Estimativa de corrente de curto-circuito nos terminais do transformador e no fim do cabo

Estime a corrente de curto-circuito trifásico em kA pela potência, tensão e tensão de impedância do transformador. Potência de curto da rede e impedância do cabo são opcionais.

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Aviso de cálculo preliminar: Esta ferramenta fornece uma estimativa preliminar aproximada da corrente inicial simétrica de curto-circuito trifásico a partir do transformador e, opcionalmente, das impedâncias da rede e do cabo. Não é um cálculo conforme IEC 60909. Correção da impedância do transformador, contribuição de motores e geradores, corrente de pico e componente contínua, faltas entre fase e terra, corrente mínima de falta e transformadores em paralelo não são considerados. Não selecione capacidade de interrupção, suportabilidade de barramentos e cabos ou ajustes de proteção com este resultado. O estudo final deve ser realizado por um engenheiro eletricista habilitado conforme IEC 60909 e os regulamentos aplicáveis.

Fórmulas

Corrente de curto-circuito: I_{k} = c · U / (√3 · Z_{k})
Impedância do transformador: Z_{T} = u_{k} · U² / S_{n}
Terminais do transformador com rede infinita: I_{kT} = c · I_{n} / u_{k}, I_{n} = S_{n} / (√3 · U)
Reatância da rede: X_{Q} = U² / S_{k}
Impedância total: Z_{k} = √((R_{T} + R_{k})² + (X_{Q} + X_{T} + X_{k})²)
Resistência do transformador pelas perdas no cobre: R_{T} = P_{k} · U² / S_{n}²
Falta entre fases: I_{k2} = (√3 / 2) · I_{k}

Hipóteses

Este é o método das impedâncias. As impedâncias até a falta são somadas. As relações são as definições básicas de impedância da IEC 60909-0, mas os fatores de correção da norma não são aplicados. O resultado não substitui um cálculo conforme IEC 60909.
O valor é a corrente inicial simétrica eficaz de curto-circuito trifásico, componente alternada. A corrente de pico e a componente contínua dependem da razão R / X e não são calculadas.
A contribuição de motores e geradores não está incluída. Em instalações com grandes motores, a corrente real é maior.
Se a potência de curto da rede não for informada, a rede é considerada infinita. Sua impedância é tratada como reatância pura.
Se as perdas no cobre não forem informadas, a impedância do transformador é tratada como reatância pura. Quando a resistência do cabo predomina, isso superestima um pouco a corrente. Isso fica a favor da segurança para a capacidade de interrupção, mas contra a segurança para a corrente mínima de falta.
Para o cabo, insira a resistência e a reatância de ida de um condutor de fase. As impedâncias de barramentos, disjuntores e conexões não são adicionadas separadamente.
A corrente de falta entre fases é considerada √3 / 2 (0,866) vezes a corrente trifásica. Isso vale para faltas distantes de geradores.
Uma falta entre fase e terra exige impedância de sequência zero e esquema de aterramento, que esta ferramenta não possui. A corrente mínima de falta necessária para verificar o desligamento também não é calculada.
Válido para um único transformador. Com transformadores em paralelo, as correntes se somam.

Por que calcular a corrente de curto-circuito?

A maior corrente que pode circular em uma falta determina a capacidade de interrupção dos disjuntores, a suportabilidade de barramentos e cabos e o esquema de proteção. Esta ferramenta fornece uma estimativa inicial aproximada da corrente trifásica pelos dados da placa do transformador.

Corrente nos terminais do transformador

Com rede infinita, apenas a impedância do transformador limita a corrente:

I_k = I_n / u_k, com I_n = S_n / (√3 × U) igual à corrente nominal do transformador.

Quanto menor a tensão de impedância, maior a corrente de falta. A 4 %, ela é 25 vezes a corrente nominal. A 6 %, é 16,7 vezes.

Exemplo

Um transformador de 1000 kVA e 400 V com tensão de impedância de 6 % tem corrente nominal de 1.000.000 / (1,732 × 400) = 1443 A. A corrente de falta é 1443 / 0,06 = 24.056 A, cerca de 24 kA. A impedância do transformador é 0,06 × 400² / 1.000.000 = 9,6 mΩ.

Efeito da rede e do cabo

Na prática, a rede também tem impedância. Uma potência de curto de 500 MVA acrescenta 400² / 500.000.000 = 0,32 mΩ e reduz a corrente para 23,3 kA. Se a falta ocorrer mais distante, a resistência e a reatância do cabo também são somadas: Z_k = √(R² + X²) e I_k = U / (√3 × Z_k). A corrente cai rapidamente conforme o cabo fica mais longo ou mais fino.

Onde obter a resistência do cabo?

É necessária a resistência de ida de um condutor de fase. Você pode usar o resultado de resistência do condutor da calculadora de queda de tensão. Para corrente máxima, use a resistência do condutor frio. Sem dados do fabricante, costuma ser usado cerca de 0,08 mΩ por metro para a reatância.

Limites

Esta é uma estimativa preliminar e não substitui um estudo conforme IEC 60909. Contribuição de motores, corrente de pico, faltas entre fase e terra, corrente mínima de falta e transformadores em paralelo não são considerados. A escolha da capacidade de interrupção e dos ajustes da proteção cabe a um engenheiro eletricista habilitado.

Perguntas frequentes

Como calcular a corrente de curto-circuito trifásico pela impedância do transformador?

Neste exemplo, a equação de impedância do transformador fornece corrente de falta trifásica nos terminais de 15,16 kA para 630 kVA, 400 V e tensão de impedância de 6 %. A estimativa preliminar considera rede infinita e fator de tensão 1. Não inclui contribuição de motores, corrente de pico, faltas à terra e coordenação da proteção.

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