وممانعة 6%

تيار الحمل المقنن على الثانوي:

In = 1,000,000 ÷ (√3 × 400) ≈ 1,443 A

إذا أهملنا ممانعة الشبكة الأعلى والكابل في تقدير أولي عند أطراف المحول:

Isc ≈ In × 100 ÷ Z% = 1,443 × 100 ÷ 6 ≈ 24.1 kA

هذه قيمة تقريبية مفيدة للفهم، وليست القيمة النهائية للوحة. مصدر الجهد المتوسط قد يزيد أو يخفض النتيجة، كما أن سماحية الممانعة والجهد ووجود محولات متوازية تغير الحد الأقصى.

ماذا يحدث بعد إضافة الكابل؟

افترض أن الممانعة المكافئة حتى أطراف المحول نحو 0.0096 Ω، ثم أضفنا كابلًا له R = 0.006 Ω وX = 0.003 Ω لكل طور في المسار المدروس. نجمع المركبات لا المقادير: إذا كانت ممانعة المحول يغلب عليها X، نحولها إلى R وX حسب بياناته أو نسبة X/R، ثم نضيف قيم الكابل ونحسب Z الجديدة. النتيجة ستكون تيار قصر أقل عند اللوحة البعيدة من 24.1 kA.

هذا الانخفاض مفيد لقدرة القطع لكنه قد يصبح مشكلة إذا صار تيار العطل عند نهاية المغذي أقل من إعداد الالتقاط اللحظي. لذلك لا تقلل الممانعة الخطر فقط؛ إنها تؤثر أيضًا في سرعة اكتشاف العطل.

الفرق بين الحساب الأقصى والأدنى

• الأقصى: جهد مرتفع ضمن السماحية، موصلات أبرد، مصدر قوي، ومصادر متوازية متصلة؛ يستخدم لاختيار Icu/Icn والتحمل الحراري والديناميكي.
• الأدنى: جهد أقل، موصلات ساخنة، أبعد نقطة، وأضعف وضع تشغيل للمصدر؛ يستخدم للتحقق من التقاط المرحل أو القاطع والزمن.

المولدات تحتاج نموذجًا مختلفًا عن الشبكة: تيار القصر يتغير مع الزمن وتؤثر المفاعلة دون العابرة والعابرة والحالة المستقرة. لا تستخدم قيمة الشبكة نفسها لوضع المولد الاحتياطي.

مسار حساب يمكن مراجعته

1. حدد جميع أوضاع التشغيل ومصادر التغذية.
2. اجمع مستوى القصر أو ممانعة المصدر، وقدرة المحول وجهده وZ% ونسبة X/R.
3. حوّل كل عنصر إلى نفس قاعدة الوحدات أو إلى أوم عند الجهد المدروس.
4. اجمع R وX حتى كل نقطة عطل واحسب التيار الأقصى والأدنى.
5. قارن النتائج بقدرة قطع القاطع وتحمل اللوحة والكابل.
6. تحقق من منحنيات الفصل والانتقائية عند القيم المحسوبة.
7. وثّق الافتراضات وأجرِ مراجعة مستقلة قبل الاعتماد.

استكمل الدراسة مع دليل انتقائية القواطع واختيار محول التيار للحماية ودورة اختيار الكابلات وتنسيق الحماية.

المراجع وحقوق الصورة

مرجع فني: Electrical Installation Guide — 3-phase short-circuit current وحساب الحد الأدنى لتيار القصر. الصورة بواسطة Dmitrijs Safrans وفق ترخيص Unsplash.