IEC TR 60909-1:2002

Short-circuit currents in three-phase a.c. systems - Part 1: Factors for the calculation of short-circuit currents according to IEC 60909-0

Courants de court-circuit dans les réseaux triphasés à courant alternatif - Partie 1: Facteurs pour le calcul des courants de court-circuit conformément à la CEI 60909-0

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 30-Jul-2002
• ICS: 01 - GENERALITIES. TERMINOLOGY. STANDARDIZATION. DOCUMENTATION
• Technical Committee: TC 73 - Short-circuit currents
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 30-Sep-2002
• Completion Date: 31-Jul-2002

Standards Content (Sample)

RAPPORT CEI
TECHNIQUE IEC
TR 60909-1
TECHNICAL
Deuxième édition
REPORT
Second edition
2002-07
Courants de court-circuit dans les réseaux
triphasés à courant alternatif –
Partie 1:
Facteurs pour le calcul des courants de
court-circuit conformément à la CEI 60909-0
Short-circuit currents in three-phase
a.c. systems –
Part 1:
Factors for the calculation of short-circuit
currents according to IEC 60909-0
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC/TR 60909-1:2002

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RAPPORT CEI
TECHNIQUE IEC
TR 60909-1
TECHNICAL
Deuxième édition
REPORT
Second edition
2002-07
Courants de court-circuit dans les réseaux
triphasés à courant alternatif –
Partie 1:
Facteurs pour le calcul des courants de
court-circuit conformément à la CEI 60909-0
Short-circuit currents in three-phase
a.c. systems –
Part 1:
Factors for the calculation of short-circuit
currents according to IEC 60909-0
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– 2 – TR 60909-1 © CEI:2002
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS .10
1 Généralités.14
1.1 Domaine d’application et objet.14
1.2 Documents de référence.14
1.3 Application des facteurs .14
1.3.1 Facteur c.14
1.3.2 Facteurs K et K ou K .14
G S SO
1.3.3 Facteurs K , K ou K , K .14
G,S T,S G,SO T,SO
1.3.4 Facteur K .14
T
1.3.5 Facteur κ .16
1.3.6 Facteurs μ, λ et q .16
1.3.7 Facteurs m et n.16
1.3.8 Contribution des moteurs asynchrones au courant de court-circuit
symétrique initial .16
1.4 Symboles, indices inférieurs et supérieurs.16
1.4.1 Symboles .16
1.4.2 Indices inférieurs.18
1.4.3 Indices supérieurs.18
2 Facteurs utilisés dans la CEI 60909-0.18
2.1 Facteur de tension c relatif à la source de tension équivalente au point
de court-circuit .18
2.1.1 Généralités .18
2.1.2 Méthodes de calcul .20
2.1.3 Source de tension équivalente au point de court-circuit et facteur
de tension c .20
2.1.4 Exemple simple illustrant l’importance du facteur c.22
2.2 Facteurs de correction d’impédance pour le calcul des impédances
de court-circuit des alternateurs et des groupes de production .30
2.2.1 Généralités .30
2.2.2 Facteur de correction K .32
G
2.2.3 Facteurs de correction pour les groupes de production avec changeur
de prise en charge .36
2.2.4 Facteurs de correction des groupes de production sans changeur
de prise en charge .58
2.2.5 Influence du facteur de correction d’impédance pour les groupes de production
lors du calcul des courants de court-circuit dans les réseaux maillés et des
courants maximaux dans les plus mauvaises conditions de charge .66
2.3 Facteur de correction d’impédance K sur le calcul des impédances
T
de court-circuit des transformateurs de réseau .72
2.3.1 Généralités .72
2.3.2 Exemple pour un transformateur de réseau S = 300 MVA .74
rT
2.3.3 Examen statistique des 150 transformateurs de réseau.82
2.3.4 Facteurs de correction d’impédance pour les transformateurs de réseau
dans les réseaux maillés .84

---------------------- Page: 4 ----------------------
TR 60909-1 © IEC:2002 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD .11
1 General .15
1.1 Scope and object.15
1.2 Reference documents.15
1.3 Application of the factors .15
1.3.1 Factor c.15
1.3.2 Factors K and K or K .15
G S SO
1.3.3 Factors K , K or K , K .15
G,S T,S G,SO T,SO
1.3.4 Factor K .15
T
1.3.5 Factor κ .17
1.3.6 Factors μ, λ and q .17
1.3.7 Factors m and n.17
1.3.8 Contribution of asynchronous motors to the initial symmetrical short-
circuit current .17
1.4 Symbols, subscripts and superscripts .17
1.4.1 Symbols .17
1.4.2 Subscripts .19
1.4.3 Superscripts.19
2 Factors used in IEC 60909-0 .19
2.1 Voltage factor c for the equivalent voltage source at the short-circuit location.19
2.1.1 General.19
2.1.2 Calculation methods.21
2.1.3 Equivalent voltage source at the short-circuit location and voltage
factor c.21
2.1.4 A simple model illustrating the meaning of the voltage factor c .23
2.2 Impedance-correction factors when calculating the short-circuit impedances of
generators, unit transformers and power-station units.31
2.2.1 General.31
2.2.2 Correction factor K .33
G
2.2.3 Correction factors for power station units with on-load tap changer .37
2.2.4 Correction factors for power station units without on-load tap-changer .59
2.2.5 Influence of the impedance correction factor for power-station units
when calculating short-circuit currents in meshed networks and
maximum short-circuit currents at worst-case load flow .67
2.3 Impedance correction factor K when calculating the short-circuit impedances
T
of network transformers.73
2.3.1 General.73
2.3.2 Example for a network transformer S = 300 MVA .75
rT
2.3.3 Statistical examination of 150 network transformers.83
2.3.4 Impedance correction factors for network transformers in meshed
networks .85

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– 4 – TR 60909-1 © CEI:2002
2.4 Facteur κ pour le calcul du courant de court-circuit crête .88
2.4.1 Généralités .88
2.4.2 Facteur κ pour les circuits série R-L.88
2.4.3 Facteur κ des branches en parallèle R-L-Z .94
2.4.4 Calcul de la valeur de crête i du courant de court-circuit dans
p
les réseaux maillés .100
2.4.5 Exemple de calcul de κ et de i dans des réseaux maillés.104
p
2.5 Facteur μ utilisé pour le calcul du courant de court-circuit symétrique coupé .106
2.5.1 Généralités .106
2.5.2 Principe de base .108
2.5.3 Calcul du courant de court-circuit symétrique coupé I à l’aide du facteur μ .112
b
2.6 Facteur λ (λ , λ ) utilisé pour le calcul du courant de court-circuit permanent.118
max min
2.6.1 Généralités .118
2.6.2 Influence de la saturation du fer .120
2.7 Facteur q utilisé pour le calcul du courant de court-circuit coupé des moteurs
asynchrones .126
2.7.1 Généralités .126
2.7.2 Calcul du facteur q .128
2.7.3 Courants de court-circuit dans le cas de courts-circuits dissymétriques.134
2.8 Facteurs m et n utilisés pour le calcul de l’intégrale de Joule ou du courant
de court-circuit thermique équivalent .136
2.8.1 Généralités .136
2.8.2 Courant de court-circuit triphasé en fonction du temps .138
2.8.3 Facteur m .138
2.8.4 Facteur n.140
2.8.5 Facteur n dans la CEI 60909-0, figure 22 .142
2.9 Evaluation de la contribution des moteurs ou des groupes de moteurs asynchrones
(moteurs équivalents) au courant de court-circuit symétrique initial .146
2.9.1 Généralités .146
2.9.2 Court-circuit aux bornes des moteurs asynchrones .146
2.9.3 Courants de court-circuit partiel des moteurs asynchrones alimentés
par l’intermédiaire de transformateurs .148
2.9.4 Somme des courants de court-circuit partiels de plusieurs groupes de moteurs
asynchrones alimentés par l’intermédiaire de plusieurs transformateurs.152
Bibliographie .158
Figure 1 – Modèle pour établir la relation entre les chutes de tension Δu et l’écart du
"
courant de court-circuit Δ i .22
k
"
Figure 2 – Calcul de Δ i selon l’équation (8) pour différents paramètres .28
k
"
Figure 3 – Courant de court-circuit partiel I d'un alternateur raccordé directement
kG(S)
à un réseau.32
"
Figure 4 – Calcul de I par la méthode de superposition.34
kG(S)
′′
Figure 5 – Courant de court-circuit symétrique partiel I d’un groupe de production S,
kS
côté haute tension d’un transformateur avec changeur de prise en charge.38
Figure 6 – Simulation d’un groupe de production avec changeur de prise en charge .40
Figure 7 – Courant de court-circuit partiel d’un groupe de production trouvé par
la méthode de superposition .44
Figure 8 – Fréquence cumulée H des écarts calculés avec l’équation (33) [22] et [23] .46

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TR 60909-1 © IEC:2002 – 5 –
2.4 Factor κ for the calculation of the peak short-circuit current .89
2.4.1 General.89
2.4.2 Factor κ in series R-L-circuits .89
2.4.3 Factor κ of parallel R-L-Z branches.95
2.4.4 Calculation of the peak short-circuit current i in meshed networks.101
p
2.4.5 Example for the calculation of κ and i in meshed networks .105
p
2.5 Factor μ for the calculation of the symmetrical short-circuit breaking current .107
2.5.1 General.107
2.5.2 Basic concept.109
2.5.3 Calculation of the symmetrical short-circuit breaking current I with
b
the factor µ .113
2.6 Factor λ (λ , λ ) for the calculation of the steady-state short-circuit current .119
max min
2.6.1 General.119
2.6.2 Influence of iron saturation.121
2.7 Factor q for the calculation of the short-circuit breaking current of
asynchronous motors .127
2.7.1 General.127
2.7.2 Derivation of factor q .129
2.7.3 Short-circuit breaking currents in the case of unbalanced short circuits.135
2.8 Factors m and n for the calculation of the Joule integral or the thermal
equivalent short-circuit current .137
2.8.1 General.137
2.8.2 Time-dependent three-phase short-circuit current .139
2.8.3 Factor m.139
2.8.4 Factor n.141
2.8.5 Factor n in IEC 60909-0, figure 22.143
2.9 Statement of the contribution of asynchronous motors or groups of
asynchronous motors (equivalent motors) to the initial symmetrical short-
circuit current .147
2.9.1 General.147
2.9.2 Short circuit at the terminals of asynchronous motors.147
2.9.3 Partial short-circuit currents of asynchronous motors fed through
transformers.149
2.9.4 Sum of partial short-circuit currents of several groups of asynchronous
motors fed through several transformers .153
Bibliography.159
Figure 1 – Model for the calculation of the coherence between the voltage deviation Δu
"
and the short-circuit current deviation Δ i .23
k
"
Figure 2 – Calculation of Δ i according to equation (8) for different parameters.29
k
"
Figure 3 – Partial short-circuit current I of a generator directly connected
kG(S)
to a network .33
"
Figure 4 – Calculation of I with the superposition method.35
kG(S)
"
Figure 5 – Partial symmetrical short-circuit current I of a power station unit S,
kS
at the high-voltage side of a unit transformer with on-load tap-changer .39
Figure 6 – Simulation of a power station unit with on-load tap-changer .41
Figure 7 – Partial short-circuit current of a power station unit found with the superposition
method.45
Figure 8 – Cumulative frequency H of the deviations calculated with equation (33)
[22] and [23].47

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– 6 – TR 60909-1 © CEI:2002
Figure 9 – Groupe de production avec chargeur de prise en charge et transformateur
" "
auxiliaire F1, F2, F3: emplacements de courts-circuits ( I = I ) .48
kMF1 kMF2
Figure 10 – Fréquence cumulée H des écarts Δ selon l’équation (39) pour les courants
G(ν )
de court-circuit partiels des alternateurs dans les 47 groupes de production avec chargeur
de prise en charge [23]. Emplacement du court-circuit F1 à la figure 9 .52
Figure 11 – Fréquence cumulée H des écarts Δ conformément à l’équation (42) pour
T(ν )
les courants de court-circuit partiel des transformateurs dans les 47 groupes de production
avec chargeur de prise en charge [23]. Emplacement du court-circuit F1 à la figure 9. .54
Figure 12 – Fréquence cumulée H des écarts Δ selon l’équation (42), voir la figure 11,
T(ν )
si seulement le fonctionnement dans la zone de surexcitation est autorisé pour le calcul
"
de I [23] .56
kT(S)
Figure 13 – Fréquence cumulée H des écarts Δ conformément à l’équation (46) pour
F2 (ν )
"
le courant de court-circuit partiel I (figure 9) en cas de fonctionnement en surexcitation
kF2
ou en sous-excitation avant le court-circuit.58
Figure 14 – Fréquence cumulée H des écarts calculés avec l’équation (50), [22] et [23].60
Figure 15 – Fréquence cumulée H des écarts calculés avec l’équation (39) pour 27
alternateurs de groupes de production sans changeur de prise en charge.62
Figure 16 – Fréquence cumulée H des écarts calculés de l’équation (42) pour 27
transformateurs de groupe de production sans changeur de prise en charge .64
Figure 17 – Fréquence cumulée H des écarts calculés avec l’équation (46) pour le courant
"
de court-circuit partiel I (figure 9) dans le cas de groupes de production sans changeur
kF2
de prise en charge .66
Figure 18 – Fréquence cumulée H des écarts Δ [13] .70
" b "
Figure 19 – Calcul de I = I + I avec la méthode de superposition [19] et [25] .74
b
kT(S) kTU
" b "
Figure 20 – Courants de court-circuit I dépendant de t, U et de S pour le
kT(S) kQ
transformateur de réseau S = 300 MVA (données voir texte) .76
rT
Figure 21 – Ecarts Δ calculés avec l’équation (64) pour le transformateur S = 300 MVA .80
NT
rT
Figure 22 – Fréquence cumulée H des écarts Δ calculée avec l’équation (64)
NT
b
1: K = 1,0; 2: K selon l’équation (63) avec I / I = 1.84
T T rT
T
Figure 23 – Calcul du facteur κ dans le cas d'un court-circuit triphasé à simple
alimentation (circuit séries R-L).90
Figure 24 – Facteur κ et t (f = 50 Hz) en fonction de R/X ou de X/R .94
p
Figure 25 – Schéma du circuit équivalent utilisé pour le calcul de κ dans le cas
de deux branches en parallèle (système direct).96
"
Figure 26 – Facteur κ pour le calcul de i = κ 2 I dans le cas de deux branches en
p k
parallèle, comme indiqué sur la figure 25, avec Z = Z , 0,005 ≤ R /X ≤ 1,0 et
I II I I
0,005 ≤ R /X ≤ 10,0.98
II II
Figure 27 – Ecarts Δκ , Δ (1,15 κ ) et Δκ par rapport à la valeur exacte κ comprise
a b c
dans la plage 0,005 ≤ Z /Z ≤ 1,0 pour la configuration de la figure 25 .100
I II
Figure 28 – Exemple de calcul de κ et de i par les méthodes a), b) et c)
p
(CEI 60909-0, 4.3.1.2).104
Figure 29 – Configuration et caractéristiques du réseau (court-circuit à alimentation
unique) et données permettant de montrer la décroissance de la composante alternative
symétrique d’un court-circuit proche d’un alternateur .110

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TR 60909-1 © IEC:2002 – 7 –
Figure 9 – Power station unit with on-load tap changer and auxiliary transformer F1,
" "
F2, F3: short-circuit locations ( I = I ).49
kMF1 kMF2
Figure 10 – Cumulative frequency H of the
...