IEC 60909-0:2001

Short-circuit currents in three-phase a.c. systems - Part 0: Calculation of currents

Applicable to the calculation of short-circuit currents: - in low-voltage three-phase a.c. systems - in high-voltage three-phase a.c. systems operating at a nominal frequency of 50 Hz or 60 Hz. Systems at highest voltages of 550 kV and above with long transmission lines need special consideration. The contents of the corrigendum of February 2002 have been included in this copy.

Courants de court-circuit dans les réseaux triphasés à courant alternatif - Partie 0: Calcul des courants

Applicable au calcul des courants de court-circuit: - dans les réseaux triphasés basse tension à courant alternatif, - dans les réseaux triphasés haute tension à courant alternatif, fonctionnant à une fréquence nominale de 50 Hz ou de 60 Hz. Les réseaux de tensions très élevées, 550 kV et plus, avec lignes de transport de grande longueur nécessitent un traitement particulier. Le contenu du corrigendum de février 2002 a été pris en considération dans cet exemplaire.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 09-Jul-2001
• ICS: 17.220.01 - Electricity. Magnetism. General aspects
• ICS: 29.240.20 - Power transmission and distribution lines
• Technical Committee: TC 73 - Short-circuit currents
• Current Stage: DELPUB - Deleted Publication
• Completion Date: 28-Jan-2016

Relations

• Corrected By: IEC 60909-0:2001/COR1:2002 - Corrigendum 1 - Short-circuit currents in three-phase a.c. systems - Part 0: Calculation of currents
• Effective Date: 05-Sep-2023
• Revised: IEC 60909-0:2016 - Short-circuit currents in three-phase a.c. systems - Part 0: Calculation of currents
• Effective Date: 05-Sep-2023

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First edition
2001-07
Short-circuit currents in three-phase
a.c. systems –
Part 0:
Calculation of currents
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60000 series. For example, IEC 34-1 is now referred to as IEC 60034-1.
Consolidated editions
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amendments 1 and 2.
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Short-circuit currents in three-phase
a.c. systems –
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60909-0  IEC:2001 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD. 9
1 General . 13
1.1 Scope .13
1.2 Normative references . 15
1.3 Definitions . 17
1.4 Symbols, subscripts and superscripts. 25
1.4.1 Symbols . 25
1.4.2 Subscripts . 29
1.4.3 Superscripts . 31
2 Characteristics of short-circuit currents: calculating method. 31
2.1 General.31
2.2 Calculation assumptions. 35
2.3 Method of calculation . 35
2.3.1 Equivalent voltage source at the short-circuit location . 35
2.3.2 Application of symmetrical components . 41
2.4 Maximum short-circuit currents . 45
2.5 Minimum short-circuit currents . 47
3 Short-circuit impedances of electrical equipment. 47
3.1 General.47
3.2 Network feeders . 49
3.3 Transformers . 51
3.3.1 Two-winding transformers . 51
3.3.2 Three-winding transformers . 53
3.3.3 Impedance correction factors for two- and three-winding
network transformers . 57
3.4 Overhead lines and cables . 59
3.5 Short-circuit limiting reactors . 61
3.6 Synchronous machines . 61
3.6.1 Synchronous generators . 61
3.6.2 Synchronous compensators and motors . 65
3.7 Power station unit . 65
3.7.1 Power station units with on-load tap-changer. 65
3.7.2 Power station units without on-load tap-changer. 69
3.8 Asynchronous motors. 71
3.8.1 General . 71
3.8.2 Contribution to short-circuit currents by asynchronous motors . 73
3.9 Static converters. 77
3.10 Capacitors and non-rotating loads . 77
4 Calculation of short-circuit currents . 79
4.1 General.79
4.2 Initial symmetrical short-circuit current I ′′ . 83
k
60909-0  IEC:2001 – 5 –
4.2.1 Three-phase short circuit. 83
4.2.2 Line-to-line short circuit . 95
4.2.3 Line-to-line short circuit with earth connection. 99
4.2.4 Line-to-earth short circuit .101
......................................................................................101
4.3 Peak short-circuit current i
p
4.3.1 Three-phase short circuit.101
4.3.2 Line-to-line short circuit .105
4.3.3 Line-to-line short circuit with earth connection.105
4.3.4 Line-to-earth short circuit .107
4.4 DC component of the short-circuit current .107
...........................................................107
4.5 Symmetrical short-circuit breaking current I
b
4.5.1 Far-from-generator short circuit .107
4.5.2 Near-to-generator short circuit .109
..........................................................................117
4.6 Steady-state short-circuit current I
k
4.6.1 Three-phase short circuit of one generator or one power station unit .117
4.6.2 Three-phase short circuit in non-meshed networks.121
4.6.3 Three-phase short circuit in meshed networks.123
4.6.4 Unbalanced short circuits.123
4.6.5 Short circuits at the low-voltage side of transformers, if one line conductor
is interrupted at the high-voltage side .125
4.7 Terminal short circuit of asynchronous motors.127
4.8 Joule integral and thermal equivalent short-circuit current .129
Annex A (normative) Equations for the calculation of the factors m and n .137
Figure 1 – Short-circuit current of a far-from-generator short circuit with
constant a.c. component (schematic diagram).31
Figure 2 – Short-circuit current of a near-to-generator short circuit with
decaying a.c. component (schematic diagram).33
Figure 3 – Characterization of short circuits and their currents.37
′′
Figure 4 – Illustration for calculating the initial symmetrical short-circuit current I
k
in compliance with the procedure for the equivalent voltage source .39
Figure 5 – Short-circuit impedances of a three-phase a.c. system at
the short-circuit location F.43
Figure 6 – System diagram and equivalent circuit diagram for network feeders .49
Figure 7 – Three-winding transformer (example) .55
Figure 8 – Phasor diagram of a synchronous generator at rated conditions .63
Figure 9 – Example for the estimation of the contribution from the asynchronous motors
in relation to the total short-circuit current.75
Figure 10 – Diagram to determine the short-circuit type (figure 3) for the highest
short-circuit current referred to the symmetrical three-phase short-circuit current at
the short-circuit location when the impedance angles of the sequence
impedances Z , Z , Z are identical .81
(1) (2) (0)
Figure 11 – Examples of single-fed short circuits.85
Figure 12 – Example of a non-meshed network .89

60909-0  IEC:2001 – 7 –
Figure 13 – Short-circuit currents and partial short-circuit currents for three-phase
short circuits between generator and unit transformer with or without on-load tap-changer,
or at the connection to the auxiliary transformer of a power station unit and at the
auxiliary busbar A .89
Figure 14 – Example of a meshed network fed from several sources.97
Figure 15 – Factor κ for series circuit as a function of ratio R/X or X/R.101
Figure 16 – Factor μ for calculation of short-circuit breaking current I .111
b
Figure 17 – Factor q for the calculation of the symmetrical short-circuit breaking
current of asynchronous motors .113
λ and λ factors for cylindrical rotor generators .119
Figure 18 –
min max
Figure 19 – Factors λ and λ for salient-pole generators .119
min max
Figure 20 – Transformer secondary short circuits, if one line (fuse) is opened on the
high-voltage side of a transformer Dyn5 .125
Figure 21 – Factor m for the heat effect of the d.c. component of the short-circuit current
(for programming, the equation for m is given in annex A).131
Figure 22 – Factor n for the heat effect of the a.c. component of the short-circuit current
(for programming, the equation for n is given in annex A) .133
Table 1 – Voltage factor c.41
Table 2 – Factors α and β for the calculation of short-circuit currents with equation (90)
Rated transformation ratio t = U /U .127
r rTHV rTLV
Table 3 – Calculation of short-circuit currents of asynchronous motors in the case of
a s
...

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Première édition
2001-07
Courants de court-circuit dans les réseaux
triphasés à courant alternatif –
Partie 0:
Calcul des courants
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Numéro de référence
CEI 60909-0:2001(F)
Numérotation des publications
Depuis le 1er janvier 1997, les publications de la CEI sont numérotées à partir de
60000. Ainsi, la CEI 34-1 devient la CEI 60034-1.
Editions consolidées
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amendements sont disponibles. Par exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2
indiquent respectivement la publication de base, la publication de base incorporant
l’amendement 1, et la publication de base incorporant les amendements 1 et 2
Informations supplémentaires sur les publications de la CEI
Le contenu technique des publications de la CEI est constamment revu par la CEI
afin qu'il reflète l'état actuel de la technique. Des renseignements relatifs à cette
publication, y compris sa validité, sont disponibles dans le Catalogue des
publications de la CEI (voir ci-dessous) en plus des nouvelles éditions, amende-
ments et corrigenda. Des informations sur les sujets à l’étude et l’avancement des
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Courants de court-circuit dans les réseaux
triphasés à courant alternatif –
Partie 0:
Calcul des courants
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procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit de l'éditeur.
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– 2 – 60909-0  CEI:2001
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS . 8
1 Généralités. 12
1.1 Domaine d'application. 12
1.2 Références normatives . 14
1.3 Définitions . 16
1.4 Symboles, indices inférieurs et supérieurs. 24
1.4.1 Symboles . 24
1.4.2 Indices inférieurs . 28
1.4.3 Indices supérieurs . 30
2 Caractéristiques des courants de court-circuit: méthode de calcul. 30
2.1 Généralités . 30
2.2 Hypothèses de calcul. 34
2.3 Méthode de calcul . 34
2.3.1 Source de tension équivalente au point de court-circuit . 34
2.3.2 Application des composantes symétriques. 40
2.4 Courants de court-circuit maximaux. 44
2.5 Courants de court-circuit minimaux . 46
3 Impédances de court-circuit des matériels électriques. 46
3.1 Généralités . 46
3.2 Réseaux d'alimentation. 48
3.3 Transformateurs . 50
3.3.1 Transformateurs à deux enroulements. 50
3.3.2 Transformateurs à trois enroulements . 52
3.3.3 Facteurs de correction d'impédance pour transformateurs de réseau
à deux et trois enroulements. 56
3.4 Lignes aériennes et câbles . 58
3.5 Réactances de limitation de court-circuit. 60
3.6 Machines synchrones . 60
3.6.1 Alternateurs synchrones. 60
3.6.2 Moteurs et compensateurs synchrones. 64
3.7 Groupe de production. 64
3.7.1 Groupes de production avec changeur de prise en charge. 64
3.7.2 Groupe de production sans changeur de prise en charge. 68
3.8 Moteurs asynchrones. 70
3.8.1 Généralités. 70
3.8.2 Contribution des moteurs asynchrones aux courants de court-circuit . 72
3.9 Convertisseurs statiques . 76
3.10 Capacités et charges non rotatives. 76
4 Calcul des courants de court-circuit. 78
4.1 Généralités . 78
′′
4.2 Courants de court-circuit symétrique initial I . 82
k
– 4 – 60909-0  CEI:2001
4.2.1 Courts-circuits triphasés. 82
4.2.2 Courts-circuits biphasés . 94
4.2.3 Courts-circuits biphasés à la terre . 98
4.2.4 Courts-circuits monophasés .100
...........................................................100
4.3 Valeur de crête du courant de court-circuit i
p
4.3.1 Courts-circuits triphasés.100
4.3.2 Courts-circuits biphasés .104
4.3.3 Courts-circuits biphasés à la terre .104
4.3.4 Courts-circuits monophasés .106
4.4 Composante continue des courants de court-circuit .106
............................................................106
4.5 Courant de court-circuit symétrique coupé I
b
4.5.1 Courts-circuits éloignés d'un alternateur .106
4.5.2 Courts-circuits proches d'un alternateur .108
.......................................................................116
4.6 Courant de court-circuit permanent I
k
4.6.1 Courts-circuits triphasés d'un alternateur ou d'un groupe de production .116
4.6.2 Courts-circuits triphasés dans les réseaux non maillés .120
4.6.3 Courts-circuits triphasés dans les réseaux maillés .122
4.6.4 Courts-circuits dissymétriques .122
4.6.5 Courts-circuits de transformateur du côté basse tension, si une phase est
ouverte côté haute tension.124
4.7 Courts-circuits aux bornes des moteurs asynchrones .126
4.8 Intégrale de Joule et courant de court-circuit thermique équivalent .128
Annexe A (normative) Equations pour calculer les facteurs m et n .136
Figure 1 – Courant relatif à un court-circuit éloigné de tout alternateur avec
composante alternative constante (tracé schématique).30
Figure 2 – Courant relatif à un court-circuit proche d'un alternateur avec
composante alternative décroissante (tracé schématique) .32
Figure 3 – Caractérisation des courts-circuits et de leurs courants.36
Figure 4 – Illustration du calcul du courant de court-circuit symétrique initial I ′′ suivant
k
la procédure de la source de tension équivalente .38
Figure 5 – Impédances de court-circuit d'un réseau alternatif triphasé au point F
de court-circuit .42
Figure 6 – Schéma du réseau et schéma de circuit équivalent pour réseaux d'alimentation.48
Figure 7 – Transformateur à trois enroulements (exemple) .54
Figure 8 – Schéma de phase d'un alternateur synchrone aux conditions assignées.62
Figure 9 – Exemple illustrant l'estimation de la contribution des moteurs asynchrones
rapportée au courant de court-circuit total.74
Figure 10 – Schéma pour déterminer le type de court-circuit (figure 3) pour le courant
de court-circuit le plus élevé rapporté au courant de court-circuit triphasé symétrique
au point de court-circuit lorsque les angles d'impédance des impédances
, Z , Z sont identiques.80
séquentielles Z
(1) (2) (0)
Figure 11 – Exemples de courts-circuits à alimentation unique.84
Figure 12 – Exemple de réseau non maillé .88

– 6 – 60909-0  CEI:2001
Figure 13 – Courants de court-circuit et courants de court-circuit partiels pour les
courts-circuits triphasés entre alternateur et transformateur de groupe avec ou sans
changeur de prise en charge, ou au point de liaison vers le transformateur auxiliaire
d'un groupe de production et au niveau de la barre auxiliaire A.88
Figure 14 – Exemple d'un réseau maillé alimenté par différentes sources .96
Figure 15 – Facteur κ pour les circuits en série en fonction du rapport R/X ou X/R.100
Figure 16 – Facteur μ pour le calcul du courant de court-circuit coupé I .110
b
Figure 17 – Facteur q pour le calcul du courant de court-circuit symétrique coupé
des moteurs asynchrones.112
λ et λ pour turbo-alternateurs .118
Figure 18 – Facteurs
min max
Figure 19 – Facteurs λ et λ pour les machines à pôles saillants.118
min max
Figure 20 – Courts-circuits au secondaire des transformateur, si une phase
(fusible) est ouverte du côté haute tension d'un transformateur Dyn5 .124
Figure 21 – Facteur m pour l’effet calorifique de la composante continue du courant
de court-circuit (pour la programmation, l’équation relative à m est donnée à l'annexe A) .130
Figure 22 – Facteur n pour l’effet calorifique de la composante alternative du courant
de court-circuit (pour la programmation, l’équation relative à n est donnée à l'annexe A).132
Tableau 1 – Facteur de tension c .40
Tableau 2 – Facteurs α et β pour le calcul des courants de court-circuit avec l'équation (90)
Rapport de transformation assigné t = U /U .126
r rTHV rTLV
Tableau 3 – Calcul des courants de court-circui
...

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Courants de court-circuit dans les réseaux
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a.c. systems –
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Depuis le 1er janvier 1997, les publications de la CEI As from 1 January 1997 all IEC publications are
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devient la CEI 60034-1. example, IEC 34-1 is now referred to as IEC 60034-1.
Editions consolidées Consolidated editions
Les versions consolidées de certaines publications de la The IEC is now publishing consolidated versions of its
CEI incorporant les amendements sont disponibles. Par publications. For example, edition numbers 1.0, 1.1
exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2 indiquent and 1.2 refer, respectively, to the base publication,
respectivement la publication de base, la publication de the base publication incorporating amendment 1 and
base incorporant l’amendement 1, et la publication de the base publication incorporating amendments 1
base incorporant les amendements 1 et 2. and 2.
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(voir ci-dessous) en plus des nouvelles éditions, (see below) in addition to new editions, amendments
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sujets à l’étude et l’avancement des travaux entrepris consideration and work in progress undertaken by the
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SOMMAIRE
AVANT-PROPOS . 8
1 Généralités. 12
1.1 Domaine d'application. 12
1.2 Références normatives . 14
1.3 Définitions . 16
1.4 Symboles, indices inférieurs et supérieurs. 24
1.4.1 Symboles . 24
1.4.2 Indices inférieurs . 28
1.4.3 Indices supérieurs . 30
2 Caractéristiques des courants de court-circuit: méthode de calcul. 30
2.1 Généralités . 30
2.2 Hypothèses de calcul. 34
2.3 Méthode de calcul . 34
2.3.1 Source de tension équivalente au point de court-circuit . 34
2.3.2 Application des composantes symétriques. 40
2.4 Courants de court-circuit maximaux. 44
2.5 Courants de court-circuit minimaux . 46
3 Impédances de court-circuit des matériels électriques. 46
3.1 Généralités . 46
3.2 Réseaux d'alimentation. 48
3.3 Transformateurs . 50
3.3.1 Transformateurs à deux enroulements. 50
3.3.2 Transformateurs à trois enroulements . 52
3.3.3 Facteurs de correction d'impédance pour transformateurs de réseau
à deux et trois enroulements. 56
3.4 Lignes aériennes et câbles . 58
3.5 Réactances de limitation de court-circuit. 60
3.6 Machines synchrones . 60
3.6.1 Alternateurs synchrones. 60
3.6.2 Moteurs et compensateurs synchrones. 64
3.7 Groupe de production. 64
3.7.1 Groupes de production avec changeur de prise en charge. 64
3.7.2 Groupe de production sans changeur de prise en charge. 68
3.8 Moteurs asynchrones. 70
3.8.1 Généralités. 70
3.8.2 Contribution des moteurs asynchrones aux courants de court-circuit . 72
3.9 Convertisseurs statiques . 76
3.10 Capacités et charges non rotatives. 76
4 Calcul des courants de court-circuit. 78
4.1 Généralités . 78
′′
4.2 Courants de court-circuit symétrique initial I . 82
k
60909-0  IEC:2001 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD. 9
1 General . 13
1.1 Scope .13
1.2 Normative references . 15
1.3 Definitions . 17
1.4 Symbols, subscripts and superscripts. 25
1.4.1 Symbols . 25
1.4.2 Subscripts . 29
1.4.3 Superscripts . 31
2 Characteristics of short-circuit currents: calculating method. 31
2.1 General.31
2.2 Calculation assumptions. 35
2.3 Method of calculation . 35
2.3.1 Equivalent voltage source at the short-circuit location . 35
2.3.2 Application of symmetrical components . 41
2.4 Maximum short-circuit currents . 45
2.5 Minimum short-circuit currents . 47
3 Short-circuit impedances of electrical equipment. 47
3.1 General.47
3.2 Network feeders . 49
3.3 Transformers . 51
3.3.1 Two-winding transformers . 51
3.3.2 Three-winding transformers . 53
3.3.3 Impedance correction factors for two- and three-winding
network transformers . 57
3.4 Overhead lines and cables . 59
3.5 Short-circuit limiting reactors . 61
3.6 Synchronous machines . 61
3.6.1 Synchronous generators . 61
3.6.2 Synchronous compensators and motors . 65
3.7 Power station unit . 65
3.7.1 Power station units with on-load tap-changer. 65
3.7.2 Power station units without on-load tap-changer. 69
3.8 Asynchronous motors. 71
3.8.1 General . 71
3.8.2 Contribution to short-circuit currents by asynchronous motors . 73
3.9 Static converters. 77
3.10 Capacitors and non-rotating loads . 77
4 Calculation of short-circuit
...