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Clases PX y PXR de un CT: tensión de rodilla y Kx

Cómo se especifica un CT clase PX o PXR: tensión de rodilla Ek, factor Kx, corriente de excitación, resistencia Rct y ensayos según IEC 61869-2.

Por Shadai García, CEO e ingeniero de protecciones de Tiza Group.

P1P2relé deprotecciónclase PX: se define por el puntode rodilla de la curva, Ekcurva de excitación del CTpunto de rodilla: valor Ek+10 % de fem pide +50 % de IeIeEEkIe1,1 Ek1,5 Ie+10 % de fem+50 % de IeCadenaCurva de excitaciónPunto de rodillaEk+10 % fem · +50 % Ie© tizagrp.comP1P2relé deprotecciónclase PX: se define por el puntode rodilla de la curva, Ekcurva de excitación del CTpunto de rodilla: valor Ek+10 % de fem pide +50 % de IeIeEEkIe1,1 Ek1,5 Ie+10 % de fem+50 % de IeCadenaCurva de excitaciónPunto de rodillaEk+10 % fem · +50 % Ie© tizagrp.com
Clase PX de un CT: curva de excitación con el punto de rodilla (+10 % de fem, +50 % de corriente de excitación) y el valor Ek. Ubicación en el sistema y principio de funcionamiento. Ilustrativo: los valores reales salen de la placa y del manual del fabricante.
Respuesta corta

Un CT clase PX o PXR no se define por su error compuesto, sino por su curva de magnetización: relación de espiras, tensión de rodilla asignada Ek, corriente de excitación máxima a esa tensión y resistencia máxima del devanado Rct. IEC 61869-2 también permite calcular Ek con el factor de dimensionamiento Kx y la carga resistiva Rb. La clase PXR añade un límite de remanencia de 10 %.

Respuesta corta

Las clases P y PR de un CT se definen por el error que tienen a una corriente límite. Las clases PX y PXR siguen otro camino: se definen por la curva de magnetización del núcleo. El comprador especifica cuánta tensión debe poder generar el núcleo antes de saturarse y con cuánta corriente de excitación, y el fabricante lo diseña para eso. Así lo establece IEC 61869-2 en la cláusula 5.6.202.4.

Qué se especifica en un CT clase PX

Según la norma, el desempeño de un CT clase PX se especifica con estos datos (5.6.202.4):

  • Corriente primaria asignada Ipr.
  • Corriente secundaria asignada Isr.
  • Relación de espiras asignada, por ejemplo 1/600 (una espira primaria por cada 600 secundarias).
  • Tensión de rodilla asignada Ek.
  • Límite superior de la corriente de excitación Ie a la tensión Ek, o a un porcentaje indicado de ella.
  • Límite superior de la resistencia del devanado secundario Rct.

En lugar de dar Ek de forma directa, la norma permite calcularla (3.4.217 y 5.6.202.4):

Ek = Kx × (Rct + Rb) × Isr

Aquí Kx es el factor de dimensionamiento, el múltiplo de la corriente secundaria asignada que aparece en la falla, con sus márgenes de seguridad, hasta el cual el CT debe cumplir (3.4.220). Rb es la carga resistiva asignada. Si se usa esta forma, deben especificarse Rb y Kx, y la elección de Rct queda en manos del fabricante.

Ejemplo de placa de la norma: «Ek = 200 V, Ie <= 0,2 A, Rct <= 2,0 Ω, Kx = 40, Rb = 3,0 Ω» (6.13.202.5). Con una corriente secundaria de 1 A, la fórmula da 40 × (2,0 + 3,0) × 1 = 200 V, que coincide con Ek.

Qué es el punto de rodilla

La norma define dos términos parecidos:

  • Tensión de rodilla. Es una tensión sinusoidal a frecuencia asignada, aplicada a los terminales del secundario con los demás abiertos. Si se aumenta 10 %, la corriente de excitación (valor eficaz) crece 50 % (3.4.215).
  • Fuerza electromotriz de rodilla. Es el mismo concepto referido a la fuerza electromotriz interna del CT, que no se puede medir de forma directa (3.4.216).

La norma considera iguales ambos valores, porque la caída de tensión en la resistencia del devanado influye muy poco. La tensión de rodilla asignada Ek es el límite inferior de la fuerza electromotriz de rodilla (3.4.217).

Normalmente se determina el punto de rodilla real del CT, y debe ser mayor que Ek (nota 3 de 7.3.203).

PX y PXR

CaracterísticaPXPXR
Error de la relación de espiras±0,25 %±1 %
Factor de remanencia KRSin límiteMáximo 10 %

El error de la relación de espiras es la diferencia entre la relación de espiras real y la asignada, en porcentaje de la asignada (3.4.219). La clase PXR puede incluir entrehierros en el núcleo para cumplir el límite de remanencia. En núcleos PXR grandes y con pocos amperios-vuelta, la norma admite que se acuerde un factor de remanencia mayor que 10 %, porque cumplir ese límite puede ser difícil (notas 201 y 202 de 5.6.202.4).

Aislamiento del secundario

Un CT PX o PXR que genera tensiones altas en su secundario necesita un aislamiento acorde:

  • Si Ek es mayor o igual que 2 kV, el aislamiento del devanado secundario debe soportar 5 kV eficaces a frecuencia industrial durante 60 s (5.3.5).
  • Si Ek es mayor que 450 V, la tensión soportada entre espiras es 10 veces el valor eficaz de Ek, o 10 kV pico, el menor de los dos (5.3.201). Para los demás CT, la tensión entre espiras es 4,5 kV pico.

Ensayos

Tensión de rodilla y corriente de excitación (7.3.203). Se aplica al devanado completo una tensión sinusoidal adecuada a frecuencia asignada, con los demás terminales abiertos, y se mide la corriente de excitación. La tensión se mide con un instrumento de respuesta proporcional al valor medio rectificado, calibrado en valor eficaz. La corriente se mide con un instrumento de valor eficaz con factor de cresta mínimo de 3. La curva de excitación se traza al menos hasta 1,1 veces Ek. A la tensión Ek debe cumplirse la condición de rodilla, y la corriente de excitación no debe superar el límite especificado.

Error de la relación de espiras (7.3.5.206). Se determina según el Anexo 2F. Con acuerdo entre fabricante y comprador, se puede sustituir por la medida del error de relación con una carga de 0 Ω.

Resistencia del devanado (7.3.201). Se mide y se corrige a 75 °C, o a la temperatura que se haya especificado. El valor corregido no debe superar el límite especificado.

La misma curva de excitación se mide en campo para saber si el CT conserva sus características. Esa prueba se explica en pruebas de excitación en CT: punto de rodilla. Para estimar si una tensión de rodilla alcanza para una falla dada, use la herramienta gratuita de carga y saturación del CT.

Qué no hacer

  • No acepte un CT PX sin la curva de excitación completa del fabricante y la resistencia Rct medida.
  • No compare la tensión de rodilla de una norma con la de otra sin revisar la definición. La rodilla de IEC 61869-2 se define con el aumento de 10 % de tensión y de 50 % de corriente.
  • No suponga que un CT PX tiene baja remanencia. Esa propiedad la tiene la clase PXR.

Temas relacionados

Las clases PX y PXR se especifican con la tensión de rodilla y no con un error compuesto. Para compararlas, vea las clases 5P y 10P y las clases TPX, TPY y TPZ. La resistencia del secundario y la sobretensión entre espiras son datos complementarios, y la curva de excitación se mide en campo. Para ampliar qué se revisa antes de energizar un transformador de potencia: revisión previa a la energización de un transformador de potencia.

Cuándo llamarnos

En Tiza Group medimos la curva de excitación y la resistencia del devanado de sus CT, y comparamos la rodilla real con la que pide su protección. Conozca nuestras pruebas y puesta en servicio de transformadores de corriente y tensión. Si está especificando CT para una protección diferencial, el diseño de ingeniería y estudios define con usted Ek, Kx y Rb. Escríbanos y le cotizamos.

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Referencias

  • IEC 61869-2, Instrument transformers - Part 2: Additional requirements for current transformers, edición 1.0 (2012), cláusulas 3.4.215 a 3.4.220, 5.3.5, 5.3.201, 5.6.202.4, 6.13.202.5, 7.3.201, 7.3.203, 7.3.5.206 y Anexo 2F.

Preguntas frecuentes

¿Qué es el punto de rodilla de un CT?

Según IEC 61869-2, es la tensión sinusoidal a frecuencia asignada que, aplicada al secundario con los demás terminales abiertos y aumentada en 10 %, hace crecer 50 % el valor eficaz de la corriente de excitación. Hasta ahí el núcleo magnetiza con poca corriente. Por encima, empieza a saturarse.

¿Cómo se calcula la tensión de rodilla asignada Ek?

Se puede indicar de forma directa o calcular con la fórmula Ek = Kx × (Rct + Rb) × Isr. Kx es el factor de dimensionamiento, Rct la resistencia del devanado secundario, Rb la carga resistiva asignada e Isr la corriente secundaria asignada. Si usa la fórmula, debe especificar Kx y Rb, y el fabricante escoge Rct.

¿Cuál es la diferencia entre PX y PXR?

El error de la relación de espiras es ±0,25 % en PX y ±1 % en PXR. La clase PXR, además, limita el factor de remanencia a 10 %, y para lograrlo puede llevar entrehierros. La clase PX no tiene límite de remanencia.

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