Un transformador de instrumento de baja potencia (LPIT) entrega una señal analógica o digital de baja potencia, normalmente de 1 VA o menos. IEC 61869-6 fija su carga asignada en 2 MΩ en paralelo con 50 pF, su retardo asignado en 50, 100 o 500 µs y su rango de frecuencia en 99 a 101 % para medida y 96 a 102 % para protección.
Qué es un LPIT
IEC 61869-6, edición de 2016, es la norma de producto que añade requisitos generales para los transformadores de instrumento de baja potencia. Su sigla en inglés es LPIT (low-power instrument transformer). Cubre aplicaciones de corriente alterna con frecuencias asignadas de 15 Hz a 100 Hz en media, alta y extra alta tensión, y aplicaciones de corriente continua (cláusula 1).
La cláusula 3.1.601 define un LPIT como un conjunto de uno o más transformadores de corriente o de tensión. Pueden conectarse a sistemas de transmisión y a convertidores secundarios. El conjunto transmite una señal de baja potencia, analógica o digital, a medidores, protecciones o equipos de control. La potencia de salida es normalmente menor o igual que 1 VA. A los LPIT también se les llama transformadores no convencionales.
La norma distingue los de corriente (LPCT) y los de tensión (LPVT), los de medida, los de protección y los multipropósito, y los electrónicos, que incluyen componentes activos, frente a los pasivos. Un ejemplo de la propia norma: tres sensores de corriente y tres de tensión conectados a una merging unit que entrega una salida digital se consideran un LPIT.
IEC 61869-6 define los errores tanto para salida analógica como digital. El formato de la salida digital y su interfaz están en IEC 61869-9, no en esta parte.
Las partes de un LPIT
La figura 601 de la norma muestra el diagrama general de un LPIT monofásico. Según la tecnología, no todas las partes están presentes. Un LPIT pasivo, sin componentes electrónicos activos, solo tiene componentes pasivos y no lleva fuente de alimentación.
| Parte | Qué hace (cláusulas 3.1.610 a 3.1.614) |
|---|---|
| Sensor primario | Da la información de la señal de entrada |
| Convertidor primario | Convierte la señal del sensor en una apta para el sistema de transmisión |
| Sistema de transmisión | Acopla las partes primaria y secundaria, a corta o larga distancia |
| Convertidor secundario | Convierte la señal transmitida en una proporcional a la entrada |
Con salida analógica, el convertidor secundario alimenta directamente medidores y protecciones. Con salida digital, se conecta a una merging unit antes de alimentar los equipos secundarios.
Carga asignada: 2 MΩ en paralelo con 50 pF
En un LPIT la carga se define de forma distinta que en un CT convencional. La norma redefine la «carga» como la impedancia del circuito analógico secundario, expresada como una resistencia en paralelo con una capacitancia (cláusula 3.4.6), y declara la potencia asignada «no aplicable» (cláusula 3.4.8).
El valor normalizado de la carga asignada (cláusula 5.5.601):
| Resistencia | Capacitancia |
|---|---|
| 2 MΩ | 50 pF |
Para equipos compatibles con la norma anterior IEC 60044-8 se aceptan 2 kΩ con 5 000 pF y 20 kΩ con 500 pF. Es una resistencia muy alta frente a la carga de un CT convencional, que está en el orden de ohmios.
La norma advierte dos cosas sobre la capacitancia:
- Hay que prestar atención a la capacitancia en paralelo de los instrumentos de medida y de los equipos de protección conectados.
- Si el cable de transmisión no forma parte del sensor, su capacitancia hay que sumarla a la carga. La norma da como típica una capacitancia de cable entre 15 pF/m y 100 pF/m.
Con 50 pF de carga asignada, un cable largo puede superar el valor normalizado solo con su capacitancia. Por ejemplo, 10 m de cable de 100 pF/m aportan 1 000 pF, veinte veces la carga asignada. Por eso la longitud y el tipo de cable deben estar en la especificación.
Retardo asignado: 50, 100 o 500 µs
El retardo es el tiempo real entre un evento en el primario y su resultado en la salida. Puede deberse, por ejemplo, a filtros de limitación de banda y al procesamiento digital (cláusula 3.4.601). Con salida analógica debe ser constante, porque cualquier desviación se convierte en error de fase.
Los valores normalizados del retardo asignado son 50 µs, 100 µs y 500 µs (cláusula 5.5.602). El retardo asignado se define solo para LPIT con salida analógica (cláusula 3.4.602). Con salida digital, la estampa de tiempo de la trama permite compensarlo y su contribución al desplazamiento de fase se puede despreciar (nota 602 a la cláusula 3.4.4); ese caso se trata en IEC 61869-9.
El retardo asignado equivale a un desplazamiento de fase de −2π × f × tdr (cláusula 3.4.605). Con 50 Hz, por ejemplo, 100 µs son 1,8 grados eléctricos y 500 µs son 9 grados. La norma no lo cuenta como error: el error de fase es la diferencia entre el desplazamiento real y la suma del desfase asignado y del desplazamiento debido al retardo asignado.
Existe otro desfase que tampoco es error: el desfase asignado (phase offset), propio de la tecnología e independiente de la frecuencia, como el de una bobina de Rogowski (cláusulas 3.4.603 y 3.4.604).
Rango de frecuencia
La cláusula 5.4 añade el rango de frecuencia en el que se garantiza la exactitud:
| Clases de exactitud | Rango de frecuencia |
|---|---|
| De medida | 99 % a 101 % de la frecuencia asignada |
| De protección | 96 % a 102 % de la frecuencia asignada |
Fuera de esos rangos, la exactitud, si se especifica, se define en el Anexo 6B.
Qué verificar al especificar o probar
- Confirme el tipo de salida. El retardo asignado solo existe en salida analógica; en digital la trama lleva la estampa de tiempo.
- Revise la capacitancia total conectada: la del equipo y la del cable.
- Anote el retardo y el desfase asignados en la hoja de datos.
- Compruebe el rango de frecuencia de las clases de medida y de protección.
Qué no hacer
- No conecte a un LPIT una carga pensada para un CT convencional. Se miden con unidades distintas.
- No ignore la capacitancia del cable de transmisión.
- No dé por hecho que un LPIT de salida digital tiene un retardo asignado igual al analógico.
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La carga y el retardo asignados se relacionan con el retardo de procesamiento máximo de la merging unit y con la clase de exactitud doble. La exactitud con armónicos y el aislamiento y la alimentación completan los requisitos del LPIT. La visión general está en los transformadores de medida no convencionales.
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Referencias
- IEC 61869-6, Instrument transformers - Part 6: Additional general requirements for low-power instrument transformers, edición de 2016, cláusulas 1, 3.1.601 a 3.1.614, 3.4.4, 3.4.6, 3.4.8, 3.4.601 a 3.4.605, 5.4, 5.5.601 y 5.5.602.
- IEC 61869-9, interfaz digital de los transformadores de instrumento, citada por IEC 61869-6 para la salida digital.
Preguntas frecuentes
¿Qué es un LPIT?
Un conjunto de uno o más transformadores de corriente o de tensión, que pueden estar conectados a sistemas de transmisión y a convertidores secundarios, y que entrega una señal analógica o digital de baja potencia a medidores, protecciones o control. La salida es normalmente de 1 VA o menos. También se conocen como transformadores no convencionales (IEC 61869-6, cláusula 3.1.601).
¿Cuál es la carga asignada de un LPIT?
Una resistencia de 2 MΩ en paralelo con una capacitancia de 50 pF. Para equipos compatibles con IEC 60044-8 se aceptan también 2 kΩ con 5 000 pF y 20 kΩ con 500 pF (cláusula 5.5.601).
¿Qué retardos asignados define la norma?
50 µs, 100 µs y 500 µs, solo para LPIT con salida analógica. Con salida digital, la estampa de tiempo de la trama permite compensar el retardo (cláusulas 3.4.602, 5.5.602 y nota 602 a 3.4.4).