Calculadora de corriente de cortocircuito (transformador y extremo del cable)

Estima corriente trifásica de cortocircuito (kA) con potencia, tensión e impedancia del transformador. Incluye opcionalmente potencia de cortocircuito de red y cable.

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Advertencia de cálculo preliminar: Esta herramienta estima preliminarmente la corriente inicial simétrica de cortocircuito trifásico con el transformador y, opcionalmente, las impedancias de red y cable. No es un cálculo IEC 60909. No contempla corrección de impedancia del transformador, aportes de motores y generadores, corriente de pico, componente continua, fallas monofásicas a tierra, corriente mínima ni transformadores en paralelo. No selecciones poder de corte, resistencia de barras y cables ni ajustes de protección con este resultado. El estudio final debe realizarlo un ingeniero eléctrico cualificado según IEC 60909 y los reglamentos aplicables.

Fórmulas

Corriente de cortocircuito: I_{k} = c · U / (√3 · Z_{k})
Impedancia del transformador: Z_{T} = u_{k} · U² / S_{n}
Bornes del transformador con red infinita: I_{kT} = c · I_{n} / u_{k}, I_{n} = S_{n} / (√3 · U)
Reactancia de red: X_{Q} = U² / S_{k}
Impedancia total: Z_{k} = √((R_{T} + R_{k})² + (X_{Q} + X_{T} + X_{k})²)
Resistencia del transformador (por pérdidas en el cobre): R_{T} = P_{k} · U² / S_{n}²
Falla entre fases: I_{k2} = (√3 / 2) · I_{k}

Hipótesis

Se usa el método de impedancias, que suma las impedancias hasta la falla. Las relaciones son las definiciones básicas de IEC 60909-0, pero no se aplican sus factores de corrección. El resultado no sustituye un cálculo IEC 60909.
Se obtiene la corriente inicial simétrica trifásica en valor eficaz de la componente alterna. El pico y la componente continua dependen de la relación R / X y no se calculan.
No se incluyen aportes de motores y generadores. En instalaciones con motores grandes, la corriente real es mayor.
Si no introduces nivel de falla de red, se supone red infinita. Su impedancia se considera reactancia pura.
Sin pérdidas en el cobre, la impedancia del transformador se considera reactancia pura. Si domina la resistencia del cable, se sobreestima ligeramente la corriente. Es conservador para poder de corte, pero no para corriente mínima de falla.
Introduce resistencia y reactancia de ida de un conductor de fase. No se añaden aparte impedancias de barras, interruptores ni uniones.
La corriente de falla entre fases se toma como √3 / 2 (0,866) veces la trifásica. Es válido lejos de generadores.
Una falla monofásica a tierra requiere impedancia de secuencia cero y esquema de puesta a tierra, que aquí no se incluyen. Tampoco se calcula la corriente mínima para comprobar la desconexión.
Para un solo transformador. Con transformadores en paralelo se suman las corrientes.

¿Por qué calcular la corriente de cortocircuito?

La corriente máxima de falla determina poder de corte, resistencia de barras y cables y esquema de protección. Esta herramienta da una primera estimación trifásica con los datos de placa del transformador.

Corriente en bornes del transformador

Con red infinita, solo la impedancia del transformador limita la corriente:

I_k = I_n / u_k, donde I_n = S_n / (√3 × U) es la corriente nominal.

Cuanto menor es la tensión de cortocircuito, mayor es la corriente. Al 4 % es 25 veces la nominal y al 6 % es 16,7 veces.

Ejemplo

Un transformador de 1000 kVA y 400 V con tensión de cortocircuito del 6 % tiene corriente nominal de 1.000.000 / (1,732 × 400) = 1443 A. La corriente de falla es 1443 / 0,06 = 24.056 A, unos 24 kA. La impedancia es 0,06 × 400² / 1.000.000 = 9,6 mΩ.

Efecto de la red y el cable

La red real también tiene impedancia. Un nivel de falla de 500 MVA añade 400² / 500.000.000 = 0,32 mΩ y reduce la corriente a 23,3 kA. Si la falla está lejos, se añaden resistencia y reactancia del cable: Z_k = √(R² + X²), I_k = U / (√3 × Z_k). La corriente baja rápidamente con cables más largos o de menor sección.

¿Dónde obtengo la resistencia del cable?

Necesitas la resistencia de ida de un conductor de fase. Puedes usar la salida de resistencia de conductor de la calculadora de caída de tensión. Para la corriente máxima, usa la resistencia en frío. Sin datos del fabricante, se usa una reactancia aproximada de 0,08 mΩ por metro.

Límites

Es una estimación preliminar y no sustituye un estudio IEC 60909. No contempla aportes de motores, pico, fallas monofásicas a tierra, corriente mínima ni transformadores en paralelo. Seleccionar poder de corte y ajustar protecciones corresponde a un ingeniero eléctrico cualificado.

Preguntas frecuentes

¿Cómo se calcula la corriente trifásica de cortocircuito con la impedancia del transformador?

En este ejemplo, la ecuación de impedancia del transformador da una corriente trifásica de falla en bornes de 15,16 kA para 630 kVA, 400 V y tensión de cortocircuito del 6 %. La estimación preliminar supone red infinita y factor de tensión de 1. Excluye aportes de motores, corriente de pico, fallas a tierra y coordinación de protecciones.

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