La respuesta primero: corriente de falla = corriente nominal ÷ tensión de impedancia
La corriente de cortocircuito en los terminales de baja tensión de un transformador de distribución no es algo que se busque en una curva — es una división de una sola línea. La corriente de cortocircuito simétrica (en estado estacionario) es:
Isc = In ÷ Uk% = (S ÷ (√3 × U)) ÷ (Uk ÷ 100)
donde S es la potencia nominal (kVA), U la tensión nominal de baja tensión (kV), y Uk% la tensión de impedancia (cortocircuito). Tome un transformador de 1,000 kVA, 10 ÷ 0.4 kV con Uk = 6%: la corriente nominal de baja tensión es 1,000,000 ÷ (1.732 × 400) = 1,443 A, por lo que la corriente de falla es 1,443 ÷ 0.06 = 24.1 kA. El pico asimétrico del primer ciclo es aproximadamente 2.55 × ese valor = 61 kA. Cada interruptor principal de baja tensión, barra colectora y cable debe estar dimensionado para interrumpir y soportar ese número — por eso se calcula antes de comprar, no después. Si todavía está eligiendo los kVA en sí, comience con la guía de dimensionamiento de una fórmula; para el equipo de conmutación y los alimentadores que deben manejar esta falla, consulte Cómo dimensionar un sistema de distribución.
Paso 1 — Encuentre la corriente nominal
La corriente nominal (a plena carga) en cualquier devanado es la potencia dividida por √3 y la tensión. En el lado de baja tensión de una unidad de 10/0.4 kV:
In = S ÷ (1.732 × 0.4)
| Potencia (kVA) | Corriente nominal de baja tensión a 0.4 kV (A) |
|---|---|
| 400 | 577 |
| 630 | 909 |
| 800 | 1,155 |
| 1,000 | 1,443 |
| 1,250 | 1,804 |
| 1,600 | 2,309 |
| 2,000 | 2,887 |
Paso 2 — Divida por Uk% (la tensión de impedancia)
Uk% es la tensión — como porcentaje de la nominal — que se debe aplicar al devanado de alta tensión para circular la corriente nominal con los terminales de baja tensión en cortocircuito. Es la impedancia interna del transformador, y es la única palanca que determina la corriente de falla. Para transformadores de distribución estándar, típicamente es 4%–6% (a partir de 2026):
| Uk% | Multiplicador de falla (1 ÷ Uk) | 1,000 kVA → Falla de baja tensión (kA) |
|---|---|---|
| 4% | 25 × In | 36.1 |
| 5% | 20 × In | 28.9 |
| 6% | 16.7 × In | 24.1 |
| 8% | 12.5 × In | 18.0 |
Un Uk% más bajo significa menores pérdidas y una regulación de tensión más estricta, pero una corriente de falla más alta — por lo que su equipo de conmutación de baja tensión se vuelve más costoso. Esta es la misma compensación entre impedancia y pérdidas que impulsa los grados S11/S13/S20; consulte la comparación de grados de pérdidas para ver cómo la impedancia y las pérdidas sin carga se mueven juntas.
Paso 3 — Agregue el pico asimétrico
Los 24.1 kA anteriores son el valor RMS simétrico. Durante el primer medio ciclo, un desplazamiento de CC puede elevar el pico instantáneo a aproximadamente 2.55 × el valor simétrico (IEC 60909 / IEC 60076-5 aplican este factor para transformadores de distribución). Para la unidad de 1,000 kVA / 6%, el pico es ≈ 61 kA. Los interruptores y las barras colectoras se especifican tanto para la capacidad de interrupción RMS como para la corriente de pico (cierre), así que especifique ambos en el pedido.
La regla de soportabilidad: IEC 60076-5 (GB 1094.5)
La norma IEC 60076-5 exige que un transformador soporte los efectos térmicos y dinámicos (mecánicos) de un cortocircuito externo sin daños, durante una duración de 2 segundos por defecto (algunas especificaciones extienden esto a 3 s para unidades más grandes). Los dos modos de falla son distintos: térmico — el cobre se calienta hacia un límite definido bajo la corriente de falla — y dinámico — las fuerzas electromagnéticas entre los devanados, que aumentan con el cuadrado de la corriente de pico, aplastan o distorsionan físicamente el devanado. Esa ley del cuadrado es por lo que un Uk% bajo es una espada de doble filo: eleva la corriente de falla, y la fuerza aumenta con I², por lo que el margen de diseño mecánico importa más que el térmico. Esto es exactamente lo que una fábrica competente verifica con una prueba rutinaria de soportabilidad al cortocircuito — o, para unidades críticas, una prueba de tipo completa.
Cómo especificarlo (y qué poner en el pedido)
- Potencia nominal, relación de tensión y grupo de conexión (por ejemplo, 1,000 kVA, 10/0.4 kV, Dyn11).
- Uk% en el tap nominal (por ejemplo, 6%) y la tolerancia que acepta — IEC 60076-1 permite ±10% sobre la impedancia declarada.
- Duración del cortocircuito (2 s estándar) y el nivel de falla prospectivo del sistema en los terminales de alta tensión.
- Que el equipo de conmutación de baja tensión debe interrumpir el Isc calculado — típicamente un interruptor de baja tensión de 36 kA o 50 kA, dependiendo del Uk%.
Si se equivoca en el Uk% y el nivel de falla, o subdimensiona el equipo de conmutación (un interruptor que no puede interrumpir 24 kA es un peligro) o paga de más por una baja impedancia que no necesita. Envíenos su potencia nominal y el nivel de falla prospectivo de alta tensión y calcularemos la corriente de falla exacta de baja tensión, elegiremos un Uk% que equilibre la regulación con el costo del equipo de conmutación, y cotizaremos unidades correspondientes — sumergidas en aceite o tipo seco — con el informe de prueba de soportabilidad al cortocircuito según IEC 60076-5.
Tabla de trabajo: corriente de falla de baja tensión para tamaños comunes (10/0.4 kV, Uk = 6%)
| Potencia (kVA) | Corriente nominal de baja tensión (A) | Isc simétrico (kA) | Pico ≈ 2.55 × (kA) |
|---|---|---|---|
| 400 | 577 | 9.6 | 24.5 |
| 630 | 909 | 15.2 | 38.6 |
| 800 | 1,155 | 19.3 | 49.1 |
| 1,000 | 1,443 | 24.1 | 61.3 |
| 1,600 | 2,309 | 38.5 | 98.1 |
| 2,000 | 2,887 | 48.1 | 122.7 |
Todos los valores anteriores asumen una falla trifásica sólida en los terminales de baja tensión; los niveles de falla del mundo real son ligeramente más bajos una vez que se agrega la impedancia del cable. La tabla es su verificación de especificación — si su equipo de baja tensión no puede despejar el número en la tercera columna, aumente el Uk% o mejore el equipo de conmutación antes de energizar.