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電機與工程計算機

變壓器故障電流計算器 — 由 kVA 與 %Z 計算 kA

依據變壓器容量 (kVA)、二次側電壓與實際銘牌百分比阻抗 (%Z),估算受變壓器阻抗限制的二次端子短路電流,並提供額定電流、故障倍數、MVA 及阻抗交叉驗算。

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計算結果

27.824 kA

額定電流:1,391.21 A

故障電流倍數:20×

受變壓器限制的故障容量:20 MVA

等效變壓器阻抗:8.611 mΩ

顯示計算過程
  1. 1. 額定電流 = 1,000×1000 ÷ (√3×415) = 1,391.205 A。
  2. 2. 標么阻抗 = 5 ÷ 100 = 0.05。
  3. 3. 端子故障電流 = 1,391.205 ÷ 0.05 = 27,824.11 A = 27.824 kA。
  4. 4. 故障容量 = 1,000 kVA × 100 ÷ 5 = 20 MVA。

此為變壓器端子的無限匯流排估算值,不含電力公司/電源阻抗、導體與匯流排阻抗、電動機饋入電流、接地/零序網路、X/R 不對稱性及電弧閃絡能量。設備額定值請以實際銘牌 %Z 及完整短路分析為準。

更多操作

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計算過程,無隱藏假設

估算當變壓器阻抗為唯一建模的限制阻抗時,變壓器二次端子處可得的對稱均方根故障電流。本計算器刻意保持範圍狹窄:它不會假設端子處的無限匯流排估算即等同於下游協調或電弧閃絡研究。

如何使用此計算器

1

輸入變壓器銘牌的 kVA 與二次側 RMS 電壓。

2

依所篩選的變壓器或輸出,選擇單相或平衡三相。

3

輸入實際測試或銘牌的百分比阻抗;若為 5.75%,請輸入 5.75,而非 0.0575。

4

請將 kA 結果與額定電流、100/Z 倍數及故障 MVA 交叉驗算一併判讀。

5

若涉及任何下游配電盤、保護選型、協調或電弧閃絡工作,請進行完整研究,包括所有電源與路徑阻抗及適用的貢獻電流。

常見使用情境

  • •在進行詳細研究前,篩選變壓器二次側的預期故障電流。
  • •以預期電流倍數交叉核對銘牌 %Z。
  • •比較不同候選變壓器阻抗如何改變端子故障電流大小。
  • •為電氣設計審查提供透明的手算核對。

範例: 1000 kVA、415 V、5% Z

額定電流約為 1,391.2 A。5% 阻抗相當於 0.05 pu,因此僅考慮變壓器的端子估算值約為 27.82 kA,對應的故障容量為 20 MVA。

結果未假設的條件

  • •只要有實際銘牌或測試的 %Z,就應優先採用;一般典型阻抗值不可作為設計輸入。
  • •模型假設上游電源為無限大,且故障為變壓器端子處的金屬性短路。
  • •電纜、匯流排、電力公司或電源阻抗與接線可能降低下游可用電流;旋轉電機則可能增加電流貢獻。
  • •單線對地故障及其他不平衡故障需要序阻抗與接地資料;本工具不會自行杜撰這些數值。
  • •峰值或非對稱電流需要 X/R 及適用的短路計算方法;本工具刻意不由 %Z 單獨推算。
  • •請勿將此簡化結果用於電弧閃絡入射能量計算,或作為斷路器或 SCCR 自動核准的依據。

常見問題

為何要將額定電流除以 Z%/100?+

百分比阻抗是變壓器以自身基準值表示的每單位阻抗。在簡化的無限匯流排端子模型下,標么電流為該阻抗的倒數,因此 5% 的變壓器大約對應 20 倍額定電流。

這是下游配電盤的故障電流嗎?+

不是。結果僅適用於所建模的變壓器二次端子。下游導線、匯流排與接線會增加阻抗,而電動機及其他電源則可能提供電流。

可以使用典型 %Z 嗎?+

僅適用於粗略探討。若要做工程決策,請使用變壓器製造商提供或銘牌標示的測試阻抗,並搭配專案的短路模型。

這個工具能計算線對地故障嗎?+

不能。接地故障需要接地資料,以及正序、負序與零序網路資料。kVA/%Z 的簡便算法無法安全地求得這些數值。

故障 MVA 有什麼用途?+

它是獨立的量級核對:在相同的簡化假設下,變壓器 kVA 乘以 100/Z%,即為受變壓器限制的短路視在功率等級。

較低的 %Z 會增加故障電流嗎?+

在此模型中會。由於 Isc 與標么阻抗成反比,%Z 減半會使受變壓器限制的端子故障電流加倍。

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