Error compuesto y CT de baja reactancia de dispersión

Respuesta corta

El error compuesto es la medida que usan las clases P y PR para decir cuánto se equivoca un CT con una corriente de falla. IEC 61869-2 lo define como el valor eficaz de la diferencia entre la corriente primaria y la corriente secundaria multiplicada por la relación asignada (3.4.203). Comprobarlo con una corriente primaria real exige fuentes enormes. Para los CT de baja reactancia de dispersión, la norma acepta una prueba indirecta con el primario abierto.

De dónde sale el error compuesto

El Anexo 2A de la norma parte de un CT ideal, sin saturación. Con el CT lineal y la corriente primaria senoidal, las corrientes y los flujos son senoidales y se pueden dibujar como vectores.

La corriente secundaria Is circula por el devanado y por la carga, y eso determina la fuerza electromotriz inducida y el flujo. El flujo lo mantiene la corriente de excitación Ie, que tiene una componente magnetizante y una componente de pérdidas. La suma vectorial de Is e Ie es la corriente primaria multiplicada por la relación de espiras. La diferencia de módulos entre ambas es el error de relación y la diferencia de ángulo es el desfase (2A.1).

Con el desfase pequeño, la corriente de excitación se descompone en una parte en fase con la corriente primaria, que da el error de relación, y una parte en cuadratura, que da el desfase. Error de relación, desfase y error compuesto forman un triángulo rectángulo, cuya hipotenusa es el error compuesto (2A.3). La hipotenusa depende de la impedancia total del secundario, incluida la del devanado. El reparto entre error de relación y desfase depende de los factores de potencia de la carga y de la corriente de excitación.

Este triángulo solo vale en condiciones lineales. Cuando el núcleo se satura, la corriente de excitación y la secundaria llevan armónicos que no existen en el primario. Por eso la norma define el error compuesto con las corrientes instantáneas y no como la suma vectorial del error de relación y el desfase (2A.4). La norma considera siempre senoidal la corriente primaria.

La corrección de espiras (turns correction, cuando la relación de espiras real difiere de la asignada) modifica el error de relación, pero no el desfase, y tiene menos influencia en el error compuesto que en el error de relación (2A.2).

Ensayo directo

El método estándar graba y digitaliza las formas de onda de las corrientes primaria y secundaria y calcula el error compuesto por integración numérica según la definición (2A.5). El anexo describe además los métodos tradicionales con instrumentos analógicos:

• En un CT de relación 1:1, se hacen pasar las corrientes primaria y secundaria por el mismo amperímetro en sentidos opuestos. La corriente resultante es la corriente de excitación, y su relación con la corriente primaria es el error compuesto.
• En un CT de otra relación, se usa un segundo CT de la misma relación nominal, con error compuesto despreciable, y un amperímetro que mide la diferencia entre las dos corrientes secundarias.

Para la clase P y PR, el ensayo directo hace circular por el primario una corriente casi senoidal igual a la corriente límite de precisión, con la carga asignada en el secundario (7.2.6.203). La dificultad es práctica: con corrientes primarias muy altas y CT de barra pasante, hay que reproducir la distancia del conductor de retorno que habrá en servicio.

Qué es la baja reactancia de dispersión

La norma define (3.4.235 y 3.4.236):

• CT de baja reactancia de dispersión. Aquel en el que las medidas hechas en los terminales del secundario, con el primario abierto, bastan para evaluar su desempeño de protección hasta el límite de exactitud requerido.
• CT de alta reactancia de dispersión. Todo el que no cumple lo anterior. El fabricante añade un margen para cubrir el flujo de dispersión adicional.

El Anexo 2C, de carácter normativo, exige demostrar cuatro cosas:

1. El núcleo es un anillo sustancialmente continuo, con entrehierros uniformemente distribuidos, si los hay.
2. El devanado secundario está distribuido de manera uniforme.
3. El conductor primario es simétrico respecto de la rotación.
4. La influencia de los conductores de la fase vecina y de otras fases fuera de la caja del CT es despreciable.

Si no se puede demostrar por planos a satisfacción del fabricante y del comprador, se comparan ensayos:

• En las clases TPX, TPY y TPZ se determina el factor de construcción Fc, que refleja las diferencias entre el ensayo directo y el indirecto (3.4.239). Si Fc es menor que 1,1, el CT se considera de baja reactancia.
• En las demás clases se comparan los errores compuestos del devanado completo obtenidos por ensayo directo e indirecto. El diseño de baja reactancia se considera demostrado si el error compuesto directo es menor que 1,1 veces el deducido del indirecto. La corriente primaria del ensayo directo es ALF × Ipr en las clases P y PR, y Kx × Ipr en las PX y PXR.

La norma aclara que «baja reactancia» no es una propiedad universal del CT: se refiere a su desempeño de protección, por ejemplo a una clase dada.

Ensayo indirecto

Con el primario abierto, se alimenta el secundario a frecuencia asignada con una tensión casi senoidal de valor eficaz 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 (7.2.6.203, apartado b). En este método no se considera la posible corrección de la relación de espiras.

En rutina, los CT de baja reactancia se ensayan así. Los demás pueden ensayarse de forma indirecta aplicando un factor de corrección a la corriente de excitación, que sale de comparar ensayos directos e indirectos en un CT del mismo tipo (7.3.5.203).

Medida alterna del error de relación

El Anexo 2E, informativo, describe una medida indirecta del error de relación para CT de baja reactancia. Da resultados muy cercanos a los del ensayo directo y sirve para medidas en sitio y para monitoreo. La norma aclara dos límites. Los ensayos de rutina del error de relación se hacen siempre de forma directa, porque es el método que da más evidencia de la propiedad de baja reactancia. Y este método alterno nunca considera la influencia de corrientes que circulen cerca del CT.

Qué no hacer

• No use el error compuesto como si fuera la suma del error de relación y el desfase.
• No acepte un informe de ensayo indirecto sin saber si el CT es de baja reactancia o si lleva factor de corrección.
• No suponga que un CT de baja reactancia de una clase lo es para otra: la definición depende del desempeño de protección.

Temas relacionados

El error compuesto se usa en las clases 5P y 10P y en las clases TP. El CT de baja reactancia de dispersión se verifica en campo con el CT Analyzer o con inyección primaria y secundaria. La visión general está en transformador de corriente y alta tensión. 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 61869-2, Instrument transformers - Part 2: Additional requirements for current transformers, edición 1.0 (2012), cláusulas 3.4.203, 3.4.235 a 3.4.239, 7.2.6.203, 7.3.5.203 y Anexos 2A, 2C y 2E.

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