Un transformador combinado reúne un transformador de corriente y uno de tensión en la misma envolvente. IEC 61869-4 mantiene para cada parte los límites de error que tendría por separado y añade dos requisitos propios: que la corriente no saque al transformador de tensión de su clase y que la tensión no saque de su clase al de corriente.
Respuesta corta
Un transformador combinado de corriente y tensión es un solo equipo de campo con dos transformadores de medida dentro. IEC 61869-4 lo define como el instrumento que consta de un transformador de corriente y uno de tensión en la misma envolvente. Cada parte conserva las exigencias de su norma. Lo nuevo es que comparten espacio y, por eso, se influyen entre sí. La norma limita esa influencia y la comprueba con ensayos propios.
Qué cubre IEC 61869-4
La parte 4 es una norma de producto adicional. No repite lo que ya dicen las partes 1, 2 y 3. Remite a ellas y solo cambia o añade lo que el combinado necesita: límites de error, calentamiento, marcado y ensayos.
Con un solo equipo en la bahía se reduce la estructura de soporte y el espacio ocupado. Eso lo hace atractivo en subestaciones de alta y extra alta tensión. Al comprar uno, usted recibe dos instrumentos en una misma envolvente, con la placa y los ensayos de cada parte.
Límites de error de cada parte
La cláusula 5.401.1 fija la regla de base. Los límites de error de un combinado de medida son los de un transformador de corriente de medida (IEC 61869-2, cláusula 5.6.201) y los de un transformador de tensión de medida (IEC 61869-3, cláusula 5.6.301). Para un combinado de protección, los de un CT de protección (5.6.202) y los de un transformador de tensión de protección (5.6.302).
Es decir, la clase 0,2 de un combinado significa lo mismo que la clase 0,2 de un CT o de un transformador de tensión independiente. No hay una clase «relajada» por ser combinado.
Influencia mutua
La cláusula 5.401.2 define el requisito propio del combinado. Tiene dos sentidos.
| Qué varía | Qué debe seguir cumpliéndose |
|---|---|
| El CT trabaja entre 5 % de la corriente asignada y la corriente térmica continua asignada | El transformador de tensión no excede los límites de error y de desfase de su clase, dentro del rango de carga especificado y entre 80 % y 120 % de la tensión asignada |
| El transformador de tensión trabaja entre 80 % de la tensión asignada y la tensión asignada multiplicada por el factor de tensión | El CT no excede los límites de error y de desfase de su clase, dentro de su rango de corriente y de su rango de carga |
Los dos mecanismos físicos son distintos.
- De la corriente hacia la tensión. La corriente del primario del CT crea un campo magnético disperso. Ese campo induce una tensión pequeña en el devanado del transformador de tensión. La norma la llama tensión inducida por la corriente térmica continua asignada. Indica la variación máxima del error de tensión.
- De la tensión hacia la corriente. El conjunto está a la tensión de la red. Esa tensión produce una corriente capacitiva en el CT, que se suma a la medida. La norma la mide como una caída de tensión en una resistencia conectada al secundario del CT.
Cómo se comprueba la influencia
La cláusula 7.2.6.401 trata el efecto del CT sobre el transformador de tensión. El laboratorio mide primero el error de tensión sin corriente en el CT. Después hace circular la corriente térmica continua asignada por un lazo de conductores de geometría definida. En ese lazo, el conductor de retorno queda a la distancia a la que estaría otra fase en la línea real. Mide la tensión inducida en el secundario y calcula la mayor variación posible del error. Esa variación se suma al error medido sin corriente. El resultado no puede superar el límite de la clase.
Para un transformador de tensión de medida, la variación se refiere al 80 % de la tensión secundaria asignada. Para uno de protección, al 2 %.
La cláusula 7.2.6.402 trata el efecto contrario. Con el transformador de tensión sin excitar, se determina el error del CT. Luego se aplica al transformador de tensión 120 % de la tensión asignada, y también la tensión asignada por el factor de tensión. La corriente capacitiva que aparece en el CT se mide con una resistencia en su secundario. La variación del error se calcula para 5 % de la corriente asignada, que es el punto más sensible, y se suma al error medido. De nuevo, el total debe quedar dentro del límite.
Los procedimientos completos, con la geometría del lazo y el tratamiento de los resultados, están en esos apartados de la norma. Esta guía describe qué demuestran, no cómo se ejecutan.
Calentamiento
El apartado 6.4.1 pide que el calentamiento no supere los valores de IEC 61869-1, apartado 6.4, con la tensión de ensayo aplicada y el CT recorrido por su corriente térmica continua asignada. La carga del CT es la asignada, con factor de potencia unidad. El transformador de tensión lleva su carga asignada, o la mayor si tiene varias, con factor de potencia entre 0,8 en atraso y 1.
El ensayo (7.2.2) aplica corriente y tensión al mismo tiempo. Eso exige que el devanado que alimenta la corriente esté aislado del primario para la tensión completa de la red. Si no hay un transformador así, la norma admite otras dos disposiciones y dice que los tres métodos dan el mismo resultado. La elección queda en manos del fabricante. El calentamiento de los devanados se mide por aumento de resistencia.
Aislamiento y ensayos de rutina
En el ensayo de impulso (7.2.3.1), las ondas se aplican al primario en cortocircuito del CT, conectado al borne del transformador de tensión que está a alta tensión en servicio. La misma conexión vale para el impulso cortado y el impulso cortado múltiple.
En los ensayos de rutina, la tensión inducida con la que se prueba el transformador de tensión es también el ensayo a frecuencia industrial del primario del CT (7.3.1.301). La exactitud de cada parte se comprueba según su norma. La variación de error obtenida en el ensayo de tipo se tiene en cuenta (7.3.5.401).
Marcado
Los bornes de cada parte se marcan como en un transformador independiente (6.13.401). Es decir, P1, P2, S1 y S2 para el CT y la designación de IEC 61869-3 para el transformador de tensión. Eso evita confusiones al conectar y al probar. En la guía de bornes y secundarios del transformador de corriente puede ver cómo se leen.
La placa lleva las características de cada parte por separado (6.13.402.1). Además, el transformador de tensión lleva la tensión Ue inducida por la corriente térmica de corta duración. Se mide con el primario del transformador de tensión en cortocircuito y con una carga de 15 VA o la carga asignada. La norma permite calcularla a partir de la tensión medida con la corriente térmica continua, multiplicada por la relación entre la corriente térmica de corta duración y la continua.
Qué pedir en la especificación
- La clase de cada parte, de medida o de protección, y sus cargas asignadas.
- La corriente térmica continua y la de corta duración del CT, con el dato de la corriente de cortocircuito del sitio.
- El factor de tensión y el tipo de puesta a tierra del sistema.
- El informe del ensayo de influencia mutua y el valor de Ue de la placa.
- La edición de la norma con la que se ensayó el equipo.
Qué no hacer
- No acepte un combinado con un solo informe de exactitud. Debe haber resultados de cada parte y del ensayo de influencia mutua.
- No dé por hecho que la clase del CT se mantiene sola con tensión alta: la norma exige comprobarlo.
- No conecte a una de las partes una carga fuera del rango especificado: los límites de la clase de las dos partes se garantizan dentro de ese rango.
Temas relacionados
El transformador combinado reúne las funciones de corriente y de tensión. Se relaciona con el marcado de bornes, las clases de medida, las clases de PT, el transformador inductivo y el CT de alta tensión.
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Referencias
- IEC 61869-4, Instrument transformers - Part 4: Additional requirements for combined transformers, edición de 2013, cláusulas 3.1.401 a 3.1.408, 5.401, 6.4.1, 6.13.401, 6.13.402, 7.2.2, 7.2.3.1, 7.2.6.401, 7.2.6.402, 7.3.1.301 y 7.3.5.401.
- IEC 61869-2, Instrument transformers - Part 2: Additional requirements for current transformers, edición de 2012, cláusulas 5.6.201 y 5.6.202.
- IEC 61869-3, Instrument transformers - Part 3: Additional requirements for inductive voltage transformers, edición de 2011, cláusulas 5.6.301 y 5.6.302.
Preguntas frecuentes
¿Un transformador combinado tiene los mismos límites de error que dos transformadores separados?
Sí. IEC 61869-4 (cláusula 5.401.1) pide que la parte de corriente cumpla los límites de IEC 61869-2 y la parte de tensión los de IEC 61869-3, para medida y para protección. La diferencia es que ambos límites deben cumplirse a la vez, con la influencia de una parte sobre la otra incluida.
¿Qué es la influencia mutua en un transformador combinado?
Es el efecto que una parte ejerce sobre la otra por compartir envolvente. La corriente que circula por el primario del CT induce una pequeña tensión en el transformador de tensión. A su vez, la tensión aplicada produce una corriente capacitiva en el CT. La norma exige que ninguna de las dos saque a la otra de su clase.
¿Qué dato adicional lleva la placa de un transformador combinado?
La parte de tensión lleva, además de sus datos propios, la tensión Ue que induce en su secundario la corriente térmica de corta duración del CT cuando el primario del transformador de tensión está en cortocircuito (cláusula 6.13.402.2). La placa puede dar en su lugar la relación entre esa tensión inducida y la corriente, en milivoltios por kiloamperio.