1. Transformador de corriente 2. Transformador de tensión 3. Interruptor de potencia

1. Transformador de corriente

2. Transformador de tensión

3. Interruptor de potencia

Los transformadores de corriente (TC) y los transformadores de tensión (TT) constituyen elementos esenciales de los Sistemas de Protección, de modo que la exactitud con que reproduzcan la corriente primaria y la tensión primaria es determinante para lograr una actuación adecuada del sistema de protección.

3

TC sin primario

TC con una espira primaria

TC con varias espiras primarias

Normas:

IEC 60044 Instrument transformers IEC 60044-1 Current transformers

IEC 60044-6 Requirements for protective current transformers for transient performance IEEE Std C57.13 IEEE Standard Requirements for Instrument transformers

4

R

; L

Carga (Burden)

N

N

Ø

Ø

Ø

i

i

5

i _P N ₁ -i _S N ₂ = Ø R

Esquema electromagnético de un TC:

Z_S = R_S + jX_S

N₁ N₂ Z₀ = jωL₀ i’_P

i

i_m = i’_P - i_S

Z_b = R_b + jX_b

E

Ø E

I

R

V

I

I’

I

I

X

6 Modelo circuital

Diagrama fasorial

V

L

d (i’

- i

) = i

(R

+ R

) + (L

+ L

) d i

dt dt

i_S

Curva de magnetización de un núcleo ferromagnético:

Comportamiento del flujo magnético creado en el Hierro en función de la fuerza magnemotriz para una excitación de corriente continua

F NI B

Ø V

Circuito ferromagnético sin magnetizar

Circuito ferromagnético totalmente magnetizado

Circuito ferromagnético

totalmente magnetizado 7

N N

N errnaTC

S

nI

I R P

V = (

+

)

Ecuación aproximada para calcular la tensión de codo de saturación:

VS ernoTC

R_int

P

n

: Tensión de saturación : Resistencia interna del TC : Carga nominal del TC (Burden)

I

: Factor límite de precisión : Corriente nominal( 1 A ó 5 A)

Curva de saturación de un TC:

8

V

≈ E

) ( ω + α

= Esen t

u Z = R

+ X

^cos(

⁾

X R

a R

= + ϕ

u

R X

I

Corriente de cortocircuito:

9

 

 



 + − − −

= sen t sen e

Z

I E ( ω α ϕ ) ( α ϕ )

0.43 0.44 0.45 0.46 0.47 0.48 0.49 0.50 0.51 0.52

t/s

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:

10

 

 



 + − − −

= I

sen t sen e

I ( ω α ϕ ) ( α ϕ )

El máximo flujo obtenido.

∫ ⁻

=

= NBA

Z

i

e

t dt N

0

) cos

( ω

φ

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.



 +

= 1

R i X Z N

φ

ω

I X

Z_{B F} 1 = ² _m

 +

En valores primarios.

 

 



 + − − −

= Z

i

sen t sen e

v ( ω α ϕ ) ( α ϕ )

relé TC

B

Z Z

Z = +

Donde:

∫

=

t

vdt N

0

φ

Curva de saturación:

11

 

 



 − −

= e

sen t

R i L

Z

R F

B

^{( 1 )} ω

ω

=

Condición para evitar saturación, expresión con corriente secundaria.

Para evitar problemas de saturación.

m

S

B

B ≥

 

  +

≥ 1

R i X Z A

NB

ω



 +

≥ 1

2

R I X Z A

B

N _S

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:

15

Esquema electromagnético de un TT inductivo:

R

; L

Carga (Burden)

N

N

Ø

Ø

Ø

i

i

16

Circuito equivalente de un Inductivo:

17 Z_S = R_S + jX_S

N_P N_S jωL₀

i’_P

i

i_e= i’_P - i_S

Z_b = R_b + jX_b

E

Modelo circuital

V

Z’_P = R’_P + jX_p`

R_m

E

I_SR_S

V

I

I

I_SX_S

Diagrama fasorial

I’

V’

V’

I’_PR’_P I’_PX’_P

I

Circuito básico de un TT capacitivo:

18 N₂

i

V

C₁

C₂

V’

V

V

I₁

I_C1

I’₂ I₂

Z_b= R_b + jX_b

Circuito básico de un TT capacitivo:

i

N²Z_b

Modelo circuital N

V

C₁

C₂

V’

V

V

I₁

I_C1

I’₂ = I₂/N

R_P + jX_P

I_C1

I₁

α

V₁ V_C1

NV_S

I’₂

R_PI’₂

X_PI’₂

V’_S

Circuito básico de un TT capacitivo:

20 N₁ N₂

i

Z_b= R_b + jX_b

Modelo circuital

V

L C₁

C₂

V

V

V

X _eq = X _C2

1 + X _C2 /X _C1

V _P /V _S = N(1+X _C1 /X _C2 )

= N(1+C ₂ /C ₁ ) Como : X _C2 << X _C1

Xeq ≈ X _C2

Para disminuir el error por ángulo

22

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 – CO

Lo anterior significa que el interruptor puede abrir el circuito, cerrar a los 0,3 segundos y en caso de recierre en falla debe esperar 3 minutos para intentar de nuevo la maniobra de cierre.

CO-15 s -CO