IEC 781 (1989-01)Guidance to Calculate Short Ckt Current

7/25/2019 IEC 781 (1989-01)Guidance to Calculate Short Ckt Current

1/60

NORME

I

NTER NATIO NALE

INTERNATIONAL

STANDARD

CE1

IEC

781

Premire dition

First edition

1989-01

Guide d application pour le calcul

des courants de court -circuit

dans les rseaux basse tension radiaux

Application guide for calculation

of short-circuit currents in low-voltage

radial systems

Numro de rfrence

Reference number

C E I / I E C

781:1989

PYRIGHT 2003; International Electrotechnical Commission Document provided by IHS Licensee=/5902168001, User=, 06/28/2003 11:49:36 MDTQuestions or comments about this message: please call the Document PolicyManagement Group at 1-800-451-1584.

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I E C

783

8 9

4844873 0077472 3

Rvision de la prsente publication

Le

contenu technique des publications de la C E 1 est constam-

me nt revu par la Comm ission afin dassurer quil reflte bien Itat

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sement des ditions rvises et aux mises

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Terminologie

En ce qu i concerne la terminologie gnrale, le lecteur se repor-

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Internationa l (VEI), qui est tablie sous forme de chap itres spars

traitant chacun dun sujet dfini, lIndex gnral tant p ubli spa-

rment. Des dtails complets sur le VE1 peuvent tre obtenus

sur

demande.

Les termes et dfinitions figurant dan s la prsente publication

ont t soit repris du VEI, soit spcifiquement approu vs aux fins

de cette pu blication.

Symboles graphiques et littraux

Pour les symboles graphiques, symboles littraux et signes

dusage gnral approuv s par la C E I, le lecteur consultera:

- a Publication 27 de la C E I: Symboles littraux

utiliser en

- a Publication 617 de la CEI: Symboles graphiques pour

lectrotechnique;

schmas.

Les symboles et signes contenus dans la prsente publication o nt

t soit repris des Publications 27 ou 617 de la C E I, soit spcifi-

quem ent appr ouvs aux fins de cette publication.

Publications de la C E I tablies par le mme

Comit dEtudes

Lattention du lecteur est attire

sur

le deuxim e feuillet de la

couverture, qui numre les publications de ia C E prpares par

le Comit #Etudes qui a tabli la prsente publication.

Revision

of

this publication

The technical content of

I

E C publications is kept under.con-

stant review by the I EC, thus ensuring that th e content reflects

current technology.

Information on the work of revision, the issue of revised edi-

tions and amendment sheets may be obtained from I EC Nat iona l

Comm ittees and from the following I EC sources:

I E C B ul le ti n

I

E C Yearbook

Catalogue

of I E C

Publications

Published yearly

Terminology

For

general terminology, readers are referred to

I

EC Publi-

cation 50: Internationa l Electrotechnical Vocabulary (IEV), which

is issued in the form of separate chapters each dealing with a

specific field, the General Index being published as a separate

booklet. Full details of the IEV will be supplied on request.

Th e terms and definitions contained in the present publication

have either been taken from the IEV or have been specifically

approv ed for the purpose of this publication.

Graphical and letter symbols

For graphical symbols, and letter symbols and signs approv ed

by the I E C for general use, readers are referred to:

- E C Publication 27: Letter symbols to be used in electrical

-

E C P ublication 617: Graphical symbols for diagrams.

technology;

The symbols and signs contained in the present publication

have either been taken from I E C Publications 27

or

617,

or

have

been specifically approv ed for the purpose of this pub lication.

I E C publications prepared by the same

Technical Committee

Th e attention of readers is drawn to the back cover, which lists

I E C publications issued by the Technical Com mittee which has

prepared the present publication.

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I E C

781 87

4899891

0077973

3

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NORME

INTERNATIONALE

INTERNATIONAL

STANDARD

CE1

IEC

781

Premire dition

First edition

1989-0

Guide d application pour le calcul

des courants de court-circuit

dans les rseaux basse tension radiaux

Application guide for calculation

of short-circuit currents in low-voltage

radial systems

O

CE I 1989 Droits de reproduction rservs

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.

crit

de diieur

34

ODE PRIX

PRICE CODE

~~

-

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Commiss ion Electrotechnique Internat ionale

,

E Internat ional E lctrotechnical Commiss ion


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4/60

I E C 7 8 1 8 7

W

4 8 4 4 8 9 1 0 0 7 7 4 7 4 5 W

- 2 -

SOMMAIRE

781 O CE1

PRAMBULE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

PRFACE

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Articles

1

. Domaine d'application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Objet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Mthodes gnrales et hypothses de calcul

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

.

Dfinitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.1 Court-circuit

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.2 Cou rt-circuit loign d'un gnrate ur

. . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.3 Cou rant de court-circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.4 Cou rant de court-circuit prsum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.5 Cou rant de court-circuit symtrique initial IC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.6 Cou rant de court-circuit de crte

i . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.7 Cou rant de court-circuit symtrique coup I ,

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.8 Cou rant de court-circuit perm anen t

Ik

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.9. Tension nominale d'un rseau

U,,

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.10 Impdances de court-circuit des matriels lectriques . . . . . . . . . . . . . . .

4.11 Impdances de court-circuit l'emplacement du court-circuit F . . . . . . . . .

4.12 Source de tension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.13 Source de tension quivalente CU,,/fi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.14 Facteur de tension c

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.1 Symboles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.2 Indices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.3 Exposants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. Symboles. indices et exposants

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6 Types de court-circuit

7. Mthodes de calcul et hypothses

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7.1 Compo santes symtriques

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7.2 Source de tension quivalente

l'emplacement du court-circuit . . . . . . . . .

7.3 Conditions pour ngliger l'influence des moteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8.1 Rseau d'alimentation haute tension

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8.2 Transformateurs

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8.3 Lignes ariennes et cbles

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. 8.4 Autres lments d'impdance

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8.5 Conversion des impdances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9. Calcul des coura nts de court-circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8

.

Impdances d e court-circuit du m atriel lectrique

~~

9.1 Cou rant de court-circuit triphas symtrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9.2 Cou rant de court-circuit biphas isol

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9.3 Cou rant de'court-circuit phase-terre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10 Exemple de calcul de courants de court-circuit l'aide d e formulaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1O

. Procdure gnrale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10.2 Explica tions relatives l'emploi des formulaires

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11. Exemple relatif une installation industrielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11.1 Schma du rseau

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11.2 Donnes relatives au matriel lectrique

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1

1.3 Remarques particulires

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

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. . . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

FORMULAIRES

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Pages

4

4

6

6

6

8

8

8

8

8

8

8

8

8

10

10

12

12

12

12

14

14

14

14

16

16

16

16

18

18

18

20

22

22

24

24

24

26

28

28

28

28

32

32

3 2

34

36

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5/60

781 O I E C - 3 -

CONTENTS

Page

FOREWORD

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

PREFACE

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

Clause

1 scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

2

. Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

3

. General calculation m ethods an d calculation assumptions

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

4

. Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

4.1

Shortcircuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

4.2 Far-from-generatorshort circuit

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

4.3

Short-circuit current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

4.4

Prospective (available) short-circuit current

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

4.5

Initial symm etrical short-circuit current 2;: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

4.6

Peak short-circuit current ip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

4.7 Symmetricalshort-circuit breaking current Zb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

4.8

Steady-stateshort-circuif current

Zk

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

4.9

Nom inal system voltage

U,, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

4.10

Short-circuit mpedances of electrical equipm ent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11

4.1 1 Short-circuit impedances at the short-circuit location

F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

4.12

Voltage source

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

13

4.14

Voltage factor c

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

5. Symbols. subscripts and superscripts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15

5.1

Symbols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15

5.2

Subscripts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15

5.3 Superscripts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

6. Short-circuit types

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

17

7.1

Symmetrical com ponents

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

7.2

Equivalent voltage sou rce at short-circuit location . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17

7.3

Conditions for disregarding th e influence of motors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19

19

8.2 Transformers

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

21

8.3

Overhead lines and cables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

23

8.4

Other impedan ce elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

23

8.5 Conversion of impedances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

9

. Calculation of short-circuit currents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

25

9.1

Balanced three-phase sho rt-circu it curre nt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

25

9.2

Line-to-line sh ort-circuit current without e arth co nnection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

27

9.3 Line-to-earth short-circuit current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

29

10.1 General procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

29

10.2

Explanations for using th e calculation forms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

29

11. Example for a housing installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

11.1

Network diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

33

11.2

Data of electrical equipment

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

33

11.3

Special rem arks

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

35

4.13 Equiv'alent voltage ource CU,,fi

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

. Calculation m ethods and a ssumptions

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8

.

Short-circuit impedances of electrical equipm ent

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8.1 High-voltage network feeders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

10.

Example of short-circuit current calculations using form s- . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

FORMS

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

37


--`,,,`,````,, ,`,,,,,`,,,, -`-`,,`,,`, ,,`---


6/60

I E C

7 8 1

8 9

W

4 8 4 4 8 9 1

0 0 7 9 4 7 6 9

~~~~~~

Rgle des Six Mois Rapport de vote

73(BC)9 73(BC)10

- 4 -

781 O CE1

COMMISSION LECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE

GUIDE DAPPLICATION POUR LE CALCUL DES COURANTS DE

COURT-CIRCUIT DANS LES RSEAUX

BASSE TENSION RADIAUX

PRAMBULE

i)

Les dcisionsQU ccordsoffciels de la CE 1 en ce qui concerne les questions echniques,prpars par d es Comits #Etudes

O

sont

reprsents tous les Com its nationaux sintressant ces questions, expriment dans la plus grande m esure possible un accord

interna tional sur les sujets examins.

2) Ces dcisions constituent des recomm andations internationales et sont agres comm e telles par les Comits nationaux.

3)

Dans le but dencourager lunification internationale, a C E1 exprim e le vu que tou s les Comits nationaux adoptent dans leurs

rgles nationales le texte de la recomm andation de la C E I, dans la mesure O les conditions nationales le permettent. Toute

divergence entre la recom mandation de la C E1 et a rgle-nationale correspondantedoit, dans la mesure du possible, tre indiqu e

en termes clairs dans cette dernire.

PRFACE

Le prsent guide a t tabli par le Comit &Etudes no73 de la CE

I:

Courants de court-circuit.

Le texte de ce guide est issu des documents suivants:

Le

rapport de vote indiqu dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant abouti

lapprobation de

ce

guide.

Les public ations suivantes de la CE sont cites dans le prsent guide:

Publications nos

38 (1983):

Tensions normales de la CE I.

50:

Vocabulaire Electrotechnique Interna tional (VEI).

50 (131) (1978):

Chapitre

131

: Circuits lectriques et magntiques.

50

(1

5 i )

1

978):

Chapitre 15 1

:

Dispositifs lectriqueset magntiques.

50

(441) (1984):

Chapitre

441

:

Appareillage et fusibles.

909 (1988):

Calcul des courants de court-circuit dans les rseaux triphass

courant alternatif.


--`,,,

`,

````,,

`,

`,,,,,

`,,,,

`-`-`,,

`,,

`,

`,,

`---


7/60

I E C 781

89

=

48114891 O079477 - _ _

_ _ _ ~

_ _ _ ~

781

O

EC 5

INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION

APPLICATION GUIDE FOR CALCULATION OF SHORT-CIRCUIT

CURRENTS IN LOW-VOLTAGE RADIAL SYSTEMS

FOREWORD

I) The formal decisionsor agreementsof the I EC on technicalmatters, prepared by Technical Com mittees on which all the N ational

Comm ittees having a special interest therein are represented,express, as nearly as possible, an in ternatio nal consensusof opinion

on the subjects dealt with.

2) They have the form of recommendations for international use and they are accepted by the National Com mittees in that

sense.

3) In order to promote international unification, the I E C expresses the wish that all National Com mittees should adopt the text

of

the IE C recommendation for their national rules in so far as national conditions will permit. Any divergence between the IE C

recomm endation and the corresponding national rules should, as far as possible, be clearly indicated in the latter.

PREFACE

This guide has been prepared by

I

EC Technical Committee No.73:Short-circuit currents.

The text

of

this guide is based on the following documents:

I Six M onths? Rule I Report on Voting I

I 73(C0)9

I

73(CO)

10

I

Full information on the voting for the approval of this guide can

be

found in the Voting Report

indicated in the above table,

The followiiig IE

C

publications are quoted iii th is guide :

Publications

Nos.

38 (1983):

I

EC standard voltages.

50:

Internationa1Electrotechnical Vocabulary (IEV).

50 (131)( 978): Ch apt er 131:Electric and magnetic circuits.

50

(151)

(1978): Cha pter 151: Electrical and magnetic devices.

50 (441) (1984): Cha pter 441

:

Switchgear, controlgearan d fuses.

909 (1988): Sho rt-circu it curren t calculation in thre e-ph ase a.c. systems.


--`,,,`,````,,`

,`,,,,,`,,,,`-`-`,,`,,`,`,,`---


8/60

I E C

783 87 W 4844893 0079478

2

- 6 - 781

O

CE1

GUIDE DAPPLICATION POUR LE CALCUL DES COURANTS DE

COURT-CIRCUIT

DANS LES RSEAUX

BASSE TENSION RADIAUX

1.

Dom aine dapplication

Le

prsent guide dapplication fournit une procdure normalise, mise au point partir de la

Publication 909 de la CE I, pour le calcul des courants de court-circuit dans les rseaux alternatifs

triphass fonctionnant

frquence nominale (50 ou 60Hz) orsque le court-circuit a lieu dans des

rseaux

basse tension radiaux et lorsque les conditions simplificatrices donnes

larticle

3

sont

remplies.

Pour en faciliter lapplication par des ingnieurs non spcialiss, un exemple calcul laide de

formulaires recommands est prsent.

2.

Objet

Lobjet de ce guide dapplication est de prsenter une mthode pratique de calcul des courants de

court-circuit dans les rseaux

basse tension. Cette mthode correspond rigoureusement

la

Publication 909 de la CE1 et conduit

des rsultats prudents et suffisamment prcis.

- e courant de court-circuit

maximal

qui provoque les plus grands effets thermiques et lectro-

- e courant de court-circuit

minimal

qui peut servir de base au rglage des dispositifs de

Deux courants de court-circuitj qui diffrent en amplitude, sont considrer:

magntiques sur le matriel lectrique et dtermine ses caractristiques;

protection.

3. Mthodes gnrales et hypothses de calcul

. les conditions suivantes:

Le

calcul des courants de court-circuit conformment au prsent guide dapplication est fond sur

- Le

court-circuit est loign de tout gnrateur et est aliment en

un

seul point par un rseau

-

Le

rseau

basse tension considr nest pas maill.

-

Les

valeurs de la tension dalimentation et les impdances des diffrents matriels lectriques

Les rsistances de contact et les impdances de dfaut ne sont pas prises en compte.

-

Le

court-circuit est simultan sur toutes les phases, sil est polyphas.

Les courants de court-circuit ne sont pas calculs pour les dfauts internes dun cble dun

- I1 ny a pas de modification des circuits pendant toute la dure du court-circuit.Le nombre de

phases impliques reste le mme, par exe-mple

un

court-circuit triphas reste triphas pendant

toute la dure du court-circuit.

dalimentation en lectricit.

sont supposes constantes.

ensemble de cbles en parallle.

-

Les

capacits des lignes et les admittances parallles des lments passifs sont ngliges.

- Les dfauts doubles la terre en diffrents emplacements ne sont pas considrs.

-

Les

conditions pour ngliger linfluence des moteurs, donnes au paragraphe

7.3,

doivent tre

- Les changeurs de prise des transformateurs sont supposs tre sur la position principale.

- Selon le paragraphe4.10.2:

&)

= &).

remplies. Sinon, se reporter la Publication 909 de la CEI.

Pour plus de dtails, se reporter

la Pubkcation 909 de la CEI.


--`,,,`,````,,`,`,,,,,`,,,,`-`-`,,`,,`,`,,`---


9/60

q 4 4 L 0077479

4

781

O

IEC - 7 -

APPLICATION GUIDE FOR CALCULATION OF SHORT-CIRCUIT

CURRENTS

IN

LOW-VOLTAGE RADIAL SYSTEMS

1. scope

This application guide specifiesa standardized procedure developed from

I

EC Publication 909

for the calculation of short-circuit currents in three-phase a.c. systems operatingat nominal

frequency (50 or 60Hz)when the short circuit occurs in low-voltage radial systems and when the

simplifiing conditions given in Clause

3

are met.

In order to facilitate application by non-specialist engineers, an example calculated using the

recommended forms is included.

2. Object

It is the object of this application guide to present a practical method to be used when calculating

short-circuit currents in low-voltage networks. The method corresponds strictly with IEC Publi-

cation 909 nd leads to conservative results with sufficient accuracy.

-

he maximum short-circuit current which causes the maximum thermal and electromagnetic

-

the minimum short-circuit current which may be

a

basis for the adjustment of protective

Two short-circuit currents which differ in magnitude are to be calculated:

effects on electrical equipment and determines the required capacity or rating;

devices.

3.

General calculation methods and calculation assumptions

The calculation of short-circuit currents according to this application guide is based on the

following conditions:

- The short circuit is far-from-generator and is supplied at

one

point by an electricity supply

- The low-voltage network considered is unmeshed.

-

The values of the source voltage and the impedances of ali electrical equipment are assumed to

Contact resistances and fault impedances are not taken into account.

-

The short circuit is simultaneous in ali poles,

if

multiphase.

- Short-circuit currents are not calculated for internal faults in oneof several parallel cables.

network.

be constant.

- For the duration of the short circuit thereis no change in the circuits involved. The number of

phases involved remains the same e.g. a three-phase short circuit remains three-phase during the

time of the short circuit.

- Line capacitances and parallel admittances of passive elements are disregarded.

- Double earth faults at different locations are disregarded.

- The conditions for disregarding the influence of motors, given in Sub-clause 7.3, must

be

met.

Transformer tap-changers are assumed to be in the main position.

- According to Sub-clause 4.10.2: z ,) .

If not, see IEC Publication

909.

For more detailed information see

I

EC

Publication

909


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10/60

I E C 781 8 9 m

484489L

0 0 7 9 4 8 0 O m

- 8 - * 781 O CE1

4.

Dfinitions

Dans le cadre de

ce

guide d'application, on utilise les dfinitions suivantes qui font rfrence au

Vocabulaire Electrotechnique International (VEI) [Publication 50 de la CE11 chaque fois que celui-

ci peut convenir.

4.1

Court-circuit

Connexion accidentelle ou intentionnelle, par une rsistance ou une impdance relativement

faibles, de deux ou plusieurs points d'un circuit se trouvant normalement

des tensions diffrentes.

(VE1

151-03-41).

4.2.

Court-circuit loign

d un

gnrateur

Court-circuit pendant lequel l'amplitude de la composante alternative symtrique du courant de

court-circuit prsum .reste pratiquement constante.

4.3

Courant de court-crcuit

Surintensit rsultant d'un court-circuit d un dfaut ou un branchement incorrect dans un

circuit lectrique( W I 441-1 1-07).

Note. -

1 y

a lieu de distinguer entre le cour ant de court-circuit

a

point d e dfaut et les courants de cour t-circuit circulant

dans les branches du rseau.

4.4

Courant de court-circuitprsum

Courant qui circulerait si le court-circuit tait remplac par une connexion idale d'impdance

ngligeable, sans modification de l'alimentation.

4.5

Courant de court-circuit symtrique init ial Ii

Valeur efficace de la composante symtrique alternative d'un courant de court-circuit prsum

l'instant d'apparition du court-circuit, si l'impdance conserve sa valeur initiale (voir figure

1).

4.6

Courant de court-circuit de crte ip

Valeur instantane maximale possible du courant de court-circuit prsum.

Note. -

L'amplitude du courant de court-circuit de crte vane av ec l'instant d'apparition du court-circuit. calcul de la

valeur de cr te du courant de cou rt-circuit triphas

i p

s'effectue pour la phase et l'instant conduisant au courant de

court-circuit maximal.

4.7

Courant de court-circuit symtrique

coup

I b

Valeur efficace d'un cycle complet de la composante alternative symtrique du courant de

court-circuit prsum

l'instant de la sparation des contactsdu premier ple de l'appareil de

manuvre.

4.8

Courant de court-circuit permanent I k

transitoires (voir figure I).

Valeur efficace du courant de court-circuit se maintenant aprs extinction des phnomnes


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11/60

781 O EC

- 9 -

4.

Definitions

For the purpose of this application guide, the following definitions apply. Reference is made to

the International Electrotechnical Vocabulary (IEV)

[I

EC Publication 501 when applicable.

4.1 Short circuit

The accidental or intentional connection, by a relatively low resistance or impedance, of two or

more points in a circuit which are normally at different voltages (IEV 151-03-41).

4.2 Far-from-generator hort circuit

A short circuit during which the magnitude of the symmetrical a.c. component of the prospective

short-circuit current remains essentially constant.

4.3

Short-circuit current

An over-current resulting from a short circuit due toa fault or an ncorrect connection in an

electric circuit (IEV 441-1 1-07).

Nofe.-

t is necessary to distinguish between the short-circuit current at the short-circuit location and

in

the network

branches.

4.4 Prospective (available) short-circuit current

The current that would flow if the short circuit were replaced by an ideal connection of

negligible impedance without any change of the supply.

4.5

Initial symmetrical short-circuit current

I ;

The r.m.s. value of the a.c. symmetrical component of a prospective (available) short-circuit

current applicable at the instant of short circuit

if

the impedance remains at zero-the value

see

Figure 1).

4.6

Peak short-circuit current

ip

The maximum possible instantaneous value of the prospective (available) short-circuit

current.

Note.

-

The magnitude of the peak short-circuit current varies in accordance with the mo men t at which the short circuit

occurs. The calculation

of

the peak three-phase short-circuit current

ip

applies

for

that phas eand uctor and that

mom ent in which the greatest possi ble short-circuit current exists .

4.7

Sym metrical short-circuit breaking current Ib

short-circuit current at the instant of contact separation of the fust pole of a switching device.

The r.m.s. value of an integral cycle of the symmetrical a.c. component of the prospective

4.8 Ste ady -sta te short-circuit current Ik

The r.m.s. value of the short-circuit current which remains after the decay

of

the transient

phenomena (see Figure 1).


--`,,,`,````,,`,`,,,,,`,,,,`-`-`,,`,,`, ,,`---


12/60

I E C 781

87

U

4 8 4 4 8 9 1 0077482

4

-

10

-

781

O

CE1

Enveloppe suprieure

/

Composante contini

I t /

/

ue (apriodique)dcroissante iDc

nveloppe infrieure

CJ

II-

emps

4

i,,

1,

Courant de court-circuit permanen t

Dc

Com posante continue dcroissante (apriodique)du

A

Courant d e cou rt-circuit symtrique initial

Courant de cou rt-circuit de crte

Valeur initiale d e ia com posante apriodique iDc

965/87

jurant de court-circuit

FIG,

1. - Courant de court-circuit relatif A un court-circuit loign dun gnrateur (trac

schmatique).

4.9

Tension nominale dun rseau

Un

caractristiques de fonctionnement.

Les

valeurs figurent dans la hblication 38 de la CEI.

Tension (entre phases) par laquelle on dsigne un rseau et laquelle on rapporte certaines

4.1O

Impdances d e court-circuit des matriels dlectriques

4.10.1

Impdance de court-circuit directe dun matriel lectrique

Rapport de la tension phase-neutre au courant de court-circuit de la phase correspondantedun

matriel lectrique aliment par un systme direct symtrique de tensions.

Note. - Lindice d u sym bole g,,)

eut

tre omis sil ny a pas de risque de co nfusion avec les imp danc es de court-c ircuit

invers e et hom opolaire.

4.10.2

Impdance de court-circuit inverse dun matriel lectrique

Rapport de la tension phase-neutre au courant de court-circuit de la phase correspondante dun

matriel lectrique aliment par un systme inverse symtrique de tensions.

Note.

- Dan s le prsent guide dapplication, qui traite d es cour ts-circu its loigns des gnrateurs, il est adm is que

&) =

g( , ) ans tous les cas.

4.10.3

Impdance de court-circuit homopolaire zco> dun matriel lectrique

Rapport de la tension phase-neutre au courant de court-circuit dune phase dun matriel lec-

trique aliment par

une

source de tension alternative, lorsque les trois conducteurs de phase servent

en parallle.pour le courant de sortie et quun quatrime conducteur et/ou la terre servent de

conducteur commun de retour.

----------

- - *


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`,`,,`---


13/60

781 O IEC

t

urrent

- 11 -

Decaying (aperiodic)component

DC

Bottom envelope

-

ime

965187

Pi

Initial symmetrical short-circuit current

ip

Peak short-circuit current

Z,

Steady-state short-circuit current

x Decaying d.c. (aperiodic) com ponen t of short-circu it curren t

A

Initial value

of

the aperiodic componentix

FIG.

1. Short-circuit current of a far-from-generator short circuit (schematic diagram).

4.9

Nominal system voltage

U,,

Voltage (line-to-line) by which a system is designated and to which certain operating

characteristics are referred. Values are listed in IEC Publication 38.

. 4.10

Short-circuit impedances of electrical equipment

4.10.1 Positive-sequenceshort-circuit impedance %il of electrical equipment

The ratio of the line-to-neutral voltage to the short-circuit current of the corresponding phase of

an electrical equipment when fed by a symmetrical positive-sequence system of voltages.

Note.

- ndex of symbol

3,)

ay

be

omitted if there is

no

possibility

of

confusion with the negative-sequence and the

zero-sequence short-circu it impedances.

4.10.2

Negative-sequenceshort-circuit impedance

2 2>

of

electrical equipment

The ratio of the he-to-neutral voltage to the short-circuit current of the corresponding phase of

an electrical equipment when fed by a symmetrical negative-sequence system of voltages.

N o f e - n this applic ation guide, covering far-from-generator sh ort circuits, it is assu med that Z =3,)n all cases.

4.1O.

3

Zero-sequence short-circuit impedance 2 0, of electrical equipment

The ratio of the line-to-earth voltage to the short-circuit current of one phase of an electrical

equipment when fed by an a.c. voltage source,

if

the three paralleled phase conductors are used for

the outgoing current and a fourth line and/or earth is joint return.


Questions or comments about this message: please call the Document Policy

Management Group at 1-800-451-1584.

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14/60

I E C

781

8 9

W

4844891 0079484 8 W

12 -

4.1 1 Impdances de court-circuit

l'emplacement du court-circuit F

781

O

CE1

4.1 1.1

Impdance de court-circuit directe

Z(i)

d'un rseau triphas

courant alternatif

Impdance dans le systme direct vue de l'emplacement du court-circuit (voir figure2a).

4.1 1.2

Impdance de court-circuit homopolaire

2 0,

d'un rseau triphas

courant alternatif

Impdance dans le systme homopolaire vue de l'emplacementdu court-circuit (voir figure 2

b).

Elle comprend le triple de l'impdance de mise la terre du neutre 3ZNE.

725/88

FIG.

2.

-

mpdance de court-circuit d'un rseau triphas

courant alternatif

l'emplacement du

court-circuitE

a) Impdance de court-circuit directe:

b)

Impdance de court-circuit homopolaire:

Z(1,=U(i>/l(I)

Z 0)

= q o

0 )

.

4.12 Source de tension

Element actif qui peut tre reprsent par une source idale de tension indpendante de tout

courant ou tension du circuit, et associeA un lment passif en srie (VE1 131-01-37). I

4.13

Source de tension quivalente

c U n / f i

Tension d'une source idale applique l'emplacement du court-circuit dans le systme direct,

en tant que seule tension active, pour le calcul du courant de court-circuit comme indiquA

l'article 9.

4.14 Facteur de tension c

Rapport de la source de tension quivalente la tension nominale du rseau Undivise par

fi.

Pour les valeurs se reporter au tableau I.

Note. -

L'introduction d'un facteur de tension

c

est n cessaire pour diffrentes raisons:

-

es variations de tension dans le temps e t dan s l'espace,

- es changements de prise d es transformateurs,

-

a non-prise en com pte des charges et des c apacitS.dans

es

calculs selon l'article 9.


--`,,,`,````

,,`,`,,,,,`,,,,`-`-`,,`,,`,`,,`---


15/60

_ _

EC-781

89 4 8 4 4 8 9 3 0 0 7 9 4 8 5 T W

781 8 IEC - 13 -

4.1 1 Short-circuit impedances at the short-circuit location

F

4.1 1.1 Positive-sequence short-circuit impedance of a three-phase a.c. system

The impedance of the positive-sequence system

as

viewed from the short-circuit location

(see

Figure 2a) .

4.1 1.2 Zero-sequence short-circuit impedance

Z(o)of

a three-phase a.c. sy stem

The impedance

of

the zero-sequence system as viewed from the short-circuit location (see

Figure 2b). It includes three times the neutrai-to-earth impedance 3 & .

725/88

FIG.

2

Short-circuit impedance of

a

three-phase a.c. system at the short-circuit location

F.

a)

Positive-sequence short-circuit impedance:

b) Zero-sequence short-circuit impedance:

31)=31)

I)

30 = g o 4 ( 0 )

4.12 Voltage source

An active element which canbe represented

by

an L a 1 oltage source independentofall currents

and voltagesin the circuit, in series with a passive circuit element

(IEV

131-01-37).

4.13

Equivalent voltage source

cUn/fi

The voltage of an ideal source applied at the short-circuit locationin the positive-sequence

network as the oniy active voltage of the system for calculating the short-circuit current according to

Clause

9.

4.14

Voltagefactor c

The ratio between the equivalent voltage source and the nominal system voltageUndivided by

fi.

or values see Table

I.

Nofe.

- The introduction of a voltage factor c is necessary for various reasons. These are:

-

voltage variations depending on time and place,

-

changing

of

transform er tappings,

-

neglecting loads and capacitances by calculations according to C lause

9.


--`,,,`,``` ,,`,`,,,,,`,,,,`-`-`,,`,,`, ,,`---


16/60

I E C

78

8 9

=

4 8 4 4 8 9 3

0077486

1

-

14

-

781

O

CE1

5. Symboles, indices

et exposants

Les symboles des grandeurs complexes sont souligns, par exemple:

z

R +

jX

Toutes les quations sont donnes sans indication d'units.

Les

symboles reprsentent des gran-

deurs ayant des valeurs numriques et des dimensions indpendantes des units, dans la mesure

O

l'on a choisi un systme d'units cohrent, tel que le Systme international d'units

(SI).

5.1 Symboles

A

R'

-

x o u x

C

l l k r

t Rr

tr

rl

K

cos cp

e

4n

cun/v3

5.2

Indices

(1)

(2)

0)

r

n

k ou k3

k2

k l

I

E

F

HV

LV

L

M

N

Q

T

Valeur initiale de ia composante apriodique

Courant de court-circuit sym trique initial (valeur efficace)

Valeur de crte d u cou rant de court-circuit

Courant d e court-circuit sym trique coup (valeur efficace)

Courant de cou rt-circuit permanent (valeur efficace)

Puissance appa rente assigne d'un matriel lectrique

Pertes totales des enroulem ents d'un transformateur au courant assign

Tension nominale entre phases

d'un

rseau (valeur efficace)

Impdance de court-circuit directe

Impdance de court-circuit inverse

Impdance de court-circuit homopolaire

Rsistance, en valeur absolue ou rduite

Rsistance par unit de longueur

Ractance en valeu r absolue

ou

rduite

Ractance par unit de longueur

Facteur de tension

Tension de cou rt-circuit assigne, en pour-cent

Chu te de tension rsistive assigne, en pour-c ent

Longueur de ligne ou de cble

Rapport de transformation assign (changeur de pnse en position principale); Ir

Source de ten sion quiv alente (valeur efficace)

Rendement des moteurs asynchrones

Facteur relatif au c oura nt de court-circuit d e crte

Facteur de puissance

Rsistivit,

Section nominale

1

Composante directe

Composante inverse

Composante homopolaire

Valeur assigne

(VE1

151-04-03)

Valeur nominale (VE1 151-04-01)

Court-circuit triphas (figure 3 4

Court-circuit biphas isol (figure 3b)

Court-circu it monophas, phase-neu tre ou phase-terre (figure 3c)

Valeur transforme

Terre

Dfaut, position du dfaut

Haute tension, ct haute tension d'un transformateur

Basse tension, ct basse tension d'un transformateur

Ligne ou cble

Moteur

ou

groupe de moteurs asynchrones

Neutre d'un systme courant alternatif triphas

Point de liaison une alimentation

Transformateur

5.3

Exposants

,

Valeur initiale (subtransitoire)

Rsistance ou ractance par unit d e longueur


--`,,,`,``` ,,`,`,,,,,`,,,,`-`-`,,`,,`, ,,`---


17/60

781 O IE C

5. Symbols, subscripts

and

superscripts

Symbols of complex quantities are underlined,

for

example:

z

=R + jX

AU equations are written without units specified. The symbols represent quantities possessing

both numerical values and dimensions that are independent of units, provided that a consistent

unit system is chosen, for example the International System of Units (SI).

-

'

X

esp.

x

i

9

cos


18/60

16

6. Types de court-circuit

Les

types de court-circuit suivants sont traits:

c)

L3

781 O CE1

C

Courant de court-circuit

-D-

Courants de court-circuit partiels dans les conducteurs et la terre

726/88

FIG.

3.

Caractrisation des courts-circuits et de leurs courants.

La

direction des flches relatives

aux courants est arbitraire.

a) Court-circuit triphas symtrique.

bJ Court-circuit biphas isol.

c)

Court-circuit phase-terre.

7.

Mthodes de

caicul

et

hypothses

7.1

Composantes symtriques

Le

calcul des courants de court-circuit dissymtriques est facilit par lemploi des composantes

symtriques.

Pour les rseaux basse tension loigns des gnrateurs, traits dans le prsent guide

dapplication, seules les impdances de court-circuit directes 3,)t homopolaires

so)

ont

considres.

Limpdance de court-circuit directe

&)

lemplacement du court-circuit

F

sobtient, comme

indiqu par la figure 2a, en appliquant en F un systme direct symtrique de tensions. Toutes les

machines tournantes tant court-circuites en amont de leurs impdances internes.

Limpdance de court-circuit homopolaire z o) lemplacement du court-circuit F sobtient,

comme indiqu par la figure

2b,

en appliquant une tension alternative entre les phases court-

circuites et le retour commun.

Sauf dans des cas particuliers, limpdance de court-circuit homopolaire diffre de limpdance

de court-circuit directe.

7.2

Source de tension quivalente

rem placement du court-circuit

de tension quivalente applique en ce point.

Le

courant de court-circuit lemplacement du court-circuit

F

est obtenu au moyen dune source


Questions or comments about this message: please call the Document Policy

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--`,,,`,````,,`,`,,,,,`,,,,`-`-`,,`,,`,`,,`---


19/60

781

O

IEC - 17 -

6. Short-circuit

types

The following types of short circuits are dealt with:

c)

L3

L2

Short-circuit current I

Branch short-circuit currents in conductors and earth

726 88

I

FIG.

3.

- Characterization of short circuits and their currents. The direction of current arrows is

chosen arbitrarily.

a) Balanced three-phase short circuit.

b) Line-to-line short circuit.

c) Line-to-earth short circuit.

1

- 7. Calculation methods and assumptions

.

7.1 Symmetrical components

The calculation of unbalanced short-circuit currents is simplified by the use

of

symmetrical

components.

For the far-from-generator low-voltage systems dealt with in this application guide, only the

positive-sequence short-circuit impedancesSI nd the zero-sequence short-circuit impedances

The positive-sequence short-circuit impedancez ,)t the short-circuit location

F

is obtained

according to Figure

2a,

when a symmetrical system of voltages of positive-sequence order is applied

to the short-circuit locationF and all rotating machines are short-circuited on the supply sideof

their internal impedances.

The zero-sequence short-circuit impedancezco,t the short-circuit locationF is obtained accord-

ing to Figure 2b,

if

an a.c. voltage is applied between the short-circuited lines and the common

returns.

Except for special cases, the zero-sequence short-circuit impedance differs from the positive-

sequence short-circuit impedance.

are taken into account.

7.2 Equivalent voltage source at short-circuit location

voltage source at the short-circuit location.

The short-circuit current at the short-circuit location

F

is determined by using an equivalent


--`,,,`,````,, ,`,,,,,`,,,, -`-`,,`,,`,`,,`---


20/60


21/60

781

O

IEC - 19 -

Nom inal voltages

un

Low voltage

100

V

...

1000 V (I

EC

Publication 38,

Table I)

a) 230/400V

b/

Other values

High voltage

> 1 kV ... 35 kV (IEC Publication 38,

Table III)

The equivalent voltage source

cUn/fi

at the short-circuit locationF is composed of the voltage

factor c, the nominal system voltage Un and fi.

It is the oniy active voltageof the system.Ali other active voltages (system feeders, synchronous

and asynchronous machines) are set to zero, that is, short-circuited on the supply side of their

internal impedance. According to Clause 3 all line capacitances and parailel admittances (loads) are

disregarded for the purpose of this procedure.

The voltage factor c depends on the system voltage and is different for the calculation of mini-

mum and maximum short-circuit currents. It takes into account the influence of loads, variation of

system voltage and changing of transformer tappings. The voltage factorc is chosen from Table I

unless National Standards give other values.For calculating the impedancezQf a high-voltage

feeder, use the high-voltage factorca.

Voltage factor

c

for the calculation of

Maximum Minimum

short-circuit short-circuit

current current

Cmax emin

1 o0 0.95

1

O5

1.00

1.10

1.00

TABLE

Voltage actor

c

7.3

Conditions for disregarding the influence

of

motors

The contribution of asynchronous motors to the short-circuit current

Ii

is disregarded if:

c rM

IEC 781 (1989-01)Guidance to Calculate Short Ckt Current

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