Los transformadores de corriente, deben de estar
pensados para conseguir un buen funcionamiento de la protección y no producir
una señal deformada que sería vista por la protección como un defecto,
provocando, por tanto, un disparo intempestivo.
Así:
- su potencia debe de estar adaptada al dispositivo de protección y al cableado;
- su calibre nominal debe de ser mayor o igual a la intensidad a controlar;
- su linealidad debe de verificarse en el conjunto para la variación de corriente útil (una saturación por tales corrientes puede desequilibrar las señales de los secundarios);
- su precisión debe de ser coherente con la de la medida (margen).
Decir también que el montaje de Nicholson
(figura 1), para medir una corriente homopolar de bajo valor, obliga
frecuentemente a un emparejamiento de los TC. Además, el error absoluto en la
medida impide usar pequeños márgenes de corriente residual. En cambio, los
captadores sin hierro o amagnéticos, llamados de ROGOWSKI (se detallan en un
próximo post), eliminan un gran número de estos importantes inconvenientes por
el hecho de su linealidad y dinámica.
Figura 1: Conexión de tres TC para la
medida de corriente homopolar (montaje de Nicholson)
Precauciones a tomar con los TC
- en régimen permanente:
o
el dimensionamiento del TC debe ser compatible
con el uso al que se destina,
o
la suma de las impedancias de entrada de todos
los relés y/o aparatos de medida además de la de los cables de conexión debe de
ser inferior o, como mucho, igual a la impedancia de precisión. Ésta última se
obtiene dividiendo la potencia de precisión asignada por el cuadrado de la
corriente secundaria asignada,
o
las condiciones de instalación no deben de
provocar saturación local importante. Hay que suprimir las instalaciones en
tresbolillo (figura 2).
Figura 2: Esquema de tres TC de barra
pasante colocados en tresbolillo en el juego de barras
- en régimen transitorio, para los secundarios de protección únicamente:
o
en el caso general de protecciones a tiempo
constante, para tener en cuenta (en todo o en parte) los fenómenos de
histéresis, es suficiente verificar que el valor de la corriente de ajuste de
actuación (de la protección) dividida por el valor de la corriente secundaria
asignada del TC, es inferior a dos veces el FLP del secundario afectado,
o
para las protecciones a tiempo dependiente
(diferencial, homopolar, ...) hay que estar seguro de que la especificación del
TC es conforme a las recomendaciones del fabricante del relé.
o
si en este período de funcionamiento se necesita
una respuesta precisa, hay que especificar y diseñar los TC conforme a las
diferentes clases definidas en la IEC 60044-6 (anexo 1). Esta norma lleva
siempre a un sobredimensionamiento importante de los TC.
o
La
necesidad de tener un bajo magnetismo remanente (caso de rearranques) lleva a
la utilización de circuitos magnéticos con entrehierro. Los TC llamados
«linealizados» se consiguen precisamente de esta forma (ver TPZ en la norma IEC
60044-6).
Precauciones a tomar con los TC en aplicaciones especiales
Medida de corrientes diferenciales residuales (*)
En la red de
distribución BT, la protección de personas suele hacerse supervisando el valor de
la corriente diferencial residual. Esta protección, frecuentemente integrada en
el interruptor automático BT, suele ser autónoma: la energía necesaria para el
funcionamiento la proporciona el TC de detección de las corrientes diferenciales
residuales.
Las prestaciones que
se piden a estos TC necesitan generalmente materiales ferromagnéticos que
tengan una permeabilidad relativa (µr) muy grande, a base de níquel, y, por tanto,
son caros
(*) Corriente
diferencial residual: Es la suma vectorial de las corrientes que recorren todos
los conductores activos (fases y neutro) de un circuito en un punto de la
instalación (también se llama corriente residual).
Medida de la corriente homopolar (I0)
I0 es la
corriente resultante de la suma vectorial de las tres corrientes de fase de un circuito
trifásico (1/3 de la magnitud residual).
Recordatorio:
Recordemos que en todo sistema trifásico, F1, F2, F3,
la teoría de las componentes simétricas define
la magnitud homopolar (corriente o tensión) Fh por:
La magnitud residual
es tres veces mayor que la magnitud
homopolar.
Esta suma puede
efectuarse de dos maneras:
- sumando las corrientes secundarias de los tres TC (montaje de Nicholson).
Para esto hay que utilizar TC
con la misma relación de transformación, asegurándose de que las conexiones primarias y secundarias se hacen respetando
las polaridades (sentido del bobinado)
de los diferentes arrollamientos primarios y secundarios (ver figura 1).
En este método hay dos fenómenos que limitan los umbrales de detección:
o
en régimen permanente, las diferencias de error
de relación de transformación y de fase hacen que la suma vectorial no sea
nula; por tanto, aparece una «falsa corriente homopolar» que puede no ser compatible
con los umbrales de sensibilidad deseados.
En la práctica, emparejando los TC (en
fase y módulo) se puede conseguir bajar los umbrales,
o
en régimen transitorio, la saturación y la
histéresis de los circuitos magnéticos provocan el mismo defecto. Un
sobredimensionamiento de los TC aleja el punto de aparición de estos fenómenos.
Estas soluciones (emparejamiento y sobredimensionamiento)
no permiten generalmente la detección de una corriente I0 inferior
al 6% de las corrientes de fase.
- mediante suma de flujos
o
Para paliar la falta de precisión del primer
método y evitar los problemas que plantea, es posible hacer la medida de las
corrientes I0 mediante un único TC toroidal o «toro»: su circuito
magnético es atravesado por las tres corrientes de fase I1, I2 e I3 de la red
trifásica (figura 3). Este método permite medir valores muy bajos de corriente I0
con buena precisión (error de módulo del orden de 1% y error de fase inferior a
60 minutos de ángulo): algunos centenares de mA en AT y algunas decenas de mA
en BT.
Téngase presente que la instalación de
estos transformadores toroidales requieren las siguientes precauciones:
- hay que comprobar el aislamiento entre conductores activos y el toroide; frecuentemente es la envolvente de los cables la que lo proporciona.
- para evitar un funcionamiento defectuoso, es conveniente agrupar y centrar los conductores en el toroide y eventual utilización de un manguito ferromagnético (Figura 3).
- la trenza de la conexión a tierra de la armadura del cable debe de pasar por el exterior del toroide o volver a pasarse por el interior (figura 4).
Figura 3: Medida de corriente homopolar mediante
un transformador toroidal
Figura 4: Montajes de un toroide sobre un
cable de alta tensión.
- detección del defecto
En las redes de distribución AT,
la utilización de detectores de defectos facilita la localización rápida de éstos permitiendo así reducir al máximo
tanto la parte de red no alimentada
como la duración del corte. La señalización del paso de la corriente de defecto, dada por estos detectores,
puede visualizarse de dos maneras:
o
por visores mecánicos o eléctricos, colocados en
los puntos de fácil acceso para el personal de explotación (caso de los centros
de transformación MT/BT en las redes urbanas o rurales subterráneas),
o
por teletransmisión a un centro de explotación
para los detectores de defectos situados en los interruptores telecontrolados
de las redes de distribución pública.
Estos detectores de defectos se
alimentan mediante TC que no están regulados por ninguna norma: son los
conjuntos TC-detector de defecto que especifican los usuarios.
Un riesgo
especial
Es peligroso dejar abierto el secundario de un TC
cuando está en servicio,
Ver detalles de este
riesgo en el post: ¿Por qué no
se debe dejar abierto el secundario de un transformador de intensidad? En el
siguiente link:
http://imseingenieria.blogspot.com.es/2015/07/por-que-no-se-debe-dejar-abierto-el.html
FUENTES:
Schneider Electric: De los transformadores de
corriente a los captadores híbridos (Ch. Teyssandier)
Schneider Electric: Protecciones de redes de AT industriales
y terciarias (André Sastre)
POST EN PDF EN LA SIGUIENTE URL:
Diferencias entre Transformadores de Intensidad (TI) para medida y protección
Principios básicos para la detección de fallos en instalaciones eléctricas
Protección de defectos fase-tierra en MT
No hay comentarios:
Publicar un comentario