En la designación 5P20 de un CT de protección, el 5 es el error compuesto máximo en porcentaje, la P indica protección y el 20 es el factor límite de precisión ALF: el CT cumple ese error hasta 20 veces la corriente primaria asignada y con su carga asignada. IEC 61869-2 define también la clase PR, que añade un límite de remanencia de 10 %, y dos ensayos del error compuesto, uno directo y uno indirecto.
Respuesta corta
La designación de un CT de protección de las clases P y PR se lee en tres partes. El primer número es el error compuesto máximo, en porcentaje, a la corriente límite de precisión. La letra P indica protección. El último número es el factor límite de precisión (ALF, por accuracy limit factor). Un CT 5P20 tiene un error compuesto máximo de 5 % hasta 20 veces su corriente primaria asignada, con la carga asignada conectada. Así lo define IEC 61869-2.
Los términos de la norma
- Error compuesto. Es el valor eficaz de la diferencia entre la corriente primaria y la corriente secundaria multiplicada por la relación asignada, en condiciones de régimen permanente (3.4.203). A diferencia del error de relación, incluye las deformaciones que aparecen cuando el núcleo se satura.
- Corriente primaria límite de precisión asignada. Es el valor de corriente primaria hasta el cual el CT cumple los requisitos de error compuesto (3.4.207).
- Factor límite de precisión (ALF). Es la relación entre esa corriente límite y la corriente primaria asignada (3.4.208).
- Fuerza electromotriz secundaria límite (EALF). Es el producto del ALF, la corriente secundaria asignada y la suma vectorial de la carga asignada y la impedancia del devanado secundario (3.4.209).
Valores normalizados
Para las clases P y PR (5.6.202.2 y 5.6.202.3):
- Los factores límite de precisión normalizados son 5, 10, 15, 20 y 30.
- Las clases de precisión normalizadas son 5P y 10P, y 5PR y 10PR.
- Las potencias asignadas normalizadas son 2,5, 5, 10, 15 y 30 VA. Se pueden elegir valores mayores de 30 VA según la aplicación (5.5.201).
- La carga asignada tiene factor de potencia 0,8 inductivo. Si la potencia asignada es menor de 5 VA, el factor de potencia es 1,0.
La Tabla 205 de la norma fija los límites con la carga asignada conectada y a frecuencia asignada:
| Clase | Error de relación a la corriente asignada | Desfase a la corriente asignada | Error compuesto a la corriente límite de precisión |
|---|---|---|---|
| 5P y 5PR | ±1 % | ±60 min | 5 % |
| 10P y 10PR | ±3 % | Sin límite | 10 % |
El desfase de la clase 5P es de ±60 minutos, equivalente a 1,8 centirradianes. En las clases 10P y 10PR la norma no fija límite de desfase.
Cómo se calcula la tensión que debe soportar el núcleo
La EALF dice cuánta tensión debe poder generar el núcleo sin saturarse. Se calcula con la fórmula de la norma:
EALF = ALF × Isr × raíz cuadrada de ((Rct + Rb)² + Xb²)
donde Isr es la corriente secundaria asignada, Rct la resistencia del devanado secundario, Rb la parte resistiva de la carga asignada y Xb su parte inductiva.
Ejemplo: un CT 5P20 con secundario de 5 A y 15 VA de carga. La impedancia de la carga asignada es 15 VA ÷ (5 A)² = 0,6 Ω, con factor de potencia 0,8: Rb = 0,48 Ω y Xb = 0,36 Ω. Con una resistencia de devanado Rct de 0,3 Ω, la impedancia total es la raíz de (0,78² + 0,36²), cerca de 0,86 Ω. La EALF resulta 20 × 5 × 0,86 = 86 V aproximadamente. El núcleo debe generar unos 86 V sin pasar de 5 % de error compuesto.
Puede comprobar este cálculo y el efecto de una carga mayor con la herramienta gratuita de carga y saturación del CT.
La clase PR y la remanencia
Un núcleo que se magnetizó durante una falla conserva parte del flujo cuando la corriente desaparece. Ese flujo remanente puede hacer que el núcleo se sature antes en la falla siguiente. La clase PR (protection low remanence) limita ese efecto: el factor de remanencia KR, relación entre el flujo remanente y el flujo de saturación, no debe superar 10 % (5.6.202.3.5). Una forma de lograrlo es insertar uno o más entrehierros en el núcleo.
En la clase PR se pueden especificar además la constante de tiempo del secundario Ts y el límite superior de la resistencia del devanado Rct (5.6.202.3.6 y 5.6.202.3.7). En la placa se escriben así: «10 VA class 5PR10, Ts = 200 ms, Rct <= 2,4 Ω» (6.13.202.4). En la clase P, el ejemplo de placa es «30 VA class 5P10».
La clase P no limita el flujo remanente, aunque la norma aclara que se permiten entrehierros, por ejemplo en CT de núcleo partido (Tabla 204).
Cómo se comprueba el error compuesto
La norma da dos procedimientos (7.2.6.203):
- Ensayo directo. Se hace circular por el primario una corriente casi senoidal igual a la corriente límite de precisión, con la carga asignada en el secundario. El fabricante puede escoger un factor de potencia de la carga entre 0,8 inductivo y 1.
- Ensayo indirecto. Se aplica solo a los CT de baja reactancia de dispersión. Con el primario abierto, se alimenta el secundario con una tensión casi senoidal igual a la EALF. La corriente de excitación resultante, expresada como porcentaje de ALF × Isr, no debe superar el límite de error compuesto de la Tabla 205.
El ensayo de rutina es el mismo ensayo indirecto en los CT de baja reactancia. En los demás CT se usa el indirecto con un factor de corrección, obtenido al comparar un ensayo directo y uno indirecto en un CT del mismo tipo (7.3.5.203).
Cómo elegir entre 5P y 10P
La clase 5P es más exigente que la 10P: admite la mitad del error compuesto a la corriente límite. Qué clase y qué ALF necesita cada protección lo fija el fabricante del relé o el estudio de protecciones, no la norma de producto. Parta de la hoja de requisitos del relé y compárela con la placa del CT.
Qué no hacer
- No pida solo «5P20» sin definir la potencia asignada. Sin la carga asignada, la clase no queda definida.
- No conecte una carga mayor que la asignada y espere que el CT mantenga el 5 %.
- No use un CT 5P en un circuito donde la remanencia sea crítica sin revisar si necesita la clase PR.
Temas relacionados
Las clases 5P y 10P se comparan con las demás clases de protección en las equivalencias entre clases. Para las que se dimensionan por flujo, vea las clases PX y PXR, y para el cálculo de responsabilidad, quién dimensiona el CT de protección. Los relés de sobrecorriente y la diferencial de transformador usan estas clases.
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Referencias
- IEC 61869-2, Instrument transformers - Part 2: Additional requirements for current transformers, edición 1.0 (2012), cláusulas 3.4.203 a 3.4.209, 5.5.201, 5.6.202.1 a 5.6.202.3, Tablas 204 y 205, 6.13.202.3 y 6.13.202.4, 7.2.6.203 y 7.3.5.203.
Preguntas frecuentes
¿Qué quiere decir 5P20 en la placa de un CT?
El error compuesto del CT no pasa de 5 % cuando por el primario circulan 20 veces la corriente primaria asignada y el secundario tiene conectada la carga asignada. La P indica que es un CT de protección y 5 es el límite de error en porcentaje.
¿Qué diferencia hay entre 5P y 5PR?
Los límites de error son los mismos. La clase PR añade un límite al flujo remanente: el factor de remanencia KR no debe pasar de 10 %. Además, en la clase PR se pueden especificar la constante de tiempo del secundario Ts y el límite superior de la resistencia del devanado Rct.
¿Un CT 5P20 cumple su clase con cualquier carga?
No. Cumple con la carga asignada, y esa carga tiene factor de potencia 0,8 inductivo, o 1,0 si es menor de 5 VA. Si la carga real es mayor que la asignada, el CT se satura antes y el error a 20 veces la corriente asignada supera el 5 %.