Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
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Transformador de corriente Clase PS
Antes de comprender el voltaje del punto de rodilla del transformador de corriente y la clase PS del transformador de corriente , debemos recordar los términos factor de seguridad del instrumento de CT y factor límite de precisión .
Factor de seguridad del instrumento o ISF del transformador de corriente
El factor de seguridad del instrumento es la relación entre la corriente primaria límite del instrumento y la corriente primaria nominal. La corriente límite del instrumento de un transformador de corriente de medición es el valor máximo de la corriente primaria más allá del cual el núcleo del transformador de corriente se satura. El factor de seguridad del instrumento de CT es el factor significativo para elegir los instrumentos de medición que se conectarán al secundario del CT. La seguridad o la seguridad de la unidad de medida es mejor si el ISF es bajo. Si pasamos por el ejemplo a continuación, nos resultaría claro.
Suponga que un transformador de corriente tiene una clasificación de 100/1 A e ISF es 1.5 y otro transformador de corriente tiene la misma clasificación con ISF 2. Eso significa que, en el primer CT, el núcleo de medición estaría saturado a 1.5 × 100 o 150 A, mientras que es el segundo CT. , el núcleo estará saturado a 2 × 100 o 200 A. Eso significa que cualquiera que sea la corriente primaria de ambos CT, la corriente secundaria no aumentará más después de 150 y 200 A de la corriente primaria de los CT respectivamente. Por lo tanto, la corriente secundaria máxima de los TC sería 1,5 y 2,0 A.
Como la corriente máxima que puede fluir a través del instrumento conectado al primer TC es de 1,5 A, que es menor que el valor máximo de corriente que puede fluir a través del instrumento conectado al segundo TC es decir, 2 A. Por lo tanto, la seguridad o protección de los instrumentos del primer TC es mejor que después.
Otro significado de ISF es que durante una gran falla eléctrica , la corriente de cortocircuito, fluye a través del primario del CT no afecta destructivamente, el instrumento de medición adjunto a él, ya que, la corriente secundaria del CT no se elevará por encima del valor del secundario nominal. corriente multiplicada por ISF.
Factor límite de precisión o ALF del transformador de corriente
Para transformadores de corriente de protección, la relación de precisión limita la corriente primaria a la corriente primaria nominal. Primero explicaremos, ¿qué es la corriente primaria de límite de precisión nominal?
En términos generales, este es el valor máximo de la corriente primaria, más allá del cual el núcleo del TC de protección o simplemente el núcleo de protección de un TC comienza a saturarse. El valor de la corriente primaria del límite de precisión nominal es siempre muchas veces mayor que el valor de la corriente primaria del límite del instrumento. En realidad, CT transforma la corriente de falla del sistema de energía eléctrica para el funcionamiento de los relés de protección.conectado al secundario de ese CT. Si el núcleo del TC se satura a un valor más bajo de la corriente primaria, como en el caso del TC de medición, la falla del sistema no se reflejará correctamente en el secundario, lo que puede causar que los relés permanezcan inoperativos incluso si el nivel de falla del sistema es lo suficientemente grande.
Es por eso que el núcleo del TC de protección está hecho de tal manera que el nivel de saturación de ese núcleo debe ser lo suficientemente alto. Pero todavía hay un límite porque es imposible hacer un núcleo magnético con un nivel de saturación infinitamente alto y, en segundo lugar, la razón más importante es que, aunque el cuidado de protección debe tener un alto nivel de saturación, debe limitarse hasta cierto nivel, de lo contrario, la transformación total. de corriente primaria durante una gran falla puede dañar gravemente los relés de protección.
Por lo tanto, de la explicación anterior se desprende claramente que la precisión nominal del límite de la corriente primaria no debe ser tan menor, que no ayudará en absoluto a que los relés funcionen; por otro lado, este valor no debe ser tan alto que pueda dañar los relés. Entonces, factor límite de precisión o ALF no debe tener el valor más cercano a la unidad y al mismo tiempo no debe ser tan alto como 100. Los valores estándar de ALF según IS-2705 son 5, 10, 15, 20 y 30.
Voltaje de punto de rodilla del transformador de corriente
Este es el significado del nivel de saturación de un núcleo de TC que se utiliza principalmente con fines de protección. La tensión sinusoidal de frecuencia nominal aplicada a los terminales secundarios del transformador de corriente, con otros devanados en circuito abierto, que cuando aumenta en un 10% hace que la corriente de salida aumente en un 50%. El núcleo CT está hecho de acero CRGO.
Tiene su nivel de saturación ganado.
La EMF inducida en los devanados secundarios del TC es
E 2 = 4.44φfT 2
Donde, f es la frecuencia del sistema, φ es el flujo magnético máximo en Wb. T 2 es el número de vueltas del devanado secundario. El flujo en el núcleo es producido por la corriente de excitación I e . Tenemos una relación no lineal entre la corriente de excitación y el flujo de magnetización. Después de cierto valor de la corriente de excitación, el flujo no aumentará más tan rápidamente con el aumento de la corriente de excitación. Esta curva de relación no lineal también se denomina curva B – H. Nuevamente a partir de la ecuación anterior, se encuentra que, el voltaje secundario de un transformador de corriente es directamente proporcional al flujoφ. Por lo tanto, se puede dibujar una curva típica a partir de esta relación entre el voltaje secundario y la corriente de excitación, como se muestra a continuación.
De la curva se desprende claramente que la relación lineal entre V y I e se mantiene desde el punto A y K. El punto ′ A ′ se conoce como ′ punto del tobillo ′ y el punto ′ K ′ se conoce como ′ Punto de rodilla ′.
En el esquema de protección diferencial y de falla a tierra restringida (REF) , la clase de precisión y el ALF del TC pueden no garantizar la confiabilidad de la operación. Se desea que los relés diferenciales y REF no se operen cuando ocurre una falla fuera del transformador protegido . Cuando ocurre cualquier falla fuera de la zona de protección diferencial, la corriente defectuosa fluye a través de los TC de ambos lados del transformador de energía eléctrica.. Tanto los TC de baja tensión como los de alta tensión tienen características de magnetización. Más allá del punto de inflexión, para un ligero aumento de la fem secundaria, se requiere un gran aumento de la corriente de excitación. Entonces, después de este punto de inflexión, la corriente de excitación de ambos transformadores de corriente será extremadamente alta, lo que puede causar un desajuste entre la corriente secundaria de los transformadores de corriente de BT y HV. Este fenómeno puede provocar un disparo inesperado del transformador de potencia. Por lo tanto, las características de magnetización de los CT de ambos lados de LV y HV deben ser las mismas, lo que significa que tienen el mismo voltaje de punto de inflexión V k , así como la misma corriente de excitación I e en V k / 2. Se puede decir nuevamente que, si tanto el voltaje del punto de inflexión del transformador de corriente como la característica de magnetización de los CT de ambos lados del transformador de potencia difieren, debe haber una falta de coincidencia en las altas corrientes de excitación de los CT durante la falla que finalmente causa el desequilibrio entre la corriente secundaria de ambos grupos de TC y disparos del transformador.
Entonces, para elegir CT para la protección diferencial del transformador , se debe considerar la clase PS del transformador de corriente en lugar de su clase de protección conveccional. PS significa protección especial que se define por la tensión de punto de inflexión del transformador de corriente V k y la corriente de excitación I e en V k / 2 .
¿Por qué no se debe mantener abierto el secundario de CT?
La corriente de carga del sistema de energía eléctrica siempre fluye a través del primario del transformador de corriente; independientemente de si el transformador de corriente está en circuito abierto o conectado a la carga en su secundario.
Si el secundario del TC está en circuito abierto, toda la corriente primaria se comportará como una corriente de excitación, que finalmente producirá un voltaje enorme. Cada transformador de corriente tiene su curva de magnetización no lineal ganada, por lo que el voltaje de circuito abierto secundario debe estar limitado por la saturación del núcleo. Si uno puede medir el voltaje rms a través de los terminales secundarios, obtendrá el valor que puede no parecer peligroso. Como la corriente primaria del TC es de naturaleza sinusoidal, se pone a cero 100 veces por segundo (como la frecuencia de la corriente es de 50 Hz). La tasa de cambio de flujo en cada cero de corriente no está limitada por la saturación y es realmente alta. Esto desarrolla picos o pulsos de voltaje extremadamente altos. Estos altos picos de voltaje pueden no medirse con un voltímetro convencional.. Pero estos altos picos de voltaje inducido pueden romper el aislamiento del TC y causar accidentes al personal. El pico de voltaje de circuito abierto real es difícil de medir con precisión debido a sus picos muy cortos. Es por eso que el secundario de TC no debe mantenerse abierto.
