IEC 60865-1:2011

Short-circuit currents - Calculation of effects - Part 1: Definitions and calculation methods

IEC 60865-1:2011 is applicable to the mechanical and thermal effects of short-circuit currents. It contains procedures for the calculation of: the electromagnetic effect on rigid conductors and flexible conductors, the thermal effect on bare conductors. For cables and insulated conductors, reference is made, for example, to IEC 60949 and IEC 60986. For the electromagnetic and thermal effects in d.c. auxiliary installations of power plants and substations reference is made to IEC 61660-2. Only a.c. systems are dealt with in this standard. This third edition cancels and replaces the second edition published in 1993 and constitutes a technical revision. The main changes with respect to the previous edition are:
- The determinations for automatic reclosure together with rigid conductors have been revised.
- The influence of mid-span droppers to the span has been included. For vertical cable-connection the displacement and the tensile force onto the lower fixing point may now be calculated. Additional recommendations for foundation loads due to tensile forces have been added. The subclause for determination of the thermal equivalent short-circuits current has been deleted (it is now part of IEC 60909-0). The regulations for thermal effects of electrical equipment have been deleted. The standard has been reorganized and some of the symbols have been changed to follow the conceptual characteristic of international standards.

Courants de court-circuit - Calcul des effects - Partie 1: Définitions et méthodes de calcul

La CEI 60865-1:2011 s'applique aux effets mécaniques et thermiques des courants de court-circuit. Elle contient les modes opératoires de calcul de: l'effet électromagnétique sur les conducteurs rigides et souples; l'effet thermique sur les conducteurs nus. Pour les câbles et les conducteurs isolés, se référer par exemple à la CEI 60949 et à la CEI 60986. Pour les effets électromagnétiques et thermiques dans les installations auxiliaires alimentées en courant continu dans les centrales et les postes, il est fait référence à la CEI 61660-2. Seuls les systèmes alimentés en courant alternatif sont abordés dans la présente norme. Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition parue en 1993 et constitue une révision technique. Les modifications principales par rapport à l'édition précédente sont les suivantes:
- Les déterminations liées à la refermeture automatique ainsi qu'aux conducteurs rigides ont été révisées.
- L'influence des billettes de support en milieu de portée sur la portée a été incluse. Pour le raccordement de câbles verticaux, le déplacement et la force de traction sur le point de fixation le plus bas peuvent à présent être calculés. Des recommandations supplémentaires liées aux charges pour les fondations dues aux forces de traction ont été ajoutées. Le paragraphe relatif à la détermination du courant de court-circuit thermique équivalent a été supprimé (il fait à présent partie de la CEI 60909-0). Les régulations concernant les effets thermiques du matériel électrique ont été supprimées. La norme a été restructurée et certains symboles ont été modifiés afin de mieux correspondre aux caractéristiques conceptuelles des normes internationales.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 23-Oct-2011
• ICS: 01 - GENERALITIES. TERMINOLOGY. STANDARDIZATION. DOCUMENTATION
• ICS: 17.220.01 - Electricity. Magnetism. General aspects
• ICS: 29.240.20 - Power transmission and distribution lines
• Technical Committee: TC 73 - Short-circuit currents
• Drafting Committee: MT 2 - TC 73/MT 2
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 31-Jan-2012
• Completion Date: 24-Oct-2011

Relations

• Revises: IEC 60865-1:1993 - Short-circuit currents - Calculation of effects - Part 1: Definitions and calculation methods
• Effective Date: 05-Sep-2023

Standards Content (Sample)

IEC 60865-1 ®
Edition 3.0 2011-10
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
Short-circuit currents – Calculation of effects –
Part 1: Definitions and calculation methods

Courants de court-circuit – Calcul des effects –
Partie 1: Définitions et méthodes de calcul

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IEC 60865-1 ®
Edition 3.0 2011-10
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
Short-circuit currents – Calculation of effects –
Part 1: Definitions and calculation methods

Courants de court-circuit – Calcul des effects –
Partie 1: Définitions et méthodes de calcul

INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
PRICE CODE
INTERNATIONALE
CODE PRIX XA
ISBN 978-2-88912-771-9
ICS 17.220.01; 29.240.20
– 2 – 60865-1  IEC:2011
CONTENTS
FOREWORD . 4
1 Scope . 6
2 Normative references . 6
3 Terms, definitions, symbols and units . 7
3.1 Terms and definitions . 7
3.2 Symbols and units . 9
4 General . 12
5 Rigid conductor arrangements . 13
5.1 General . 13
5.2 Calculation of electromagnetic forces . 13
5.2.1 Calculation of peak force between the main conductors during a
three-phase short-circuit . 13
5.2.2 Calculation of peak force between the main conductors during a line-
to-line short-circuit . 13
5.2.3 Calculation of peak value of force between coplanar sub-conductors . 14
5.3 Effective distance between main conductors and between sub-conductors . 14
5.4 Calculation of stresses in rigid conductors . 16
5.4.1 Calculation of stresses . 16
5.4.2 Section modulus and factor q of main conductor composed of sub-
conductors . 17
5.4.3 Permitted conductor stress . 20
5.5 Structure loads due to rigid conductors . 21
5.6 Consideration of automatic reclosing . 21
5.7 Calculation with special regard to conductor oscillation . 22
5.7.1 General . 22
5.7.2 Determination of relevant natural frequency . 23
5.7.3 The factors V , V , V , V and V . 23
F σm σs rm rs
6 Flexible conductor arrangements . 26
6.1 General . 26
6.2 Effects on horizontal main conductors . 27
6.2.1 General . 27
6.2.2 Characteristic dimensions and parameter . 27
6.2.3 Tensile force F during short-circuit caused by swing out (short-
t,d
circuit tensile force) without dropper in midspan . 30
6.2.4 Dynamic change of sag due to elongation of conductor and change of
shape of the conductor curve . 31
6.2.5 Tensile force F during short-circuit caused by swing out (short-
t,d
circuit tensile force) with dropper in the middle of the span . 32
6.2.6 Tensile force F after short-circuit caused by drop (drop force) . 33
f,d
6.2.7 Horizontal span displacement b and minimum air clearance a . 33
h min
6.3 Effects on vertical main conductors (droppers) . 34
6.4 Effects on bundled conductors . 35
6.4.1 Characteristic dimensions and parameter . 35
6.4.2 Tensile force F in the case of clashing sub-conductors . 38
pi,d
6.4.3 Tensile force F in the case of non-clashing sub-conductors . 38
pi,d
6.5 Structure loads due to flexible conductors . 41
6.5.1 Design load for post insulators, their supports and connectors . 41

60865-1  IEC:2011 – 3 –
6.5.2 Design load for structures, insulators and connectors with tensile
forces transmitted by insulator chains . 41
6.5.3 Design load for foundations . 42
7 The thermal effect on bare conductors . 42
7.1 General . 42
7.2 Calculation of thermal equivalent short-circuit current . 42
7.3 Calculation of temperature rise and rated short-time withstand current
density for conductors . 43
7.4 Calculation of thermal short-time strength for different durations of the short-
circuit . 44
Annex A (normative) Equations for calculation of diagrams . 46
Bibliography . 51

Figure 1 – Factor k for calculating the effective conductor distance . 15
1s
Figure 2 – Loading direction and bending axis for multiple conductor arrangements . 18
Figure 3 – Factor e for the influence of connecting pieces in Equation (17) . 24
Figure 4 – Factors V , V and V to be used with the three-phase and line-to-line
F σm σs
short-circuits . 25
Figure 5 – Factors V and V to be used with three-phase automatic reclosing . 26
rm rs
Figure 6 – Maximum swing out angle δ for a given maximum short-circuit duration T . 30
max k1
Figure 7 – Factor ψ for tensile force in flexible conductors . 31
Figure 8 – Geometry of a dropper . 33
Figure 9 – ν as a function of ν . 37
2 1
180°
Figure 10 – ν ·sin as a function of a /d . 37
3 s
n
Figure 11 – ξ as a function of j and ε . 38
st
Figure 12 – η as a function of j and ε . 41
st
Figure 13 – Relation between rated short-circuit withstand current density (T = 1 s)
kr
and conductor temperature . 44

Table 1 – Effective distance a between sub-conductors for rectangular cross-section
s
dimensions . 16
Table 2 – Maximum possible values of V V , V V , V V . 19
σm rm σs rs F rm
Table 3 – Factors α, β, γ for different busbar support arrangements . 20
Table 4 – Factor q . 22
Table 5 – Section moduli W of main conductors with two or more stiffening elements
m
between two adjacent supports. The stiffening elements are black. . 22
Table 6 – Recommended highest temperatures for mechanically stressed conductors
during a short-circuit . 43

– 4 – 60865-1  IEC:2011
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
SHORT-CIRCUIT CURRENTS –
CALCULATION OF EFFECTS –
Part 1: Definitions and calculation methods

FOREWOR
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