1. Transformador de corriente
2. Transformador de tensión
3. Interruptor de potencia
Los transformadores de corriente (TC) y lostransformadores de tensión (TT) constituyen elementosesenciales de los Sistemas de Protección, de modo quela exactitud con que reproduzcan la corriente primaria yla tensión primaria es determinante para lograr unaactuación adecuada del sistema de protección.
3
TC sin primario TC con una espira primaria
TC con varias espiras primarias
Normas :
IEC 60044 Instrument transformersIEC 60044-1 Current transformersIEC 60044-6 Requirements for protective current transformers for transient performanceIEEE Std C57.13 IEEE Standard Requirements for Instrument transformers
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Rb ; Lb
Carga(Burden)
N1
N2
Ø
Ødp
Øds
ip
is
5
iPN1-iSN2 = ØR
Esquema electromagnético de un TC :
ZS = RS + jXS
N1 N2 Z0 = jωL0
i’P
ipim = i’P - iS
Zb = Rb + jXb
ES
Ø
ES
ISRS
VSIS I’P
Im
ISXS
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Modelo circuital Diagrama fasorial
VS
L0 d (i’ P - is) = is(RS + Rb) + (LdS + Lb) d iS
dt dt
iS
Curva de magnetización de un núcleoferromagnético:
Comportamiento del flujo magnéticocreado en el Hierro en función de lafuerza magnemotriz para unaexcitación de corriente continua
FNI
BØV
Circuito ferromagnético sin magnetizar
Circuito ferromagnético totalmente magnetizado
Circuito ferromagnético totalmente magnetizado 7
NN
NerrnaTCS nI
I
PRV )( 2int +=
Ecuación aproximada para calcular la tensión de codo de saturación:
SV
ernoTCRint
NP
n
: Tensión de saturación
: Resistencia interna del TC
: Carga nominal del TC (Burden)
NI
: Factor límite de precisión
: Corriente nominal( 1 A ó 5 A)
Curva de saturación de un TC :
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VS ≈ ES
)( αω += tEsenu 22 XRZ += )cos(22 XR
Ra
+=ϕ
uRX
I
Corriente de cortocircuito:
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−−−+=
− tL
R
esentsenZ
EI )()( ϕαϕαω
t/s0.43 0.44 0.45 0.46 0.47 0.48 0.49 0.50 0.51 0.52
vC/kV
-100
-50
0
50
iC/kA
-1.0
-0.5
0.0
0.5
Caso real, falla bifásica BC a tierra en la L-1005, S.E. Quencoro, 18 de enero de 2007
Corriente de cortocircuito:
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−−−+=
− tL
R
F esentsenII )()( ϕαϕαω
El máximo flujo obtenido.
∫ −==−
tt
L
R
FB dtteiZNBAN0
)cos( ωφ
Nos interesa analizar en el momento más crítico, cuando se tiene mayor componente DC, en el
momento en que el transformador se inicia a saturar.
+= 1R
XiZN FBφ
ωABNR
XIZ mFB
21 =
+
En valores primarios.
−−−+=
− tL
R
FB esentseniZv )()( ϕαϕαω
reléTCB ZZZ +=Donde:
∫=t
vdtN0
φ
Curva de saturación:
11
−−=
−tsene
R
LiZ
tL
R
FB ω)1(
ωANBm=
Condición para evitar saturación, expresión con corriente secundaria.
Para evitar problemas de saturación.
mS BB ≥
+≥ 1R
XiZANB FBS ω
+≥ 12
R
XIZABN FBS ω
Condición para evitar saturación, expresión con corriente primaria.
Curva de saturación:
12
La saturación en un transformador de corriente es un problema para el sistema de protección. Para la función diferencial de corriente se debe tener un algoritmo adecuado para detectar una saturación y evitar su actuación.
Saturación:
13
Saturación:
14
Tipos:
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Esquema electromagnético de un TT inductivo:
Rb ; Lb
Carga(Burden)
N1
N2
Ø
Ødp
Øds
ip
is
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Circuito equivalente de un Inductivo:
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ZS = RS + jXS
NP NSjωL0
i’P
ipie = i’P - iS
Zb = Rb + jXb
ES
Modelo circuital
VS
Z’P = R’P + jXp`
Rm
ES
ISRS
VSIS
Ie
ISXS
Diagrama fasorial
I’P
V’ P
V’PI’PR’P
I’PX’P
Im
Circuito básico de un TT capacitivo:
18
N2
ip Modelo circuital
VS
C1
C2 V’SV1
VC1
I1
IC1
I’2 I2
Zb = Rb + jXb
Circuito básico de un TT capacitivo:
19ip
N2Zb
Modelo circuital
NVS
C1
C2 V’SV1
VC1
I1
IC1
I’2 = I2/N RP + jXP
IC1
I1
α
V1
VC1
NVS
I’2
RPI’2 XPI’2
V’S
Circuito básico de un TT capacitivo:
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N1N2
ip
Zb = Rb + jXb
Modelo circuital
VS
L
C1
C2 VCVP VT
Xeq = XC2
1 + XC2/XC1
VP/VS = N(1+XC1/XC2)
= N(1+C2/C1)
Como : XC2 << XC1
Xeq ≈ XC2
Para disminuir el error por ángulo
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Medio de extinción del arco que se forma en la cámara de
extinción, debido a la apertura o cierre con corriente de carga o de
falla, pueden ser:• Aceite• Aire comprimido• SF6• Vacío(media tensión)
Tiempo de operación : alrededor de 40 o 50 ms.
Secuencia de maniobra:
O-0,3 seg – CO – 3 min – COLo anterior significa que el interruptor puede abrir el circuito, cerrar alos 0,3 segundos y en caso de recierre en falla debe esperar 3minutos para intentar de nuevo la maniobra de cierre.CO-15 s -CO