El transformador de corriente (CT) de media tensión entrega a relés y medidores una corriente de 1 A o 5 A proporcional a la del circuito. En celdas se usan CT tipo bloque en resina epóxica, toroidales y de secuencia cero. Un mismo CT puede tener núcleos de medida (0,2S, 0,5) y de protección (5P, 10P, PX) según IEC 61869-2.
Qué es y dónde se ubica
El transformador de corriente, CT (en español también TC), es un transformador de medida cuyo secundario entrega una corriente proporcional a la del primario. En media tensión se instala dentro de las celdas, en el compartimento de cables o junto al aparato de maniobra, y alimenta el relé de protección, el medidor de energía y, en algunas RMU, un relé autoalimentado que toma de él su energía.
Su norma es IEC 61869-2, que se aplica junto con los requisitos generales de IEC 61869-1. La guía general del equipo es la del transformador de corriente.
Partes principales
- Primario: una barra que atraviesa el núcleo o un devanado de pocas espiras.
- Uno o varios núcleos toroidales, cada uno con su devanado secundario.
- Aislamiento de resina epóxica colada al vacío o por gelificación a presión, que forma un cuerpo rígido y sin aceite.
- Bornes secundarios con tomas cuando el CT es multirrelación, y borne de puesta a tierra.
Cómo funciona
La corriente primaria crea un flujo en el núcleo que induce la corriente secundaria. Una pequeña parte se consume en magnetizar el núcleo, y esa corriente de excitación es el origen del error. El CT impone la corriente; la tensión en sus bornes es la que exige la carga conectada (relé, medidor y cables), llamada burden.
Mientras esa tensión esté por debajo del punto de rodilla de la curva de excitación, el error es pequeño. Cuando la falla es grande o la carga es alta, el núcleo se satura y la corriente secundaria se deforma. Por eso los núcleos de medida y los de protección se diseñan distinto:
- El núcleo de medida es preciso cerca de la corriente nominal y se satura pronto, lo que protege a los medidores. Su factor de seguridad (FS 5 o FS 10) es el múltiplo de la corriente nominal a partir del cual su error compuesto llega al 10 % con la carga nominal; cuanto menor, más protegido queda el medidor.
- El núcleo de protección mantiene su error acotado hasta muchas veces la nominal, para que el relé vea la falla real.
Variantes y diferencias con otros niveles
- Tipo bloque o soporte: CT encapsulado en resina con su primario, montado en la celda.
- De ventana o toroidal: el cable o la barra atraviesa el núcleo; no tiene aislamiento primario propio.
- Toroidal de secuencia cero (core balance): abraza las tres fases y mide la suma, es decir, la corriente residual. Detecta fallas a tierra de pocos amperios en sistemas con neutro aislado o puesto a tierra con impedancia. El conductor de tierra de la pantalla de los cables debe volver a pasar por el toroide, y los cables deben quedar centrados.
- Multinúcleo: un núcleo de medida y uno o dos de protección en el mismo cuerpo.
En alta y extra alta tensión el CT es un equipo independiente de aceite-papel o SF6, con requisitos de capacitancia y factor de disipación que no se exigen en media tensión; vea el transformador de corriente de alta tensión. Los sensores de baja potencia que reemplazan al CT en celdas modernas se tratan en los transformadores de medida no convencionales.
Valores asignados y placa
Según IEC 61869-2:
- Corriente secundaria: 1 A o 5 A.
- Carga nominal de los núcleos de medida y protección clase P: 2,5, 5, 10, 15 y 30 VA; se admiten valores mayores.
- Clases de medida: 0,1, 0,2, 0,2S, 0,5, 0,5S, 1, 3 y 5. Las clases S mantienen la precisión a corrientes bajas, útil en facturación.
- Clases de protección P: 5P y 10P, con factor límite de precisión (ALF) de 5, 10, 15, 20 o 30. Un 5P20 tiene error compuesto máximo del 5 % a 20 veces la corriente nominal con su carga nominal.
- Clase PX: se define por la tensión de rodilla (Ek), la corriente de excitación máxima a esa tensión y la resistencia del secundario (Rct). La piden algunas diferenciales y protecciones de alta impedancia.
- Corriente térmica de corta duración (Ith), normalmente para 1 s, y corriente dinámica (Idyn), que por defecto es 2,5 veces Ith.
La placa muestra también la relación, las tomas, la tensión más elevada del material y la marcación de polaridad de cada núcleo.
Integración con protección y control
El núcleo de protección alimenta la sobrecorriente 50/51 y 50N/51N, la direccional 67 y, en motores y transformadores, la diferencial. El toroidal de secuencia cero alimenta la tierra sensible. En una subestación digital, el CT se modela en IEC 61850 con el nodo lógico TCTR.
Dos reglas no se negocian: el secundario se pone a tierra en un solo punto y nunca se deja abierto con corriente en el primario. La guía de conexionado de CT explica las conexiones habituales.
Pruebas de puesta en servicio y mantenimiento
Las pruebas a transformadores de corriente y tensión incluyen:
- Relación y polaridad de cada núcleo y toma.
- Curva de excitación y punto de rodilla; vea la prueba de excitación de CT.
- Resistencia del devanado secundario y carga real del circuito, incluidos los cables.
- Resistencia de aislamiento de primario y secundarios.
- Inyección primaria en toroidales de secuencia cero y en relés autoalimentados, que prueba la cadena completa.
- Desmagnetización después de las pruebas con corriente continua.
Fallas comunes y qué revisar primero
- Disparo de tierra sensible sin falla: pantalla de cables mal conectada al toroide.
- Diferencial que opera al primer paso de carga: polaridad invertida o toma equivocada.
- Medida de energía baja: núcleo de protección usado para medir, o relación mal configurada en el medidor.
- Relé autoalimentado que no dispara: CT de alimentación con relación o conexión incorrecta.
- Fisuras o descargas en la resina: humedad, contaminación o sobretensiones.
- Secundario abierto en un bloque de pruebas o borne flojo.
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Referencias
- IEC 61869-1, Transformadores de medida: requisitos generales.
- IEC 61869-2, Requisitos adicionales para transformadores de corriente.
- IEEE C57.13, Requisitos para transformadores de medida.
- IEEE C37.110, Guía de aplicación de transformadores de corriente para protección.
- Blackburn y Domin, Protective Relaying: Principles and Applications.
Preguntas frecuentes
¿Qué significa 5P20 en la placa de un CT?
Es un núcleo de protección con error compuesto máximo del 5 % hasta 20 veces la corriente nominal, con su carga nominal conectada. Si la carga real es mayor que la nominal, el CT llega antes a ese error.
¿Por qué la protección de tierra sensible dispara con un toroidal de secuencia cero sin falla?
Lo más común es la pantalla de los cables mal conectada: su conductor de tierra debe volver a pasar por el toroide para que la corriente de pantalla no se mida como falla. También influyen cables descentrados o de diámetro grande frente a la ventana del toroide.
¿Qué pasa si abro el secundario de un CT en servicio?
Toda la corriente primaria se vuelve corriente de magnetización: el núcleo se satura y aparecen picos de tensión altos en los bornes, peligrosos para las personas y para el aislamiento. Antes de retirar un relé o un medidor, cortocircuite el secundario en el bloque de pruebas.