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

4

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

6

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 :

8

VS ≈ ES

)( αω += tEsenu 22 XRZ += )cos(22 XR

Ra

+=ϕ

uRX

I

Corriente de cortocircuito:

9

−−−+=

− 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:

10

−−−+=

− 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:

15

Esquema electromagnético de un TT inductivo:

Rb ; Lb

Carga(Burden)

N1

N2

Ø

Ødp

Øds

ip

is

16

Circuito equivalente de un Inductivo:

17

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:

20

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

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 – 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