La remanencia de un CT queda tras interrumpir una corriente que lo saturó, o tras pruebas con corriente continua en el secundario. Un núcleo sin entrehierro puede conservar casi todo su flujo; las clases PR, PXR, TPY y TPZ lo limitan a 10 %, y la norma menciona el entrehierro como el medio para lograrlo.
Qué es la remanencia y por qué importa
Un transformador de corriente (CT) conserva flujo en el núcleo después de saturarse. Ese flujo remanente persiste hasta que el núcleo se desmagnetiza. La desmagnetización solo ocurre cuando circulan corrientes primarias altas con la polaridad adecuada y producen una tensión alta en la carga (IEC TR 61869-100, cláusula 8.3).
La remanencia reduce el margen de flujo que queda hasta la saturación en la falla siguiente. Si el flujo parte cerca del máximo, el CT se satura antes y entrega al relé una corriente deformada. El factor de remanencia KR mide cuánto flujo queda, como porcentaje del flujo de saturación.
Qué efecto tiene sobre la protección
IEC TR 61869-100, cláusula 8.2, distingue dos casos:
- Falla interna (confiabilidad). Por lo general no se considera la remanencia. Si el CT no se satura con la corriente alterna, la remanencia nunca causa una falla de operación. Su consecuencia posible es un retardo adicional, normalmente sin importancia.
- Falla externa (seguridad). Un disparo no deseado ante una falla fuera de la zona protegida nunca se acepta. Ahí la remanencia sí se toma en cuenta.
Cuando un núcleo sin entrehierro se dimensiona considerando la remanencia, el flujo inicial alto reduce el rango de operación de la curva de magnetización. Los fabricantes de relés compensan con un factor adicional de sobredimensionamiento. Ese factor depende del flujo remanente máximo posible del material del núcleo, que en la mayoría de los casos prácticos no se conoce.
Por qué un núcleo sin entrehierro conserva tanto flujo
El informe técnico señala que la remanencia máxima de los núcleos sin entrehierro depende del material magnético y de su aleación. Varias referencias clasifican como de alta remanencia a los núcleos sin entrehierro y suponen un máximo. Las mediciones del informe encontraron materiales más recientes con una remanencia más alta que la de los núcleos antiguos. La alta remanencia es un resultado no deseado de optimizar esos materiales para otros criterios.
Por eso, para el cálculo se toma el peor caso: la remanencia máxima posible del material.
Qué hace el entrehierro
Insertar uno o más entrehierros en el núcleo es el medio que IEC 61869-2 menciona para limitar el factor de remanencia (cláusula 5.6.202.3.5, nota). Con el entrehierro, la remanencia queda limitada por diseño y deja de ser un valor impredecible.
Las clases de baja remanencia, que limitan KR a 10 %, son PR, PXR, TPY y TPZ (cláusulas 5.6.202.3.5, 5.6.202.4 y 5.6.202.5.2). La norma observa que un PXR con núcleo grande y pocos amperios-vuelta puede tener dificultad para cumplir el límite; en ese caso se puede acordar un valor mayor (cláusula 5.6.202.4, nota 202).
El informe técnico propone usar núcleos con entrehierro como regla en cualquier aplicación nueva de protección de baja impedancia. Dos razones que da:
- No tienen el inconveniente de un nivel de remanencia impredecible.
- Normalmente pueden dimensionarse con un tamaño menor o igual al de un núcleo equivalente sin entrehierro.
Las clases de baja remanencia no representan una desventaja de comportamiento transitorio frente a un núcleo sin entrehierro con la misma tensión de saturación. El TPZ y el TPY con constante de tiempo secundaria baja especificada requieren un ajuste individual según el relé.
Cómo se verifica
IEC 61869-2 define el flujo remanente como el que queda en el núcleo 3 minutos después de interrumpir una corriente magnetizante suficiente para llevarlo a saturación (cláusula 3.4.211). El Anexo 2B.2 describe tres métodos de medida: corriente alterna, corriente continua y descarga de condensador. Si el núcleo no se desmagnetizó antes, la medición debe corregirse con una segunda prueba con los terminales del secundario intercambiados.
En un núcleo TPX la norma indica que hay que desmagnetizarlo antes de cada medición, por su alta remanencia. En un TPY el flujo remanente suele ser tan bajo que se puede despreciar (Anexo 2B.2.1). Estos datos sirven para pedir al fabricante el factor KR medido de su núcleo, con el método y la definición de saturación usados.
Causas de la remanencia
IEC TR 61869-100, cláusula 8.3, enumera las causas.
| Lado | Causa |
|---|---|
| Primario | Interrupción de corrientes de falla, sobre todo con componente continua |
| Primario | Corrientes cuasi continuas (GIC) inducidas en las líneas aéreas por tormentas solares |
| Primario | Cargas con componente continua variable, como los hornos de arco |
| Secundario | Pruebas de polaridad con pulsos de corriente continua |
| Secundario | Prueba de continuidad del cableado con zumbador |
| Secundario | Medida de la resistencia del devanado secundario |
| Ciclo de recierre | La primera falla de un ciclo C-O-C-O deja el núcleo con flujo para la segunda |
| Cableado | Falla monofásica con un hilo común de retorno entre varias fases |
La última causa merece explicación. Cuando los tres CT comparten un conductor de neutro hasta el relé, la caída de tensión en ese conductor puede magnetizar desde el secundario los núcleos de las fases sanas. Si uno de esos núcleos tiene alta remanencia, se satura y circula corriente por el relé sin que haya corriente primaria. El informe recomienda cables con un conductor de retorno por fase en recorridos largos.
Cuándo conviene el entrehierro
- ¿La protección es diferencial de alta impedancia?
- Sí: No hace falta. La resistencia de estabilización controla la remanencia
- No: ¿El CT es nuevo?
- Sí: Núcleo con entrehierro (PR, PXR o TPY)
- No: Se verifica con pruebas con el relé antes de reutilizarlo
Para instalaciones existentes, el informe indica que los núcleos sin entrehierro pueden usarse en diferencial de barras y de línea si las pruebas muestran que son adecuados. La decisión final para cada relé se toma con pruebas del relé. Las funciones diferenciales son las más expuestas a este problema.
Qué no hacer
- No dé por hecho que un núcleo de protección sin entrehierro tiene remanencia baja. Pida el valor al fabricante.
- No haga pruebas de polaridad, continuidad o resistencia con corriente continua sin planear después la desmagnetización. La norma no la describe aquí y tampoco lo hace esta guía.
- No reutilice un CT antiguo con un relé nuevo sin comprobar que cumple los requisitos de ese relé.
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Referencias
- IEC 61869-2, Instrument transformers - Part 2: Additional requirements for current transformers, edición de 2012, cláusulas 5.6.202.3.5, 5.6.202.4 y 5.6.202.5.2, Tabla 204 y Anexo 2B.2.1.
- IEC TR 61869-100, guía de aplicación de transformadores de corriente en sistemas de protección, edición de 2017, cláusulas 8.2 y 8.3.
Preguntas frecuentes
¿Qué causa la remanencia en un transformador de corriente?
Por el lado primario, la interrupción de corrientes de falla con componente continua, las corrientes cuasi continuas inducidas por tormentas solares y las cargas con componente continua, como los hornos de arco. Por el lado secundario, las pruebas con corriente continua: polaridad, continuidad con zumbador y medida de resistencia del devanado (IEC TR 61869-100, cláusula 8.3).
¿La remanencia puede impedir que la protección dispare ante una falla interna?
Mientras el CT no se sature con la corriente alterna de la falla, la remanencia no causa una falla de operación; a lo sumo, un retardo. El riesgo está en la seguridad: un disparo no deseado ante una falla externa no se acepta, y por eso la remanencia se considera en esos casos (IEC TR 61869-100, cláusula 8.2).
¿Una protección diferencial de alta impedancia necesita un CT con entrehierro?
No. En ese esquema la resistencia de estabilización controla la saturación causada por la remanencia, y tampoco hace falta aplicar un factor de sobredimensionamiento por remanencia (IEC TR 61869-100, cláusula 8.2). Las clases de baja remanencia incluso pueden ser inadecuadas cuando se busca mucha sensibilidad.