La saturación de un CT crea una corriente diferencial falsa en la 87T. IEC TR 61869-100 recomienda diseñar el núcleo considerando todas las formas de ocurrencia de la falla, adaptar la relación a la corriente nominal del transformador de potencia y usar clases de baja remanencia (PR, TPY, TPZ o PXR, posiblemente con Kx).
Qué le pide la 87T a los CT
La protección diferencial compara las corrientes que entran y salen de la zona protegida. En condiciones normales o con una falla externa, la suma vectorial de las corrientes debería ser cero. En una falla interna, la suma es casi igual a la corriente de cortocircuito en el punto de falla (IEC TR 61869-100, edición de 2017, cláusula 11.5.1).
Si un CT se satura y otro no, aparece una corriente diferencial falsa. En la protección de transformador, el problema principal no es detectar la falla interna, que el relé reconoce casi siempre, sino permanecer estable ante fallas externas con corrientes de paso altas, sobre todo si tardan en despejarse (cláusulas 11.5.1 y 11.5.3.1).
La protección diferencial de transformador 87T explica el principio y la compensación del grupo de conexión. Esta guía trata solo del CT.
La falla más exigente para el CT
El informe también considera las fallas internas del propio CT, porque pueden saturarlo en el peor caso. La situación más crítica es una falla en el lado de alta tensión, entre el CT y el transformador (cláusula 11.5.3.1):
- Con impedancias de fuente bajas, la corriente de cortocircuito puede ser muy alta.
- La corriente primaria asignada del CT es relativamente baja, porque su valor se adapta a la corriente nominal del transformador de potencia.
El cociente entre ambas es grande y el núcleo trabaja muy por encima de su corriente asignada.
Los relés numéricos tienen algoritmos que detectan la saturación y ayudan a evitar disparos incorrectos. Muchos relés modernos necesitan una exactitud del CT durante un tiempo corto desde el inicio de la falla; ese tiempo es el que el fabricante del relé comunica como tiempo hasta el límite de precisión (IEC 61869-2, edición de 2012, cláusula 3.4.228).
Qué recomienda el informe técnico
La cláusula 11.5.3.2 reúne tres recomendaciones:
| Recomendación | Qué significa |
|---|---|
| Diseñar los núcleos considerando todos los aspectos de la ocurrencia de la falla | Fallas internas y externas, no solo la corriente alterna |
| Adaptar las relaciones de los CT a la corriente nominal del transformador de potencia | La corriente primaria asignada de cada CT sigue la corriente nominal del lado donde va |
| Usar un tipo antirremanencia | PR, TPY, TPZ o PXR, esta última posiblemente con definición de Kx |
Las clases de baja remanencia limitan el factor KR a 10 % (IEC 61869-2, cláusulas 5.6.202.3.5, 5.6.202.4 y 5.6.202.5.2). Eso evita que el núcleo llegue a la falla con una parte del flujo ya ocupada.
- ¿Los CT de ambos lados son nuevos?
- Sí: Clase de baja remanencia (PR, PXR, TPY o TPZ), con relación adaptada a la corriente nominal
- No: El fabricante del relé debe confirmar que los núcleos existentes cumplen
Qué pasa con el TPZ
El TPZ amortigua la componente continua de la corriente secundaria. El informe advierte que esa amortiguación tiene consecuencias cuando aparecen corrientes bajas con una constante de tiempo primaria alta: corrientes de energización pequeñas, energización simpática de un transformador o aporte bajo de corriente de falla en una central. Puede haber saturación del CT incluso con niveles de corriente muy bajos.
Esos escenarios son difíciles de estabilizar en un relé diferencial. Se dieron disparos no deseados ante fallas externas con TPZ cuando el relé comparaba corrientes sin filtrar, muestra por muestra. Si las componentes continuas de los CT se suprimen en grado distinto, por clases o tamaños de núcleo diferentes, aparece una corriente diferencial sin falla interna. Los fabricantes de relés deben atender ese caso (cláusula 11.2.1).
Si el relé filtra la componente fundamental con Fourier, mezclar clases en la misma zona normalmente no da inconvenientes prácticos.
Datos de la norma de producto que acompañan la especificación
IEC 61869-2 fija valores normalizados que condicionan la elección. La corriente primaria asignada se toma de la serie 10, 12,5, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60 y 75 A, y de sus múltiplos o fracciones decimales (cláusula 5.201). La corriente térmica continua asignada es, por norma, la corriente primaria asignada; si se pide una mayor, los valores preferidos son 120, 150 y 200 % (cláusula 5.203). La corriente térmica de corta duración Ith se asigna para 1 s y la corriente dinámica es 2,5 veces Ith (cláusula 5.204).
Con esos valores, la relación de cada CT se escoge con la serie normalizada más próxima a la corriente nominal del lado del transformador donde va. El fabricante del relé confirma que esa relación es compatible con su protección.
Qué incluye el ejemplo del informe
El ejemplo (cláusula 11.5.3.3) es un transformador con diferencial entre los CT de fase de ambos lados (87T) y falla a tierra restringida (87N) conectada a los CT de fase y al CT de neutro del lado de baja. La 87N compensa la pérdida de sensibilidad de la 87T por la adaptación del grupo de conexión, y detecta con mayor sensibilidad las fallas muy cercanas al punto de estrella.
Qué no hacer
- No use la misma relación en todos los CT sin verificar que cada una se adapta a la corriente nominal del lado donde va.
- No mezcle núcleos sin verificar con el fabricante del relé cómo trata la componente continua.
- No reutilice los CT existentes con un relé nuevo sin comprobar los requisitos del relé.
- No use clases de baja remanencia en una protección de alta impedancia que requiere mucha sensibilidad: el informe las considera inadecuadas ahí.
Temas relacionados
La especificación del CT de la diferencial de transformador se compara con la de barras y de línea. La remanencia, las equivalencias entre clases y el Ktd intervienen en la elección. El relé se explica en diferencial de transformador y en falla a tierra restringida.
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Referencias
- IEC TR 61869-100, guía de aplicación de transformadores de corriente en sistemas de protección, edición de 2017, cláusulas 11.2.1 y 11.5.1 a 11.5.3.
- IEC 61869-2, Instrument transformers - Part 2: Additional requirements for current transformers, edición de 2012, cláusulas 3.4.228, 5.6.202.3.5, 5.6.202.4 y 5.6.202.5.2.
Preguntas frecuentes
¿Qué falla es la más crítica para los CT de una diferencial de transformador?
La falla en el lado de alta tensión entre el CT y el transformador. Con impedancias de fuente bajas la corriente de cortocircuito es muy alta, mientras que la corriente primaria asignada del CT es relativamente baja porque se adapta a la corriente nominal del transformador (IEC TR 61869-100, cláusula 11.5.3.1).
¿Es obligatorio usar clases de baja remanencia en una 87T?
El informe técnico las recomienda: PR, TPY, TPZ y PXR, esta última posiblemente con definición de factor Kx. No es una exigencia de la norma de producto, que solo define y limita su remanencia (IEC 61869-2, cláusulas 5.6.202.3.5, 5.6.202.4 y 5.6.202.5.2; IEC TR 61869-100, cláusula 11.5.3.2).
¿Pueden mezclarse clases de CT distintas en la misma zona diferencial?
El informe indica que, con relés que usan filtrado de Fourier, usar clases distintas dentro de la misma zona, por ejemplo TPZ y un núcleo sin entrehierro, normalmente no muestra inconvenientes prácticos. Con relés que comparan corrientes sin filtrar, muestra por muestra, sí se han dado disparos no deseados (cláusula 11.2.1).