En la protección de barras el CT debe soportar saturación extrema y relaciones distintas entre ramales; en la de línea, el mismo tipo de CT en cada extremo. IEC TR 61869-100 recomienda tipo 5PR para barras y tipo antirremanencia para línea, y admite núcleos sin entrehierro en instalaciones existentes si las pruebas muestran que sirven.
Dos aplicaciones con una exigencia común
La diferencial compara corrientes y, ante una falla externa, debe permanecer estable aunque los CT se saturen. En las dos aplicaciones de esta guía el informe técnico IEC TR 61869-100, edición de 2017, pide considerar fallas internas y externas. Por lo general, la falla externa es la más crítica (cláusulas 11.5.1 y 11.5.2).
Cada aplicación añade su propio problema. En barras, la saturación puede ser extrema y los CT son muy distintos. En línea, los dos extremos están lejos y el relé depende de lo que mide cada CT.
Protección diferencial de barras (87B)
En la mayoría de los casos, esta aplicación debe convivir con una saturación extrema (cláusula 11.5.4.1). Por una parte, las corrientes de cortocircuito suelen ser altas. Por otra, la relación y el tipo de los CT pueden diferir mucho entre ramales.
Uno de los casos más críticos es una falla externa en el alimentador cuyo CT tiene la relación más baja, es decir, la corriente primaria asignada más baja. La corriente de falla es muy alta frente a la asignada de ese CT, y la protección de barras debe seguir estable.
Los relés modernos de barras toman la decisión entre falla interna y externa con tiempos muy cortos hasta el límite de precisión. Si el tiempo es corto, los factores transitorios son bajos y las exigencias al CT, relativamente bajas. Varios métodos y algoritmos, como la detección de saturación, mantienen la operación estable en fallas externas con corrientes de paso altas y saturación extrema.
Recomendaciones para el CT de barras
- Considerar fallas internas y externas.
- Usar el tipo 5PR, de baja remanencia.
- En plantas existentes, pueden usarse núcleos sin entrehierro si las pruebas muestran que sirven (cláusula 11.5.4.2).
Relaciones distintas
La mayoría de los equipos numéricos de barras aceptan CT de relaciones diferentes. Cada relación es un parámetro flexible que escala la corriente secundaria medida a la corriente del objeto de barra. Por eso cada CT puede adaptarse a la corriente asignada de su alimentador. Un límite: el rango de medida del equipo puede restringir la corriente secundaria máxima y, con ella, la relación mínima. Es una de las principales diferencias frente al principio de alta impedancia.
Para un ramal de transformador, el criterio es el mismo que en la 87T: la relación sigue la corriente nominal del ramal.
Datos del CT que conviene reunir por ramal
Para revisar un esquema existente o definir uno nuevo, reúna de cada ramal los parámetros que IEC 61869-2, edición de 2012, usa para especificar la clase (cláusulas 5.6.202.2 a 5.6.202.5):
- La relación y la corriente secundaria asignada.
- La clase y el tipo, por ejemplo 5PR, y su factor límite de precisión.
- En PX o PXR, la fem de rodilla asignada, la corriente de excitación máxima y la resistencia del secundario.
- En TPX, TPY o TPZ, el factor Kssc, el ciclo de trabajo, la constante de tiempo primaria y la carga resistiva.
- La carga real conectada: cable más entrada del relé.
- La corriente térmica de corta duración Ith, asignada para 1 s, y la corriente dinámica, que la norma fija en 2,5 veces Ith (cláusula 5.204).
Protección diferencial de línea (87L)
El informe distingue dos categorías (cláusula 11.5.5.1):
| Categoría | Cómo decide |
|---|---|
| Diferencial de corriente | Suma las corrientes de los extremos |
| Comparación de fase | Compara el ángulo entre las corrientes de los extremos |
En la comparación de fase, con la línea sana o con falla externa, las corrientes primarias están en fase en teoría. En una falla interna están en oposición. Las corrientes de carga de la línea desplazan la fase en condiciones normales, y la saturación del CT desplaza los cruces por cero de la corriente, con lo cual el error de fase puede ser alto. Algunas medidas especiales en los algoritmos dan más estabilidad frente a operaciones no deseadas.
Recomendaciones para el CT de línea
- El mismo tipo de CT en cada extremo de la línea.
- Tipo antirremanencia.
- En instalaciones existentes, núcleos sin entrehierro si las pruebas muestran que sirven (cláusula 11.5.5.2).
El ejemplo del informe es una línea de dos extremos a 50 Hz. Existen esquemas con más extremos, por ejemplo para líneas con derivaciones. La guía de protección diferencial de línea 87L trata el esquema y la comunicación entre extremos.
El caso de la alta impedancia
El informe observa que en esquemas diferenciales de alta impedancia se desea detectar incluso corrientes de falla bajas con alta sensibilidad. Por eso las clases antirremanencia, como 5PR, 10PR, TPY o PXR, no son adecuadas ahí. En esos esquemas la resistencia de estabilización controla la saturación causada por la remanencia (cláusulas 8.2 y 11.2.1). La protección diferencial de alta impedancia explica el esquema.
Qué no hacer
- No use CT de tipos distintos en los dos extremos de una línea.
- No dimensione el CT de un alimentador de barras solo con su corriente nominal: la falla externa que lo atraviesa puede ser mucho mayor.
- No dé por bueno un CT existente sin núcleo con entrehierro hasta ver las pruebas con el relé.
- No aplique las recomendaciones de baja impedancia a un esquema de alta impedancia.
Temas relacionados
Las diferenciales de barras y de línea se comparan con el CT para la diferencial de transformador. La remanencia, las clases PX y PXR y el Ktd condicionan el diseño. Los relés se describen en diferencial de barras, protección diferencial y alta impedancia. Para una primera comprobación con clases 5P, 10P o PX, use nuestra herramienta gratuita de carga y saturación del CT.
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Referencias
- IEC TR 61869-100, guía de aplicación de transformadores de corriente en sistemas de protección, edición de 2017, cláusulas 8.2, 11.2.1 y 11.5.1 a 11.5.5.
- IEC 61869-2, Instrument transformers - Part 2: Additional requirements for current transformers, edición de 2012, cláusulas 5.6.202.3.5 y Tabla 204.
Preguntas frecuentes
¿Qué clase de CT recomienda el informe para la diferencial de barras?
El tipo 5PR, que es de baja remanencia. En instalaciones existentes pueden usarse núcleos sin entrehierro si las pruebas muestran que son adecuados (IEC TR 61869-100, cláusula 11.5.4.2).
¿Pueden los CT de una diferencial de barras tener relaciones distintas?
Sí, con los equipos numéricos modernos: cada relación es un parámetro que escala la corriente secundaria medida a una corriente de ramal. Cada relación puede adaptarse a la corriente asignada de su alimentador. La limitación está en el rango de medida, que puede fijar la relación mínima (cláusula 11.5.4.2).
¿Qué tipo de CT lleva una diferencial de línea?
El mismo tipo en cada extremo de la línea, y de tipo antirremanencia (cláusula 11.5.5.2). En instalaciones existentes se admiten núcleos sin entrehierro si las pruebas muestran que sirven.