Cuaderno Técnico nº 194 Transformadores de intensidad: cómo determinar sus especificaciones

Transcripción

1 Cuadero Técico º 194 Trasformadores de itesidad: cómo determiar sus especificacioes Paola FONT

2 La Biblioteca Técica costituye ua colecció de títulos que recoge las ovedades electrotécicas y electróicas. Está destiados a geieros y Técicos que precise ua iformació específica o más amplia, que complemete la de los catálogos, guías de producto o oticias técicas. Estos documetos ayuda a coocer mejor los feómeos que se preseta e las istalacioes, los sistemas y equipos eléctricos. Cada uo trata e profudidad u tema cocreto del campo de las redes eléctricas, proteccioes, cotrol y mado y de los automatismos idustriales. Puede accederse a estas publicacioes e teret: gualmete puede solicitarse ejemplares e cualquier delegació comercial de Scheider Electric España S.A., o bie dirigirse a: Cetro de Formació Scheider C/ Miquel i Badia, 8 bajos Barceloa Telf. (93) Fax: (93) formacio@scheiderelectric.es La colecció de Cuaderos Técicos forma parte de la «Biblioteca Técica» de Scheider Electric. Advertecia Los autores declia toda resposabilidad derivada de la icorrecta utilizació de las iformacioes y esquemas reproducidos e la presete obra y o será resposables de evetuales errores u omisioes, i de las cosecuecias de la aplicació de las iformacioes o esquemas coteidas e la presete edició. La reproducció total o parcial de este Cuadero Técico está autorizada haciedo la meció obligatoria: «Reproducció del Cuadero Técico º 194 de Scheider Electric». Cuadero Técico Scheider 194 / p. 2

3 Cuadero Técico o 194 Trasformadores de itesidad: cómo determiar sus especificacioes Paola FONT geiera NPG (stitut Natioal Polytechique de Greoble), diplomada e Etró e Merli Geri e 1981 como cosejera y resposable de la uidad de estudios de exportació e MT. Actualmete es la resposable del Grupo de Apoyo a la Oferta y Ejecució de los proyectos MT que lleva a cabo Scheider Electric. Trad.: José Mª Giró Origial fracés: eero 2001 Versió española: agosto 2003

4 Termiología FLP: factor límite de precisió. FS: factor de seguridad. f : corriete máxima que atraviesa ua zoa protegida. s : umbral de reglaje e corriete. k : factor límite de precisió (FLP) omial de u TC (asociado a su carga de precisió). k r : FLP real de u TC, asociado a su carga real. P i (= R ct 2 ): pérdidas iteras del captador de corriete co. P (= R 2 ): potecia de precisió del captador de corriete. P r (= R r 2 ): potecia absorbida por la carga real del captador de corriete co. R CT : resistecia del arrollamieto secudario del TC. R L : resistecia del cableado. R p : resistecia del relé de protecció. Sobredimesioamieto de u TC: elecció de u TC cuya primaria es superior a la imediatamete superior a la del receptor. TC: trasformador de itesidad. TC de adaptadores de carga, auxiliares o itercalados: TC de BT colocados e el secudario de los TC pricipales para adaptar su relació de trasformació, y/o el desfase de la corriete. Cuadero Técico Scheider 194 / p. 4

5 Trasformadores de itesidad: cómo determiar sus especificacioes Para cotrolar la eergía eléctrica es ecesario istalar uidades de tratamieto de la iformació capaces de vigilar las redes o las istalacioes y, segú las ecesidades, poer e marcha actuacioes adecuadas Las uidades de protecció y de cotrol y mado trata los datos que obtiee de los captadores, evía las órdees oportuas de maiobra a la aparameta y las iformacioes coveietes al supervisor (que puede ser, por ejemplo, u cetro de cotrol). La tarea de idetificar y establecer las dimesioes de los captadores de corriete, así como asociarlos a las uidades de protecció y/o de medida, siempre ha sido difícil, tato para el igeiero eléctrico (sobredimesioado de las características) como para el proveedor-istalador (posibilidad de istalació compleja, tamaño excesivo, costes prohibitivos). Este documeto o vuelve sobre las demostracioes técicas, ya ampliamete difudidas e otros estudios (Cuaderos Técicos úmeros 164 y 170); su objetivo es simplemete el de recordar alguas reglas secillas que permita defiir lo mejor posible las características secudarias de los trasformadores de itesidad (TC) e fució del las proteccioes y las aplicacioes a que se destie. E la práctica, este Cuadero aporta ua ayuda costructiva a los técicos que lo ecesita: o porque o posee las iformacioes ecesarias, o porque la coclusió a la que se ve abocados lleva a u tipo de captador que los posibles proveedores o puede sumiistrar. Ídice 1 troducció p. 6 2 Perturbacioes y proteccioes 2.1 Las perturbacioes p. 9 de las redes 2.2 Las proteccioes p. 9 3 Los captadores de corriete 3.1 Repaso de los trasformadores ferromagéticos p Los captadores amagéticos p Fabricació e istalació de los TC p Elecció de los TC segú las 4.1 Elecció de los FLP del TC segú las proteccioes p. 17 proteccioes y las aplicacioes 4.2 Caracterizació de los TC segú las aplicacioes p Caso particular de las proteccioes difereciales p Proteccioes de distacia p Ejemplos de especificació de TC 5.1 Proteccioes de la coexió de u motor p Proteccioes de salida de u trasformador p Protecció diferecial de u trasformador p Protecció diferecial de u juego de barras 87B p Coclusió p. 35 Bibliografía p. 36 Cuadero Técico Scheider 194 / p. 5

6 1 troducció El diseño de las redes eléctricas MT y AT es muy complejo y hay que teer e cueta las ecesidades que debe de satisfacer, como por ejemplo: la seguridad de las persoas y los biees, la cotiuidad del servicio, los costes de istalació y explotació. A partir de los putos de cosumo, de su coeficiete de simultaeidad y de los criterios ateriores, el diseñador establece el esquema de cableado uifilar y geeral de la istalació (figura 1). Después ha de escoger el régime de eutro, determiar las caalizacioes, calcular las corrietes de defecto, defiir el sistema de protecció (selectividad, tipo de aparameta... véase Cuadero Técico º 174). La figura 2 muestra u ejemplo de elecció de proteccioes para la fuete de sustitució del esquema de la figura kv Grupo electrógeo emergecia G 10 MVA 2 MVA 10 MVA 20 kv Era Machacadoras 5 kv Tratamieto Trituradoras BT BT Pozo º 1, ivel kv Pozo º 2, ivel 500 Fig. 1: Ejemplo de esquema geeral uifilar de ua mia. Cuadero Técico Scheider 194 / p. 6

7 El pla de protecció ha de precisar las codicioes de actuació y o-actuació del cojuto de las proteccioes durate u defecto y los trasitorios debidos a la explotació ormal. Debe de idicar los valores de ajuste de las proteccioes. Sólo e raras ocasioes se ecesita las características del circuito de etrada de las proteccioes y otros datos que sí so ecesarios para defiir los captadores de corriete (TC); de hecho, suele ser muy difícil para el diseñador reuir todas las iformacioes ecesarias. Cuado se hace ua istalació, las cosecuecias de esa falta de iformació y defiició puede ser importates: iadaptació, sobredimesioamieto, salirse del estádar, cotratiempos de motaje y costes muy elevados, teer que añadir algú TC de adaptació, cambio del captador e el último mometo además de icumplimieto de los plazos de etrega, de puesta e servicio o de iicio de la producció, etc. Peor todavía: ua defiició erróea puede producir u fucioamieto defectuoso de la cadea de protecció, producir averías o deterioro de los equipos o, lo que es peor, crear situacioes de peligro para las persoas. Alguos ejemplos: Sobrestimar la corriete de cortocircuito puede collevar problemas de motaje, de tamaño y, por tato, de coste adicioal del captador. A la iversa, ifravalorar la corriete de cortocircuito puede llevar a o detectar el fallo, co destrucció de equipos, peligro para las persoas y paradas e la explotació. U error e la potecia útil o de precisió ecesaria puede dar lugar a u fallo e el fucioamieto o impedir que se produzca el Cotrolador permaete de aislamieto 87T Diferecial V 32P 32Q mage térmica Máx. compoete iversa Máx. itesidad para mateer la tesió Direccioal de potecia activa Pérdida de excitació (máx. pot. reactiva) N Tesió míima Tesió máxima Frecuecia máxima y míima Tesió homopolar máxima Fig. 2: Proteccioes de u grupo de media potecia. Cuadero Técico Scheider 194 / p. 7

8 disparo de las proteccioes co la destrucció del material, peligro para el operador y paro e la explotació. U error e la defiició de la clase de precisió de u arrollamieto de medida puede producir u error e la facturació de la eergía y ua pérdida para el distribuidor o para el cliete. Etc. El objeto de este documeto es pues el de aportar ua ayuda e el proceso de defiició de los captadores de corriete. Ates de etrar e la parte cetral del tema, puede ser útil recordar la iformació ecesaria para defiir u TC (tabla de la figura 3). formació ecesaria Abreviaturas Uidades de medida Nivel de aislamieto U kv Corriete de cortocircuito omial cc ka Duració (1 ó 3 segudos) t s Corriete primaria omial p A Número de arrollamietos (1 a 3) Para cada arrollamieto secudario: Tipo Protecció o medida asociada y su ajuste Potecia de precisió útil P útil VA (cosumo del equipo y del cableado) Factor de precisió: de protecció FLP de medida FS tesidad secudaria omial (1 ó 5 A) s A Fig. 3: Datos ecesarios para la especificació de u TC co u úico arrollamieto primario. Cuadero Técico Scheider 194 / p. 8

9 2 Perturbacioes y proteccioes de las redes 2.1 Las perturbacioes Recordemos brevemete que ua red eléctrica MT o AT sufre perturbacioes frecuetes: excepcioalmete, por subidas de tesió causadas por rayos, o por caletamietos debidos a sobrecargas o cortocircuitos fracos etre fases o etre fase y tierra, más frecuetemete, y de maera más atural, debido a subidas de tesió durate las maiobras (por ejemplo, la coexió de u codesador) o debido a los regímees trasitorios aturales (por ejemplo, arraque de u motor o coexió de u trasformador de potecia) que produce importates icremetos de la itesidad pero que so temporales. Las cosecuecias de las perturbacioes Las perturbacioes importates, como las corrietes de cortocircuito, puede teer cosecuecias egativas importates: fatiga o deterioro de los compoetes de la red, peligro para las persoas, pérdidas de alimetació y producció Es ecesario, pues, sumiistrar iformacioes correctas a las proteccioes para que sea posible ua acció rápida, ya que cuato más importates so los daños, más largas y costosas será las reparacioes y mayores las pérdidas. Si embargo, las perturbacioes trasitorias y ormales so u problema de difícil cotrol y las istalacioes ha de estar dimesioadas para poderlas soportar. Por otra parte, el o los pares captador/protecció o debe de provocar descoexioes itempestivas. La elimiació de los fallos La supervisió permaete de las magitudes eléctricas de la red, que lleva a cabo los captadores fiables y bie dimesioados que alimeta a los relés de protecció, permite aislar rápidamete la zoa co problemas. Estos relés ha de igorar ua perturbació pasajera y ormal y actuar si demora cuado se trata de u fallo destructivo que se ha de elimiar. 2.2 Las proteccioes Defiició de las proteccioes Rol de las proteccioes Las fucioes de protecció de ua red tiee por objeto la supervisió de uo o varios parámetros de la istalació, por ejemplo: las corrietes, la tesió, la temperatura, la frecuecia Estas magitudes se mide permaetemete y se compara co valores de referecia o de ajuste que so los que determia si ua situació se defie como aormal y peligrosa. Cuado aparece u fallo, la protecció da la orde de descoexió o disparo, y, para aislar de forma permaete la parte co defecto, impide la recoexió hasta que se ha reparado el equipo. Tambié puede eviar ua alarma que iforme al persoal de mateimieto para que itervega. Las tecologías Co el desarrollo tecológico, especialmete rápido e el campo de la electróica, los relés de protecció, origiariamete electromecáicos, se ha covertido e dispositivos estáticos: electróica aalógica y después digital gracias a los microprocesadores. Estos dispositivos realiza fucioes cada vez más evolucioadas y se les cosidera uidades de tratamieto de datos. El uso de la tecología digital tiede a geeralizarse para todo tipo de aplicacioes (tato para los diversos elemetos de la red como para los receptores). Esta tecología tiee grades posibilidades e el tratamieto de datos, lo que permite el cotrol y mado de las fucioes de protecció y la comuicació co u supervisor o co u sistema de mado cetralizado. Cuadero Técico Scheider 194 / p. 9

10 Estas uidades lleva geeralmete u programa estádar de protecció, de mado y de señalizació, que permite utilizarlas si ecesidad de u estudio o programació complemetarios; solamete es ecesario hacer los ajustes propios de su puesta e servicio (por ejemplo, el ajuste de las proteccioes). Está diseñadas para satisfacer completamete las ecesidades de ua aplicació: basta co escoger e el catálogo la versió adecuada a las fucioes que se ecesita. Ejemplos de aplicacioes: trasformadores, geeradores, codesadores, motores, subestacioes, etc. Lleva icluidos aparatos de medida como amperímetro, voltímetro, vatímetro o cotador de eergía, co lo que se ahorra e cableado y se tiee ua importate reducció del volume (figura 4). Asimismo, como absorbe ua potecia meor que la de los relés electromagéticos, ecesita TC de meor potecia y, por tato, más ecoómicos. Además de las fucioes de protecció y las fucioes lógicas de mado icluye tambié mesajes de alarma o de utilizació. Los captadores de corriete Las características de los TC se defie segú la tecología escogida para la uidad de tratamieto y las fucioes previstas (protecció, medida, cotrol y mado, señalizació). La istalació La elecció del ajuste de las proteccioes es muy delicada lo que obliga a coocer muy bie los valores de magitud. El ajuste debe de hacerse de maera que el sistema de protecció pueda distiguir etre ua perturbació ormal y trasitoria y otra causada por u defecto que se deba de elimiar. Es sabido que u cortocircuito e u puto de la red puede afectar icluso a la fuete! El estudio de la coordiació de las proteccioes permite descoectar úicamete la parte de la red co defecto. Las proteccioes relativas a cortocircuitos etre fases o etre fase y tierra ecesita, segú los casos, ua selectividad del tipo: amperimétrica, croométrica, lógica, diferecial, direccioal. (Cuaderos Técicos º 174 y 113). Técica electromagética Sistema digital multifucioal Fig. 4: Simplificació y ecoomía aportadas por u sistema digital multifucioal (protecció - automatismo - medida) comparado co la atigua técica electromagética. Cuadero Técico Scheider 194 / p. 10

11 3 Los captadores de corriete 3.1 Repaso de los trasformadores ferromagéticos TC medida y protecció Los trasformadores de itesidad se utiliza para sumiistrar iformació a los «relés» de protecció y/o medida de la corriete, de la potecia, de la eergía. Por eso ha de etregar ua itesidad secudaria proporcioal a la primaria que pasa por ellos. Por tato, se ha de adaptar a las características de la red: tesió, frecuecia y corriete. Se defie por su razó de trasformació, potecia y clase de precisió. Su clase de precisió (precisió e fució de la carga del TC y de la sobreitesidad) se escoge segú el uso. U TC de «protecció» ha de teer su puto de saturació alto, de tal maera que permita medir, co suficiete precisió, ua corriete de defecto para ua protecció cuyo umbral de disparo sea muy elevado. Geeralmete, el Factor Límite de Precisió (FLP) de estos captadores de corriete tiee gra importacia. Hay que advertir que el relé asociado a ellos debe de ser capaz de soportar sobreitesidades importates. U TC de «medida» ecesita ua precisió muy buea e el marge próximo a la corriete omial; e cambio, o es ecesario que los aparatos de medida soporte corrietes ta importates como los relés de protecció. Es por eso que los TC de «medida» tiee, al cotrario que los TC de «protecció», u Factor de Seguridad (FS) máximo para proteger estos aparatos de ua saturació precoz. Existe TC que tiee arrollamietos secudarios ecargados de la protecció y la medida. Estos TC de «medida» y «protecció» se rige por la orma CE La adecuació de los TC a los relés de protecció ecesita u bue coocimieto de los TC; el resto de este capítulo recuerda alguos putos importates de este tipo de TC. Datos característicos de los TC Ejemplo de u TC de protecció: itesidad primaria asigada: 200 A, itesidad secudaria asigada: 5 A, 15 VA 5P 10 factor límite de precisió = 10 clase de precisió = 5P potecia de precisió = 15 VA Potecia de precisió: P = 15 VA. Factor límite de precisió: FLP = 10. Para = FLP., su precisió es 5% (5P), (figura 5). Nº de serie del TC co el año de fabricació Característica de la tesió de red: Tesió asigada: 17,5 kv Aislamieto a la frecuecia idustrial: 38 kv, 1 mi, 50Hz Aislamieto a la oda de choque: 95 kv pico Tipo de TC Norma que cumple el TC Características de la corriete de red th : ka/1 s di : 62,5 ka pico trasformateur de courat - curret trasformer ,5/38/95 kv 50 Hz th 25 ka 1 s rapport bores ratio termials 150/5 1S1-1S2 150/5 2S1-2S2 RCF 2 / B type CE orme stadard dy 62,5 ka ext. % classe VA FS ou FLP 15 class 0, P Factor de seguridad (FS) Factor límite de precisió (FLP) Razó de trasformació 1 circuito primario 1 circuito secudario 1S1-1S2 1 circuito secudario 2S1-2S2 Clase de precisió Potecia de precisió Fig. 5: Ejemplo de placa de características de u trasformador de itesidad co dos secudarios. Cuadero Técico Scheider 194 / p. 11

12 Simplificado, si la carga real cosume 15 VA co, el error sobre la razó de trasformació es iferior al 5% co 10 del TC. Pero estos datos o so suficietes. Tambié es iteresate coocer los valores ormalizados. Alguas defiicioes: Corriete primaria asigada (omial) 1 : Es u valor defiido por las ormas y se escoge etre valores discretos: 10-12, A y sus múltiplos decimales. Corriete secudaria asigada (omial) 2 : Es igual a 1 ó 5 A. Razó de trasformació ( 1 / 2 ): Si las corrietes primarias y secudarias está ormalizadas, estos valores so discretos. Carga de precisió: Valor de la carga sobre el que se basa las codicioes de precisió. Potecia de precisió asigada (omial) P : Expresada e VA, correspode a la potecia aparete proporcioada al circuito secudario por la corriete secudaria omial (asigada) y a carga de precisió. Los valores ormalizados so: 1-2, VA. Potecia real P r : E este Cuadero Técico, es la potecia que correspode al cosumo de la carga real del TC co. Clase de precisió: Defie los límites de errores garatizados sobre la razó de trasformació y sobre el desfase e las codicioes especificadas de potecia y de corriete. La tabla de la figura 6 expresa los límites para las clases de precisió omiales 5 P ó 10 P. Clase de precisió particular: La clase X es ua clase de precisió defiida por la orma iglesa BS gualmete ha de ser defiida e la futura orma CE bajo el ombre de PX. Esta clase ecesita el valor míimo de la tesió de V k del TC («kee poit» para los igleses). mpoe tambié u valor máximo de R ct (resistecia del arrollamieto secudario del TC). Alguas veces, ecesita el valor máximo de la corriete magetizate o para la tesió e el codo. Si se cosidera la curva de magetizació V ( o ) del TC, la tesió de codo V k se defie como la correspodiete al puto de la curva a partir de la cual u aumeto del 10% de la tesió implica u aumeto del 50% de la corriete magetizate o. La clase X correspode a ua precisió de medida mejor que las clases 5 P y, ecesariamete por tato, que 10 P (figura 7). Siempre es posible ecotrar ua equivalecia etre u TC defiido e clase X y u TC 5 P, evetualmete 10 P (el Cuadero Técico º 195 trata de las equivalecias). Factor de precisió real (F p o K r ) Es la razó etre la sobreitesidad que correspode al error omial y la itesidad asigada del TC cuado soporta ua carga real diferete de la carga omial. V S 10P V S2 5P V S1 X V Sk S Fig. 7: Tesioes que correspode a las diferetes clases de TC. o Clase Error de corriete Defasaje para Error compuesto para la de para la corriete la corriete omial la corriete límite de precisió precisió omial e % miutos cetirradiaes e % 5P ± 1 ± 60 ± 1,8 5 10P ± Fig. 6: Errores e módulo y fase e la corriete omial segú la orma CE Cuadero Técico Scheider 194 / p. 12

13 Factor límite de precisió (FLP o K ) Es la razó etre la sobreitesidad omial (por ejemplo 10 ) y la corriete asigada ( ). Corriete de corta duració admisible Expresada e ka, es la corriete th máxima admisible durate u segudo (co el secudario e cortocircuito). Represeta la resistecia térmica del TC a las sobreitesidades (los valores ormalizados los da las ormas citadas e el aexo). Tesió asigada del TC Es la tesió asigada que se aplica al primario del TC. Recordemos que el primario está coectado a AT y que el secudario (que uca se ha de abrir) tiee geeralmete uo de sus bores coectado a tierra. Como para el resto de los compoetes, se defie tambié ua tesió máxima de resistecia durate u miuto a frecuecia idustrial y ua tesió máxima de resistecia a la oda de choque; las ormas defie sus valores. Ejemplo: para ua tesió asigada de 24 kv, el TC ha de soportar 50 kv durate 1 miuto a 50 Hz y 125 kv de la oda de choque. TC co varios secudarios Alguos TC puede teer varios secudarios dedicados a la protecció o a la medida. Los casos más típicos so los TC co 2 secudarios y, más raramete, co 3. Físicamete, estos TC reúe e u mismo aparato el equivalete de 2 ó 3 TC idepedietes que puede ser de clases y de razoes de trasformació diferetes (figura 8). 1 S R ct 2 o Fig. 9: Esquema equivalete de u TC. fluecia de la carga e el factor límite de precisió Recordemos que el esquema equivalete simplificado del captador de corriete magética es el que se represeta e la figura 9. Aplicado la ley de Ohm a este esquema, se puede escribir: V = 2 (R ct + R), siedo: R ct : resistecia del arrollamieto secudario del TC, R: resistecia de la carga R p, icluido el cableado, si 2 = k ; y R = R = P / 2, V = k (R ct + R ) (1) (k = FLP omial) si 2 = k ; y R = R p = P r / 2, V r = k (R ct + R p ). E la figura 10, se puede ver que, si R p es mucho meor que R, el codo de saturació del captador está lejos de alcazar el factor límite de precisió k previsto. V R V (volts) 1 V V r Puto de fucioamieto del captador co ua carga P y ua itesidad k Puto de fucioamieto del captador co ua carga P r y la misma itesidad k S 1 S 2 S 3 or o o Fig. 8: Pricipio de costrucció de u «TC co 3 secudarios» (co 3 arrollamietos e ua úica evolvete). Fig. 10: Putos de fucioamieto del TC segú su carga. Cuadero Técico Scheider 194 / p. 13

14 El factor límite de precisió real que correspode a la carga real (protecció + cableado) se puede calcular. Se trata del FLP r = K r e el que se alcaza el codo de saturació V : V = k r (R ct + R p ) (2) Si R p es iferior a R resulta que k r es superior a k (FLP r > FLP). Combiado las ecuacioes (1) y (2), se llega a la fórmula: Rct + R kr = k R + R ct o tambié: p P + P i kr = k P i + P r dode: P i = R ct 2 = pérdidas iteras del captador de corriete co, P = R 2 = potecia de precisió del captador de corriete, P r = R p 2 = cosumo de la carga real del captador de corriete co. Es evidete que el bue fucioamieto de u relé de protecció está relacioado co el comportamieto del TC asociado y co su carga real, y o al comportamieto de éste asociado a ua carga omial teórica. La ecesidad real permite determiar la potecia míima de precisió que se debe escoger. Usar u TC co ua carga P r < P aumeta el FLP. De la misma maera, el FLP aumeta cuato meor es el R ct (las pérdidas iteras P i ) (figura 11). El cálculo del FLP real (k r ) de u captador, asociado a su carga real permite, e todos los casos clásicos, verificar la buea elecció de u captador. Nota: Para las proteccioes muy sesibles (por ejemplo las difereciales), la defiició de los trasformadores de corriete se hace más frecueteme e clase X. La clase X siempre tiee e cueta la carga real del TC y de sus propias pérdidas iteras. k r 80 P i = 2 VA P i = 5 VA P r Fig. 11: Evolució del factor límite de precisió k r = f(p r ) de dos TC de 10 VA-5P20, que tiee pérdidas iteras (R ct ) diferetes, e fució de la carga real cableada e el secudario. Cuadero Técico Scheider 194 / p. 14

15 3.2 Los captadores amagéticos La señal de salida que etrega los captadores amagéticos (todavía llamados bobias de ROGOWSK), es ua tesió proporcioal a la derivada de la corriete primaria: dφ (ley de Lez: e = ). dt Estos captadores o se satura y su respuesta es lieal, por lo que se puede utilizar para márgees muy amplios de corriete; la úica limitació es la diámica y la liealidad del circuito de etrada de la protecció asociada. La tecología de las uidades de protecció y de cotrol y mado coectadas a estos captadores amagéticos es del tipo digital co microprocesador. Esta tecología es adecuada para tratar las señales de poca amplitud. Para u captador amagético dado, teiedo e cueta la liealidad de la señal de salida, la corriete omial primaria se sustituye por u marge amplio de, por ejemplo, 30 a 300 A. Además del iterés de la liealidad, el uso de los TC amagéticos: reduce los riesgos de error e la elecció de corriete primaria al diseñar la istalació, reduce el úmero de modelos que hay que teer dispoibles y miimiza el plazo de etrega. Estos captadores se utiliza poco hoy e día; tedría que defiirlos ua orma (CE ). Scheider Electric utiliza estos captadores, (figura 12) asociados a las uidades de protecció, cotrol y mado y medida Sepam desde Para determiar sus parámetros, es suficiete idicar: el ivel de aislamieto del captador, defiido como para u TC clásico, la corriete de cortocircuito térmico asigada ( th ) y la corriete diámica ( dy ), establecidas segú las mismas reglas que para los TC, la gama de uso (corriete primaria asigada y corriete de caletamieto) Arrollamieto primario 2 - Patalla dieléctrica 3 - Aislamieto dieléctrico 4 - Resistecia de ajuste Fig. 12: Corte de u captador amagético usado e MT Arrollamieto secudario 6 - Soporte del bobiado secudario 7 - Blidaje magético Fabricació e istalació de los TC Los TC so productos idustriales que ha sido diseñados respetado las ormas. Se fabrica e serie, lo que permite dismiuir los costes y garatizar sus características. Su parte activa tiee u doble molde para respetar las exigecias de aislamieto, caletamieto, resistecia electrodiámica El úmero de moldes que correspode a ua gama estádar está ecesariamete limitado. Por otra parte, la aparameta y los TC se istala ormalmete e celdas que ha sido optimizadas, estadarizadas y que ha sufrido tests de calidad. E este caso, el uso de evolvetes o moldes estádar es obligatorio porque los TC cumple otras fucioes, como puede ser el «paso» etre compartimietos cableados y el del iterruptor automático (figura 13). Por eso, cualquier modificació de volume o de la forma de u TC implica ua iversió importate e estudio, fabricació y pruebas. Para resolver los casos particulares, si coste añadido i riesgo técico suplemetario, se acoseja buscar solucioes para «etrar e los moldes» de los TC estádar. Cuadero Técico Scheider 194 / p. 15

16 De esta maera, la estructura de las celdas se coserva itacta. Estas solucioes se basa: e el correcto dimesioado de las características eléctricas, evitado, por ejemplo, el sobredimesioado e potecia y e FLP, e el uso de TC co dos o tres arrollamietos, e el uso de «relés» que pueda actuar sobre varias proteccioes co la misma iformació de corriete. Fig. 13: Vista del corte de ua celda y TC multifucioal. Cuadero Técico Scheider 194 / p. 16

17 4 Elecció de los TC segú las proteccioes y las aplicacioes Teer u perfecto coocimieto de los TC, de sus posibilidades y de sus límites, sólo es útil si, además, se sabe co qué relé va asociado, sus características y el marge de itesidades de corriete a cotrolar. Las proteccioes que se istala e ua red eléctrica se defie e el pla de protecció. Esto requiere coocer, para las proteccioes escogidas, su posició y sus datos de ajuste. Determia tambié la posició de los TC, su razó de trasformació y, más raramete, la potecia, precisió y FLP. E efecto, para determiar completamete u TC se ecesita saber tambié: la impedacia de etrada de las proteccioes, la impedacia del cableado, los márgees de fucioamieto de las proteccioes (ormalmete itegrados e el estudio de coordiació de las proteccioes). Hoy e día, la mayor parte de las proteccioes so de tecología digital, muy precisas y fieles: la precisió de los TC es u factor determiate. El tipo de protecció ifluye tambié e la precisió requerida a los captadores: ua protecció de máximo de tiee simplemete e cueta el valor de la corriete, ua protecció diferecial compara dos itesidades, ua protecció de tierra mide la suma de tres corrietes de fase. 4.1 Elecció del FLP del TC e fució de las proteccioes Para la elecció de u TC etre los TC estádar, recordemos la relació etre el FLP omial (ligado co R ) y el FLP real (ligado a la carga real R p ): Rct + Rp Rct + R k = kr o kr = k R + R R + R ct U TC puede alimetar varias proteccioes diferetes idepedietes o uidas e u sistema multiprotecció (por ejemplo el Sepam). Esto os lleva a examiar el dimesioamieto de las proteccioes. Protecció de máximo de a tiempo costate El umbral s (reglaje de la protecció) puede variar, por ejemplo, de 2 a 10 del TC si el del TC correspode al de la aplicació. Para estar seguro de que el TC o va a comprometer la precisió de fucioamieto de la protecció, es ecesario que o se sature detro del umbral de ajuste. Es ormal tomar u «coeficiete de seguridad» de 2 (figura 14). Así, el FLP r (k r ) e la carga real será: kr 2 s si = 10 k 20 s r ct p La preguta es: el TC propuesto es válido? Veamos: s de máx. de 160 = 8 = 6,4 del TC 200 el FLP r (k r ) míimo deseable es pues: k r 2 x 6,4 = 12,8. Si se cooce la carga del TC y su resistecia itera, co, por ejemplo: Rct + R = 1 p ( Rct + R ) 2 V 2V s V s Permite el fucioamieto co k r Permite el fucioamieto co 2 s máx Permite el fucioamieto co s máx Ejemplo: TC 200/5-10 VA - 5P10, del receptor: 160 A, s = 8 del receptor. Fig. 14: Putos de fucioamieto del TC e el umbral máximo. m Cuadero Técico Scheider 194 / p. 17

18 se obtiee: k r = 2. k = 20, superior al valor míimo ecesario; por tato, el TC es válido. Protecció de máximo de a tiempo iverso Si se busca ua precisió correcta e toda la curva del relé, hay que saber a partir de qué puto de fucioamieto del relé se pasa a tiempo costate. Para la mayor parte de relés, esto se produce para 20 s o 24 (TC). Supoiedo que cc máx. es la corriete de cortocircuito máxima y co u coeficiete de seguridad de 1,5 se aplica para k r mí. el meor de los tres valores siguietes: P i + P k r = k P + P i Protecció direccioal de corriete Las reglas, salvo casos particulares (Cuadero Técico º 181), so las mismas que para las proteccioes de máximo de. Obsérvese que para las tres proteccioes de corrietes tratadas ateriormete: si varias proteccioes de corriete se alimeta desde el mismo TC, para determiar el ajuste, hay que dimesioar tomado como referecia la que tiee la curva más baja (la temporizació más corta) co grades corrietes, e los casos difíciles, el coeficiete de seguridad de 2 se puede rebajar a 1,5. Protecció de máximo de «homopolar» Puesto que la protecció se alimeta de la suma vectorial de las corrietes secudarias de 3 TC, coectados segú el motaje de Nicholso (figura 15), es preferible utilizar TC idéticos y del mismo fabricate. De todas maeras, si cuado se mide ua gra itesidad de corriete hay ua compoete cotiua (por ejemplo, por coectar u trasformador), este motaje (co el secudario de 3 TC e paralelo) va a dar u valor falso de corriete homopolar que puede provocar el fucioamieto itempestivo de la protecció. A título de ejemplo, co TC 5P10, u umbral de protecció de 10% de de los TC es u límite por debajo del cual existe el riesgo de disparo itempestivo de las proteccioes a tiempo costate. Siedo hs = reglaje del relé de máxima y homopolar, el factor límite de precisió de los hs TC viee dado por la expresió: k rh > X. r El coeficiete de seguridad (X) geeralmete es igual a 6 (dato de los fabricates de relés). Esto se debe a que el TC (de la fase co u defecto a tierra) ha de ser capaz de desarrollar ua tesió V h = X hs (R ct + 2R L + R h ). Hay que destacar que: si u TC alimeta tambié a u relé de máximo de, R h se sustituye por R h + R p, si se prevé iicialmete los TC para ua protecció de máximo de, es acosejable verificar cuáles so los más coveietes para alimetar igualmete ua protecció homopolar. Así, si teemos u TC 100/1-10 VA-5P10, su k rh viee dada por la expresió: k rh = P R ct + 2 R + 2R + R + R ct L p h Sabiedo que la impedacia del relé utilizado depede del reglaje de h (aquí 0,1 A), al dar valores, se tiee: 1VA R = = 100, h 2 ( 0,1 A) krh = 10 = 1, Al comparar co la expresió de k rh ecesario: 0,1 k rh = 6 = 0,6, se ve que el TC es adecuado. 1 k. h > Fig. 15: La suma vectorial de las corrietes de fase da la corriete homopolar. Cuadero Técico Scheider 194 / p. 18

19 Si la corriete de cortocircuito es muy elevada y la temporizació de la protecció es corta, para evitar u fucioamieto itempestivo puede ser ecesario coectar ua resistecia de «estabilizació» e serie co el relé homopolar; e el puto 4.3 se aalizará más detalladamete la fució de esta resistecia. Ate las dificultades que puede presetar la asociació de 3 TC, es preferible, siempre que sea posible, utilizar u toro que abarque las tres fases (figura 16). Señalemos que las tres fases ha de estar situadas e el cetro del toro para evitar ua saturació local del material magético. El uso de u toro permite escoger umbrales de fucioamieto más bajos (de sólo alguos amperios). Proteccioes difereciales Las proteccioes difereciales se usa cada vez más para la protecció de los trasformadores, máquias rotatorias y juegos de barras, y tiee la vetaja de ser rápidas e idepedietes de otras proteccioes e cuato a la selectividad. Estos «relés» iterviee a meudo durate el periodo trasitorio de ua corriete de falta. Del mismo modo que co las proteccioes homopolares, tambié aquí ua compoete cotiua aperiódica puede saturar trasitoriamete los TC apareciedo ua falsa corriete diferecial Fig. 16: El toro situado e (1) o e (2) da la misma iformació pero el toro situado e (1) cotrola además los fallos situados hacia arriba del toro (2). Puesto que es delicado istalar las proteccioes difereciales, los fabricates da las iformacioes ecesarias sobre las características de los TC y de su istalació. Coclusió Es el límite superior de fucioamieto de las proteccioes de máximo de el que determia el k r (FLP real) míimo a respetar. La estabilidad del relé ate los feómeos trasitorios determia el FLP o la clase X de las proteccioes homopolares o difereciales Caracterizació de los TC segú las aplicacioes Aquí el térmio «aplicacioes» correspode a los compoetes de la red eléctrica que se ha de proteger: etrada y salida de líeas, trasformadores, juegos de barras, alteradores, motores, bacos de codesadores Cada compoete ecesita la istalació de varias proteccioes. Teemos u ejemplo e el esquema de la figura 17, e el que las proteccioes se idetifica por su código ANS (America Natioal Stadard stitute). Ahora bie, para optimizar la elecció de u TC, hace falta coocer las proteccioes que alimeta, sus ajustes, la impedacia real, la corriete de cortocircuito, etc. La dificultad reside e el hecho de que la persoa que ha de defiir los TC rara vez cooce estos valores e el mometo e que ha de hacer la elecció fial. Por eso e este capítulo estudiaremos diversas aplicacioes e las que los valores se puede defiir por exceso. Estos valores se puede maejar si temor ya que ecesariamete cubrirá las demadas. Si embargo, siempre tedrá ua defiició meos restrictiva y más realista que la que propoe los proveedores de relés e sus catálogos. E efecto, cada proveedor ofrece datos de elecció del TC que abarca toda la gama de ajuste de sus relés asociados, supoiedo que tiee pérdidas iteras importates, y además, impedacias de cableado máximas. Para las diversas aplicacioes, hemos recogido e ua lista las fucioes de protecció comúmete utilizadas, siedo la protecció meos favorable la que se usará de referecia para dimesioar los captadores de corriete. Nota: E u primer mometo o se tedrá e cueta i las proteccioes difereciales i las homopolares. Cuadero Técico Scheider 194 / p. 19

20 150/ /6 kv 22,5/30 MVA Ucc = 11% (30 MVA) YD 11 87T 300/1 51G 300/ R 51G 3000/5 3000/ t / V /5 200/5 100/5 100/5 100/ N 600/ N N 6kV/400/230V 2500kVA Ucc = 7,5% DY11 51N 50t 400kVA Ucc = 4% M M 51G 2000 kva = 192,45A 710 kw = 82,3 A d / = 6 T d = 5,2 seg 4500 kw = 491 A d = 5,8 T d = 5 seg 51 50t 315A 132 kw = 250A d / = 5 T d = 2 seg M 49 Fig. 17: Ejemplo de u pla de protecció. Cuadero Técico Scheider 194 / p. 20

21 Aplicacioes co proteccioes clásicas El aálisis de las proteccioes istaladas habitualmete para las diversas aplicacioes (figura 18) muestra que es siempre el umbral alto de la protecció de máximo de el que determia las dimesioes del TC, auque co la excepció de los motores protegidos co fusibles e los que la protecció de bloqueo del rotor es más restrictiva. Para optimizar los TC es ecesario teer e cueta los ajustes de estas proteccioes. Etrada y salida de líea Habitualmete, el umbral alto de la protecció de máximo de se ajusta etre 3 s 10, s obteiédose u krm 2, co u máximo de k rm = 20. Co ua protecció a tiempo iverso, k r mí. es igual al meor de los tres valores siguietes: s cc máx 30 ; 36; 1,5 (TC) (TC) Llegada desde u geerador No hay igua razó para escoger u ajuste > 7, teiedo e cueta la corriete de cortocircuito relativamete baja de u alterador; por tato, k rm 14. Llegada desde u trasformador E el caso de las proteccioes aguas abajo de u trasformador AT/MT, el umbral de ajuste ha de ser iferior, por ejemplo, al 70% de la cc secudaria; así, e ua primera aproximació: 100 cc = 0,7 2. U cc Si se aplica la regla: krm 2 s, etoces 100 krm 1,4 ; este k rm es maximalista; e U cc realidad, es el estudio de selectividad de la red aguas abajo el que fija el s y por tato, el k rm. Cod. Proteccioes usuales Aplicacioes ANS Llegada Llegada Llegada Salida Salida Salida hacia motor y salida desde desde hacia hacia (iterruptor (cotactor de líea geerador trafo. trafo. codes. automático) + fusible) 37 De míimo de corriete 46 Desequilibrio 49 mage térmica ( ) 50 Máx. de, umbral alto istatáea 50N Máx. de homopolar 51N Máx. de homopolar 51N1 Desequilibrio (doble estrella) 51LR Bloqueo de rotor o arraque demasiado largo 51V Máx. de, para mateer la tesió 51-1 Máx. de, umbral bajo, co temporizació 51-2 Máx. de, umbral alto, co temporizació 66 Número de arraques 67 Máx. de direccioal 67N Máx. de direccioal homopolar Fig. 18: Proteccioes más frecuetemete istaladas, segú la aplicació. Cuadero Técico Scheider 194 / p. 21

22 Salida hacia u trasformador La corriete de fucioamieto de umbral alto de la protecció de máximo de ( s ), situada aguas arriba del trasformador, ha de ser superior a la corriete observada e el primario ( cct ) cuado el secudario del trasformador está e cortocircuito. E ua primera aproximació se puede decir que: 100 cct 1, de dode: U 1 cc P = = itesidad omial primaria, 3U 1 siedo: P = potecia omial del trasformador de potecia, U 1 = tesió primaria. E realidad, tambié la impedacia de la fuete aguas arriba ayuda a limitar cct, por lo que puede ser cierto que: 100 s 1. Ucc Si se aplica la regla geeral se tiee: krm U cc s krm 2, Potecia del trasformador U cc e MVA % 0,5 4 0,63 4 0, , Fig. 19: Tesioes de cortocircuito típicas de los trasformadores de potecia. Los valores obteidos para las tesioes de cortocircuito de los trasformadores de potecia puede ir desde el 4% para los pequeños al 20% para los más grades (figura 19). Esto llevaría a buscar u k rm míimo, etre 10 1, para los trasformadores más grades hasta 50 1 para los más pequeños. Estos valores puede resultar excesivos para los pequeños calibres de TC sobre todo cuado su solicitació térmica es elevada (por ejemplo, 40 ka, 1 s). Así, e los casos difíciles, sería factible resolver el problema sobrecalibrado el primario del TC o utilizado u coeficiete reducido (1,5 e lugar de 2) como se ha idicado e el párrafo 4.1, lo que da: krm 1,5. U cc Si se ha escogido el sobrecalibrar el TC, habrá que vigilar que sea posible el ajuste de la protecció térmica del trasformador; si o, se ha de prever esta protecció aguas abajo del trasformador. Salida hacia u codesador El umbral alto co temporizació acosejado por los sumiistradores de codesadores es de 3 (0,3 s). Si se toma s máx. = 5 ; k rm 10. Salida hacia u motor El umbral alto se ha de ajustar por ecima de la corriete de arraque, que es siempre 7. Si se toma s máx. = 8 ; k rm 16. Si la protecció cotra los cortocircuitos se realiza co fusibles, la protecció cotra arraque demasiado largo/rotor bloqueado es la más restrictiva. Su ajuste queda compredido etre 2,5 y 4 ; k rm 8. Nota: E todo lo aterior, hemos seguido la hipótesis del TC = de la aplicació; si este o es el caso, el k rm que se obtiee se ha de multiplicar por la razó (aplicació). (TC) La tabla de la figura 20 resume los FLP míimos que se tiee que respetar segú las aplicacioes. Cuadero Técico Scheider 194 / p. 22

23 k r míima para máximo de a tiempo costate k r míima para máximo de a tiempo iverso Se cooce s : e todas las aplicacioes: kr = 2 s Míimo de: s 30 ; 36; 1,5 (TC) cc máx (TC) No se cooce s : Salidas hacia trasformador kr = U cc No iterviee Etradas desde trasformador k r = 20 (por exceso) Míimo de: Etradas y salidas de líeas 30 s ; 36; 1,5 (TC) cc máx (TC) si o hay tiempo defiido e u segudo marge Salidas hacia codesador k r = 20 (por exceso) No iterviee Salidas hacia motor (co it. automático) k r = 16 No iterviee Salidas hacia motor (cotactor + fusible) k r = 8 Etradas desde geerador k r = 14* k r = 14* E esta tabla: s es la corriete de ajuste del umbral de máximo de, cuyo tiempo de respuesta es el más corto para grades corrietes, es la corriete omial primaria del TC, 1 es la corriete omial del trasformador de potecia, (*) = caso geeral. Fig. 20: FLP real (k r ) ecesario para máximo de, segú las aplicacioes. 4.3 Caso particular de las proteccioes difereciales Auque los fabricates de relés de protecció diferecial impoe las características secudarias de los TC ecesarias para el bue fucioamieto de sus relés, es iteresate, para compreder y evitar los errores, teer u míimo de coocimietos de este tipo de protecció. Recordemos que ua protecció diferecial cotrola ua zoa que delimita los TC que mide sus corrietes de etrada y salida. Si las corrietes de salida o se correspode co las de etrada, idica ormalmete que se ha producido u defecto e la zoa protegida. A cotiuació examiaremos paso a paso las proteccioes difereciales de alta impedacia, las proteccioes difereciales co hilos pilotos, las proteccioes difereciales a porcetaje y las proteccioes difereciales de baja impedacia co sus exigecias e cuato a los TC. Segú el tipo de protecció y el uso que se haga de ella, los costructores de relés ha teido que utilizar pricipios diversos y más o meos complejos para asegurar la estabilidad de sus relés ate los feómeos trasitorios que puede provocar la actuació itempestiva de esta protecció. Cuadero Técico Scheider 194 / p. 23

24 Protecció diferecial de alta impedacia Se utiliza geeralmete para proteger motores, geeradores, juegos de barras, y tambié para proteger la «tierra resistete» de los trasformadores. Geeralidades: Este tipo de protecció se utiliza para proteger ua zoa co ua misma tesió. Si o hay igú fallo, la corriete de etrada i e es idética a la corriete de salida i s y por tato la corriete diferecial es i d = 0 (figura 21). Ua gra corriete de defecto puede atravesar la zoa cotrolada, provocar la saturació de los TC y, por tato, el disparo itempestivo (relé o estabilizado). La «estabilidad» del relé se obtiee al poerlo e serie co ua resistecia «de estabilizació» R st. Esta resistecia se calcula para que la corriete derivada al circuito diferecial (R st + R p ) o pueda alcazar el umbral de ajuste del relé cuado la corriete máxima que atraviesa la zoa sature el TC debido a su compoete cotiua. Esto se traduce e: ( R R ) ( R + 2R ) scc st + p ct L (1) r dode: scc = corriete máxima que puede atravesar la zoa vista desde el secudario del TC, r = corriete de ajuste secudario del relé, R st puede variar etre alguos ohmios y alguas ceteas de ohmios (excepcioalmete puede ser superior a 1000 ohms). Para que el relé fucioe correctamete co r si se produce u defecto e la zoa, es ecesario que la tesió e el codo V k sea superior a: 2 (R st + R p + R ct + 2R L ) r. E geeral R ct + 2R L so despreciables respecto a R st + R p, de dode: V k 2 r (R st + R p ) (2) Combiado las relacioes (1) y (2) se obtiee: V k 2 scc (R ct + 2 R L ). (3) Estas relacioes demuestra que R st (expresió 1) y V k so valores tato más elevados cuato mayor sea R ct. Ua resistecia estabilizadora de valor elevado provoca sobretesioes importates e el secudario de los TC; por eso, cuado se prevé sobretesioes superiores a V, se añade ua protecció co ua resistecia o lieal (ZO). De estas observacioes se deduce que los TC se optimizará si R ct y V k so lo más bajas posible y si la corriete que atraviesa la zoa (vista desde el secudario de los TC, es decir scc ) se defie si exceso. Cualquiera que sea la aplicació que utilice el diferecial de alta impedacia, todos los TC ha de teer: la misma razó, la misma curva de magetizació (misma V k mii), la misma R ct máxima, y cumplir la expresió (3); si los TC del circuito o está a la misma distacia del relé, hay que tomar, para V k, el de R L máxima. Por otra parte, para esta protecció se ecesita u valor máximo de la corriete magetizate o de V k /2 segú la sesibilidad que se desee. Para que el relé detecte ua corriete r, es ecesario coseguir e los bores de cada TC e paralelo, la tesió V s = V k /2; para esto, la corriete primaria ef míima realmete detectada por el relé será ef = ( r + ρ o ), siedo: = la razó de trasformació de los TC, ρ = úmero de TC e paralelo (puede ser varios, por ejemplo, e la protecció de u juego de barras). Aplicació: diferecial para u «motor» La corriete máxima que circula por el sistema a la que el relé debe de permaecer isesible es, aquí, la corriete de arraque del motor: scc = dm (vista desde el secudario). Si se descooce la corriete dm, se sabe que: dm < 7 motor Aplicació: diferecial para u «grupo» E este caso, la corriete máxima que circula es la de cortocircuito que puede proporcioar el propio grupo. Si se cooce la reactacia subtrasitoria del alterador X''%, se tomará: 100 scc =. X" Si o se cooce este dato, se tomará X''% = 15. A e Aplicació (zoa de cotrol) i' e i' s i d R st Protecció (R p ) Fig. 21: Pricipio de fucioamieto de la protecció diferecial de alta impedacia. s B Cuadero Técico Scheider 194 / p. 24

25 Nota: El cálculo de la tesió de pico e el secudario de los TC se obtiee co: scc maxi = '' grupo + cc red. Aplicació: diferecial para u «juego de barras» (figura 22). E este caso, la corriete que atraviesa la zoa es igual al cc del cuadro: scc = cc del cuadro visto desde el secudario de los TC. Aplicació: diferecial de «tierra resistete» de los trasformadores (REF) E el caso «a» de la figura 23, esta protecció detecta los defectos de aislamieto e los arrollamietos secudarios de los trasformadores y hasta los TC situados aguas abajo. E el caso «b» de la figura 23, detecta los fallos de aislamieto e el primario del trasformador y mejora, co vetaja, la protecció clásica de defecto a tierra que es sesible a las bruscas corrietes de arraque del trasformador y a las corrietes que la atraviesa debidas a u cortocircuito asimétrico aguas abajo. Aquí tambié se calculará R st y V k partiedo de la corriete máxima que atraviesa los TC debido a u defecto extero a la zoa protegida. E ua primera aproximació, esta corriete es iferior a la corriete limitada por la impedacia del trasformador, sea Pcct pasate =, U 3 La corriete que lo atraviesa se covierte a cotiuació e scc, vista desde el secudario de los TC. Protecció diferecial de las líeas o cables, co hilos piloto (figura 24) E cada extremo del cable o de la líea se istala u relé de este tipo. Sobre los hilos piloto, cada uo de los relés produce ua tesió que es la image de la suma: a 1 + b 2 + c 3 + d h. Si las dos tesioes so diferetes, los dos relés dispara. Nota: Los coeficietes a, b, c y d so diferetes para que cualquier tipo de defecto dé ua suma o ula; por tato, el umbral de fucioamieto para u defecto bifásico o fase-tierra depede de la fase que falle. E este caso los TC se defie todavía e clase X, y cada costructor da ua fórmula empírica para la tesió V k míima. Ejemplos de formulació: V k mí = 0,5 N k t (R ct + X R L ) a R st 100 co P cct = P, (potecia de cortocircuito Ucc del trasformador); si se cooce la potecia de cortocircuito aguas arriba (P a ), se obtedrá u valor más preciso sustituyedo P cct por ( Pcct Pa ) ( P + P ) cct a. b R p R st R p R st 87B 4 5 Fig. 22: Protecció diferecial de u «juego de barras» de alta impedacia. Fig. 23: Protecció de «tierra resistete» de los arrollamietos secudarios o primarios de u trasformador. Cuadero Técico Scheider 194 / p. 25

26 R L R L Diferecial de líea 87L Hilos piloto Diferecial de líea 87L Fig. 24: Diferecial de líea o de cables co hilos pilotos. dode N, k t, X so costates relacioadas co el tiempo de respuesta de los relés, su sesibilidad y su forma de cableado. Otro ejemplo posible: 50 Vmí k = + f ( Rct + 2RL) dode: es la corriete omial secudaria del TC (1 ó 5 A). f es la corriete de cortocircuito que atraviesa la zoa, vista desde el lado del secudario del TC. La estabilidad de este relé se cosigue e parte respecto a la tesió de codo requerido y e parte por el umbral de fucioamieto porcetual que aumetará co la corriete que atraviesa la zoa gracias a los arrollamietos de reteció. E los dos extremos de la líea, los TC ha de teer la misma razó de trasformació y respetar las V k míima e o máxima idicadas por el fabricate. No es ecesario que sus curvas de magetizació y R ct sea siempre idéticas. Protecció diferecial porcetual para trasformadores El térmio «porcetual» se refiere a que el umbral de fucioamieto aumeta co la corriete que atraviesa la zoa. La comparació pura y simple de corrietes de cada fase aguas arriba co las corrietes de las mismas fases aguas abajo o es coveiete para las proteccioes difereciales de los trasformadores. E efecto: las corrietes aguas arriba y abajo de u trasformador de potecia o tiee la misma amplitud y o está e fase, la corriete magetizate del trasformador coectado a la red se ve solamete aguas arriba, la presecia de u geerador homopolar e la zoa protegida (por ejemplo, coexió a tierra del eutro del trasformador) puede provocar el fucioamieto de la protecció, cuado el defecto queda, por ejemplo, e ua salida aguas abajo. Precaucioes que se ha de tomar para superar las dificultades: Se trata de coseguir que, e fucioamieto ormal, el relé vea, e fase y co la misma amplitud, las corrietes de etrada y salida del trasformador; esto se logra gracias a ua elecció adecuada de la razó de trasformació de los TC y de la forma de cableado. Los TC, llamados «de acoplamieto» se utiliza para este fi y a meudo cotribuye a isesibilizar la protecció cotra los fallos a tierra exteriores a la zoa protegida. Si embargo, la mayoría de los uevos relés digitales so capaces de realizar iteramete, por parametraje, las correccioes ecesarias para «acoplar» las corrietes; su istalació es, evidetemete, más secilla. Además, todos los relés «difereciales para trasformadores» posee ua isesibilizació al 2º armóico que bloquea su fucioamieto al coectar el trasformador. Tesió V k de los TC E el 99% de los casos, la demada se hace e clase X. Hay que teder a la tesió de codo míima y ésta depede de la resistecia del arrollamieto secudario «R ct» del TC y de la carga real R r de este último. Otros plateamietos más complejos hace iterveir la razó X/R de la istalació o la corriete magetizate del trasformador de potecia. Si embargo, ate las dificultades que ecuetra los usuarios para obteer todos estos parámetros, los sumiistradores de relés da a veces fórmulas empíricas simplificadas que lleva a u ligero sobredimesioamieto. Ejemplos de tesió míima de codo usada por el Sepam 2000 D02 (Scheider): V k mii = A b (R ct + 2R L ) Cuadero Técico Scheider 194 / p. 26