En la protección de sobrecorriente, la saturación del CT puede retrasar el disparo, y el efecto depende del principio de medida y de la característica de tiempo. IEC TR 61869-100 recomienda que el factor límite de precisión supere el mayor ajuste factible; las clases 5P y 10P de IEC 61869-2 se definen solo con corriente alterna simétrica.
Qué le pasa al relé cuando el CT se satura
Los relés de sobrecorriente se usan sobre todo en redes radiales e industriales. En su forma más simple miden la corriente y la comparan con el valor de arranque. Operan de forma instantánea o con retardo, de tiempo definido o de tiempo inverso. La selectividad se logra por tiempo, por corriente o por ambos (IEC TR 61869-100, cláusula 11.3.1).
Cuando el transformador de corriente (CT) se satura, la corriente secundaria que llega al relé es menor que la real. El informe técnico señala que el efecto sobre la protección depende de dos cosas: el principio de medida usado (valor eficaz, valor pico) y la característica de tiempo elegida. También depende de la tecnología del relé: electromecánica, estática o numérica.
En general, la saturación produce un retardo de operación. Con una componente continua alta, la saturación puede dejar la corriente secundaria temporalmente por debajo del arranque. Con una característica de tiempo inverso se ve con claridad: una corriente menor aumenta el tiempo de operación. Si hay disparo instantáneo o temporizado, el tiempo de operación se alarga.
La saturación también deforma el ángulo. En funciones direccionales, como la protección direccional de sobrecorriente 67, el error de fase puede dar una decisión de dirección equivocada y, en el peor caso, un disparo no selectivo.
Qué define a una clase P
La clase P se define para una corriente de cortocircuito simétrica en régimen permanente (IEC 61869-2, edición de 2012, Tabla 204). Se designa con el error compuesto máximo permitido y el factor límite de precisión (ALF):
- Clases normalizadas: 5P y 10P (cláusula 5.6.202.2.3).
- Factores límite de precisión normalizados (ALF): 5, 10, 15, 20 y 30 (cláusula 5.6.202.2.1).
- Error compuesto en el límite: 5 % para 5P y 10 % para 10P (Tabla 205).
- Potencia asignada normalizada: 2,5, 5, 10, 15 y 30 VA, con valores mayores a elección (cláusula 5.5.201).
- Carga: con factor de potencia 0,8 inductivo, salvo si la potencia es menor que 5 VA, caso en que se usa 1,0 (cláusula 5.6.202.2.4).
Por ejemplo, un CT 5P20 de 10 VA debe mantener un error compuesto de 5 % como máximo cuando circulan 20 veces la corriente primaria asignada con la carga asignada.
El ALF se relaciona con una tensión: la fem límite secundaria es EALF = ALF × Isr × √((Rct + Rb)² + Xb²), con la resistencia del secundario Rct y la carga asignada (cláusula 3.4.209). Si la carga real es menor que la asignada, el factor límite real es mayor que el de placa. Si es mayor, es menor.
Cómo leer la designación
La designación de un CT de clase P se compone del error compuesto máximo en porcentaje, la letra P y el factor límite de precisión (cláusula 5.6.202.2.2). La de baja remanencia usa PR en lugar de P (cláusula 5.6.202.3.2).
| Designación | Error compuesto al llegar al límite | Corriente primaria del límite |
|---|---|---|
| 5P10 | 5 % | 10 veces la asignada |
| 10P20 | 10 % | 20 veces la asignada |
| 5PR20 | 5 %, con remanencia limitada a 10 % | 20 veces la asignada |
En las tres clases, el error de relación a la corriente asignada es de ±1 % para la clase 5 y de ±3 % para la clase 10, y el desplazamiento de fase no excede 60 minutos en la clase 5 (Tabla 205). Para la clase 10 la norma no limita el desplazamiento de fase.
Qué recomienda el informe técnico
La cláusula 11.3.2 del informe da dos criterios para el factor límite de precisión (o el factor de corriente simétrica Kssc):
- Usar un factor límite típico, que el informe justifica porque representa la corriente máxima típica de una curva inversa.
- Verificar que sea mayor que el mayor ajuste prospectivo y factible de la protección. Se usa el ajuste del relé, referido a la corriente primaria asignada del CT.
El ejemplo del informe parte de una corriente de cortocircuito, de un ajuste máximo de la protección y de la carga resistiva real, y concluye con una clase 5P cuyo factor límite y potencia cubren ese ajuste. Con otros datos, la conclusión cambia.
- ¿El mayor ajuste de arranque queda por debajo de ALF × Ipr con la carga real?
- Sí: ¿El relé dispara en menos de un ciclo con componente continua alta?
- Sí: Pida al fabricante del relé el requisito transitorio (Ktd)
- No: La clase P cubre la aplicación
- No: Suba el factor límite de precisión o reduzca la carga real
- Sí: ¿El relé dispara en menos de un ciclo con componente continua alta?
Cuándo no basta una clase P
El informe técnico (cláusula 11.2.2) cuenta cómo cambió el contexto. Antes, los relés electromecánicos tenían cargas altas y operaban con tiempos largos, cuando la componente continua ya había decaído. Solo importaba la componente alterna simétrica, y un CT 5P20 de potencia alta bastaba en la mayoría de los casos.
Hoy las redes pueden tener constantes de tiempo primarias mayores. Los relés modernos miden y operan en un ciclo o menos. La componente continua pasa a tener una influencia importante en la saturación del núcleo.
Con una potencia asignada alta, un núcleo puede quedar muy «descargado» cuando trabaja con una carga real baja y su exactitud puede ser peor que la de un núcleo diseñado para la carga operativa. Esto se debe revisar cuando se reemplazan relés electromecánicos por digitales con una carga mucho menor.
Qué no hacer
- No elija el factor límite de precisión por costumbre. Compárelo con el mayor ajuste de arranque que puede usarse.
- No use el ALF de placa con una carga real distinta de la asignada.
- No reutilice un CT antiguo con un relé nuevo sin calcular la tensión límite con la carga real.
- No asuma que un 5P cubre la componente continua: se define con corriente alterna simétrica.
Temas relacionados
La clase de un CT de sobrecorriente se compara en las equivalencias y se calcula con el Ktd. La corriente secundaria cambia la carga, como explica 1 A o 5 A. El relé que usa esta señal se describe en protección de sobrecorriente.
Cuándo llamarnos
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Referencias
- IEC 61869-2, Instrument transformers - Part 2: Additional requirements for current transformers, edición de 2012, cláusulas 3.4.209, 5.5.201, 5.6.202.2, Tabla 204 y Tabla 205.
- IEC TR 61869-100, guía de aplicación de transformadores de corriente en sistemas de protección, edición de 2017, cláusulas 11.2.2 y 11.3.
Preguntas frecuentes
¿Qué hace un CT saturado a un relé de sobrecorriente?
Reduce temporalmente la corriente secundaria que ve el relé. Si la corriente cae por debajo del arranque, el relé no opera o tarda más. Con una característica de tiempo inverso, el retardo se ve claramente. El efecto exacto depende del principio de medida (valor eficaz, valor pico) y de la tecnología del relé (IEC TR 61869-100, cláusula 11.3.1).
¿Por qué una clase 5P20 sigue siendo la más usada en sobrecorriente?
Porque se definió para relés electromecánicos de carga alta, que operaban con tiempos largos cuando la componente continua ya había decaído, y porque en muchas aplicaciones la carga asignada alta compensa el factor límite bajo. El informe técnico indica que ese modelo todavía se usa en la mayoría de las aplicaciones, pero que no se recomienda para subestaciones nuevas con núcleos nuevos (cláusula 11.2.2).
¿Qué factor límite de precisión se necesita?
Debe ser mayor que el mayor ajuste de arranque prospectivo y factible de la protección, referido a la corriente primaria asignada, y debe mantenerse con la carga real conectada. Los valores normalizados son 5, 10, 15, 20 y 30 (IEC 61869-2, cláusula 5.6.202.2.1).