Prueba de relación de transformador de corriente: métodos, errores y guía de lista de verificación de campo

Cada esquema de protección y medición comienza con un número en una placa de identificación. Un transformador de corriente 1000/5 promete una transformación de veinte a uno, y todo el estudio de coordinación de relés se basa en esa promesa. Una prueba de relación de transformador de corriente es simplemente el momento de la verdad: aplica una corriente o voltaje conocido a un devanado, mide lo que sale del otro y compara el resultado con la placa de identificación. Bien hecho, confirma que el CT, su cableado y sus circuitos secundarios están en buen estado. Si se hace sin cuidado, una relación incorrecta puede permanecer silenciosa en el sistema hasta el día en que llegue una corriente de falla y el relé no funcione o se dispare cuando no debería.

Lo que realmente confirma una prueba de relación de transformador de corriente

En esencia, un transformador de corriente se comporta como cualquier otro transformador: el número de vueltas entre el primario y el secundario establece la relación entre los dos devanados. Debido a que el primario es efectivamente una sola vuelta, o una pequeña cantidad de vueltas, que transporta toda la corriente de línea, el secundario entrega una copia reducida, convencionalmente 5 A o 1 A a la corriente primaria nominal. La prueba de razón verifica dos cosas a la vez. Primero, que la relación de vueltas es la que dice la placa de identificación. En segundo lugar, que el circuito magnético aún se comporte lo suficientemente bien con la corriente de prueba para producir una salida limpia y mensurable.

Los ingenieros suelen realizar esta prueba por una de tres razones. Durante la puesta en servicio de una nueva subestación, se debe probar cada CT antes de habilitar la protección. Durante el mantenimiento de rutina, una variación en la relación medida indica vueltas en cortocircuito, conexiones de terminales sueltas o humedad en el aislamiento. Y durante la resolución de problemas, cuando un relé ha funcionado mal o un medidor ha registrado energía que no cuadra.

Cualquiera sea el motivo, la prueba necesita un punto de referencia. La relación nominal es la cifra de la placa de identificación, por ejemplo 400/5 o 1000/5. La proporción medida es lo que realmente inyecta y observa. La diferencia entre ellos, expresada como porcentaje, es la relación de error que decide si el CT todavía es apto para su clase de precisión.

Dos métodos probados en el tiempo: inyección primaria y voltaje secundario

En la práctica existen dos enfoques principales, además de un tercero que automatiza ambos.

Inyección de corriente primaria

Una fuente de alta corriente inyecta una corriente conocida en el devanado primario mientras la salida se lee en el secundario. La relación es simplemente la corriente primaria inyectada dividida por la corriente secundaria medida. Esta es la prueba más convincente cuando desea probar todo el circuito, porque el cableado, los terminales y los enlaces de cortocircuito están todos dentro del circuito de medición. Tenga cuidado con la saturación: si inyecta muy por debajo de la corriente nominal, la relación medida puede variar ligeramente, así que mantenga la inyección dentro de una banda sensible de la clasificación del CT o acepte una extrapolación modesta.

Método de voltaje secundario

Se aplica una tensión alterna baja al devanado primario y la tensión inducida se mide en el secundario. La relación de voltaje sigue la relación de vueltas, por lo que no se necesita una corriente intensa para obtener una cifra de relación rápida y limpia. Es una excelente verificación de banco y un método de campo conveniente cuando no se puede abrir el circuito primario o no se dispone de un equipo de alta corriente. Sin embargo, el secundario nunca debe dejarse abierto, porque pueden aparecer voltajes peligrosos a través de los terminales.

Los analizadores CT automáticos modernos combinan estas comprobaciones en una sola pasada y calculan la relación, la polaridad, el punto de inflexión de excitación y la carga secundaria de acuerdo con IEC 61869-2 o IEEE C57.13, lo que ahorra un tiempo considerable en una apretada agenda de puesta en servicio.

Fuentes de error que distorsionan la lectura

Cuando una lectura de relación no coincide con la placa de identificación, hay varios culpables comunes que vale la pena descartar antes de condenar el CT.

• Carga secundaria - Los relés, medidores, bloques de terminales y cableado consumen corriente y una carga excesiva empuja el punto de operación hacia arriba en la curva de error.
• Corriente de excitación - la rama magnetizante introduce error en todos los métodos y se vuelve más visible muy por debajo de la corriente primaria nominal.
• Campos magnéticos perdidos - Las pinzas amperimétricas colocadas cerca de cables de inyección pesados pueden captar campos del camino de retorno y de los conductores cercanos.
• Cables de prueba - Los cables de tamaño insuficiente o excesivamente largos añaden una caída de tensión, lo que es más importante en el método de tensión.
• remanencia - el magnetismo residual dejado por una prueba previa de alta corriente o CC polariza el núcleo y cambia la lectura.
• Resistencia de contacto - Un único terminal secundario suelto puede producir un error mucho mayor de lo que sugiere su apariencia.

Interpretación del resultado: error de relación, clase y polaridad

La aritmética es sencilla: el error de relación en porcentaje es igual a la relación medida menos la relación nominal, dividido por la relación nominal, multiplicado por cien. Para los núcleos de medición, normalmente es aceptable una desviación de aproximadamente más o menos 0,5 por ciento, mientras que una unidad de clase 0,2 exige un control más estricto. Los núcleos de protección toleran una desviación de relación más amplia, pero aun así deben superar su característica de excitación. Una regla práctica de campo es que cualquier valor superior al 1 por ciento merece investigación, y cualquier valor superior al 5 por ciento generalmente indica giros en cortocircuito, cableado incorrecto o una derivación que no coincide con el dibujo.

La proporción es sólo un elemento de la lista. La polaridad, la curva de excitación o saturación, la resistencia de aislamiento, la resistencia del devanado y la carga secundaria forman en conjunto el conjunto completo de puesta en servicio del CT, razón por la cual un equipo de prueba moderno los ejecuta en secuencia. Mención especial merece la polaridad: si se invierten S1 y S2, un relé diferencial verá una corriente que no existe y podrá funcionar sin ningún fallo presente.

Cómo encajan las pruebas de relación en equipos de distribución completos

Una prueba de proporción rara vez ocurre de forma aislada. Tiene lugar dentro de un cubículo de aparamenta, en una subestación tipo caja o al lado de un transformador de distribución, donde los circuitos secundarios se comparten y la carga es la suma de cada carga conectada. Esa realidad determina la forma en que se deben ensamblar y probar los equipos completos. Un transformador de distribución con cambio de tomas en carga sumergido en aceite, por ejemplo, lleva sus propios transformadores de corriente con bushings y su propio dispositivo de protección, y los métodos utilizados para verificar esos CT son idénticos a los utilizados para unidades independientes en un cubículo.

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Si el CT funciona con equipos sumergidos en aceite, tiene sentido incluir la prueba eléctrica en un plan de revisión más amplio: el análisis de aceite, la inspección de juntas, los registros de tendencias y la nueva verificación de protección pertenecen todos a la misma ventana de interrupción, exactamente como se describe en estos notas de mantenimiento del transformador sumergido en aceite .

La misma lógica se aplica a los equipos aislados en aire. Un transformador de distribución de tipo seco que alimenta una carga comercial o industrial generalmente está protegido por CT cuya relación, clase y carga se eligieron para coincidir con el relé aguas abajo, por lo que verificar la relación en la puesta en servicio protege la inversión en todo el conjunto.

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En el punto donde realmente se encuentra el CT, el cuadro de media tensión decide qué tan accesible será para futuras pruebas. Los cubículos diseñados con compartimentos CT adecuados y terminales secundarios claramente etiquetados hacen que la verificación de rutina sea un trabajo corto y seguro en lugar de una parada de un día completo.

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Una lista de verificación práctica de campo

1. Trabajar desde la placa de identificación y el último informe de prueba; tenga en cuenta la relación nominal, la clase de precisión y la carga nominal.
2. Aísle el CT, abra el primario cuando sea posible y confirme que el secundario esté en cortocircuito o conectado a una carga conocida.
3. Registre las condiciones ambientales, especialmente la temperatura y la humedad, antes de cualquier medición.
4. Inyecte a un nivel suficientemente alto para evitar el extremo inferior de la curva de error y repita en dos o tres puntos.
5. Lea la salida secundaria con un instrumento adecuado al valor esperado en lugar de depender de una lectura de pinza.
6. Compare la relación medida con la placa de identificación y registre la desviación porcentual.
7. Verificar la polaridad en la misma sesión, mediante un pulso DC o la función analizador.
8. Restaure el circuito secundario, elimine los enlaces de cortocircuito e ingrese el resultado en el historial de activos.

Una prueba de relación de transformador de corriente lleva menos tiempo que casi cualquier otra tarea en un programa de puesta en servicio, pero está presente en cada decisión que el sistema de protección tomará posteriormente. Confirmar la relación, la polaridad y la carga significa que el relé ve la corriente de la manera prevista por el diseño. Saltarlo deja un compromiso que permanece invisible hasta el día que más importa.