Los transformadores de corriente son eslabones
indispensables entre las canalizaciones eléctricas y las protecciones de los
elementos de la red de media y alta tensión.
No es sencillo ni determinar sus especificaciones
ni optimizar su uso. Hace falta conocer muy bien su funcionamiento y cómo se
han de coordinar todos los elementos con los que se puede conectar
El dimensionado de un TC dependerá de los componentes de la red eléctrica que se
ha de proteger: entrada y salida de
líneas, transformadores, juegos de
barras, alternadores, motores, banco
de condensadores…
Cada componente necesita la instalación de varias protecciones. Tenemos un ejemplo en
el esquema de la figura 1, en el que
las protecciones se identifican por su
código ANSI (American National Standard
Institute).
Ahora bien, para optimizar la elección de un TC, hace
falta conocer las protecciones que alimenta,
sus ajustes, la impedancia real, la corriente de cortocircuito, etc.
La dificultad reside en el hecho de que la persona
que ha de definir los TC rara vez conoce estos valores en el momento en que ha de
hacer la elección final.
Figura 1: Ejemplo de un proyecto de
protecciones.
Por eso en este post se analizan diversas aplicaciones
en las que los valores se pueden definir por exceso. Estos valores se pueden
manejar sin temor ya que necesariamente cubrirán las demandas. Tendrán siempre
una definición menos restrictiva y más realista que la que proponen los
proveedores de relés en sus catálogos.
En efecto, cada proveedor ofrece datos de elección
del TC que cubren toda la gama de ajuste de sus relés asociados, suponiendo que
tienen pérdidas internas importantes, y además, impedancias de cableado
máximas.
Para las diversas aplicaciones, se recogen en una
lista las funciones de protección usuales, será la protección más restrictiva
la que se usará de referencia para dimensionar los captadores de corriente.
NOTA: En este post no se tendrán en cuenta las
protecciones diferenciales ni las protecciones homopolares, que serán motivo de
una 2ª parte.
Aplicación
de los TC en las protecciones clásicas
El análisis de las protecciones instaladas
habitualmente para las diversas aplicaciones (figura 2) muestra que siempre es
la protección de Imáx la que determina el dimensionado del TC, aunque con la
excepción de los motores protegidos con fusibles en los que la protección de
bloqueo del rotor es más restrictiva.
Para optimizar los TC es necesario tener en cuenta
los ajustes de estas protecciones.
El cuadro de la figura 3 resume los FLP (Factores
límite de precisión) mínimos que se tienen que respetar según las aplicaciones.
Figura 3: FLP real (k) necesario
para máx. de I según las
aplicaciones.
Se tratan de manera incompleta, pero pedagógica,
dos ejemplos de especificaciones relacionadas con las protecciones clásicas.
Protecciones
de la conexión de un motor
Las protecciones para este tipo de aplicación son,
por ejemplo:
- de I máxima,
- imagen térmica,
- desequilibrio.
Con los relés electromagnéticos, montados en serie
en el secundario de los TC, la especificación mínima con que normalmente se
trabaja es 20 VA - 5P30.
Con los «relés» digitales multifunción, la
especificación suele ser 5 VA - 5P20... que está sobredimensionada.
El FPL
mínimo es:
o sea
kr ≥ 16.
Tomando una In motor (200 A) para un TC 300/1A,
resulta: 16 x (300/200) = 12.
La potencia absorbida por el relé es, por ejemplo,
de 0,025 VA (relé Sepam 2000 de Schneider Electric), y 0,05 VA para el cableado
(6 m de 2,5 mm2); el TC 5 VA-5P20 tiene pérdidas internas de 2 VA.
Calculemos el kr:
Un TC 2,5 VA-5P10 (con Pi = 1,5 VA) es más que
suficiente: su kr es:
Protecciones
de salida de un transformador
La protección que determina el TC es la protección
de I máxima de margen alto
Siendo:
In1 = Inominal del primario del transformador
In = Inominal del primario del TC.
Tomemos como ejemplo un transformador 1MVA; Ucc =
5%; Uprimario = 22 kV, y por tanto, In1 = 26,2 A.
Lo que da, con In = 30 A, un kr mínimo de 26.
Sabiendo que la resistencia térmica del TC requerida
es 50 kA -1s… el TC es irrealizable, empezando por Ith / In > 500, o aquí
50000/30 = 1 666!!!
Ante este tipo de problemas, es posible sobrecalibrar
el primario del TC.
Teniendo en cuenta sus características, la figura 4
muestra el sobredimensionamiento del TC que mejor satisface el FLP necesario y la
posibilidad de construcción del mismo.
En el ejemplo se pasa de 30 a 50 A. El kr mínimo de
26 a 15,7 y el TC es factible.
Se fabrican TC de protección y celdas MT que disponen
de TC estándar 2,5 VA - 5P20 adecuados para protecciones electrónicas y digitales
y que consumen menos de 0,5 VA con una resistencia de cableado 2RL
< 0,1 W.
Figura 4: TC estándar para salida de
transformador de 22 kV
FUENTE:
Schneider Electric: Transformadores de intensidad: cómo
determinar sus especificaciones (Paola FONTI)
POST EN PDF EN LA SIGUIENTE URL:
Precauciones en la instalación de Transformadores de corriente (TC)
Diferencias entre Transformadores de Intensidad (TI) para medida y protección
Carga sobre los transformadores de medida y protección
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