¿Puedo usar el mismo transformador de corriente (TC) interior para la medición de energía y la protección de relés? | Perspectivas de EcoNewlink

1) ¿Puedo conectar de manera legal y segura un TC interior secundario tanto a un medidor de ingresos como a un relé de protección, y qué medidas de cableado/protección se requieren?

Respuesta corta: no conecte simplemente un secundario de TC en paralelo para alimentar un medidor y un relé. Conectar secundarios de TC en paralelo o compartir un devanado secundario entre la medición y la protección sin que el TC esté diseñado específicamente para tal fin puede generar errores de medición, mal funcionamiento del relé de protección y altas tensiones peligrosas en los devanados en circuito abierto. Las normas (IEC 61869-2 e IEEE C57.13) y las mejores prácticas exigen devanados secundarios con aislamiento independiente (TC de doble secundario), TC separados o un TC combinado diseñado por el fabricante y apto para ambas funciones.

Medidas clave de seguridad/cableado:

• Nunca abra el circuito secundario de un TC bajo excitación primaria. Si un fusible secundario se abre, el primario del TC generará una tensión secundaria peligrosamente alta.
• Si necesita alimentar un medidor y un relé desde un TC, utilice un TC con devanados secundarios dobles aislados, fabricado para tal fin. Cada devanado debe estar dedicado, con los fusibles y la carga limitados correspondientes a su dispositivo.
• No conecte en paralelo los devanados secundarios a menos que el TC y el proveedor lo permitan explícitamente; la conexión en paralelo provoca desajustes, calentamiento y errores de relación incorrecta.
• Siga las prácticas de cableado: corte los cables secundarios, utilice conexión equipotencial e instale enlaces de cortocircuito secundarios del TC cuando el instrumento se desconecte para realizar tareas de mantenimiento.

Implicación práctica para los compradores: especifique si necesita secundarios duales, enumere las cargas (VA del medidor, VA del relé) y los fusibles de protección, y solicite documentación de fábrica que demuestre que el CT está diseñado para alimentar ambos circuitos de manera segura.

2) ¿Qué clase de precisión de TC y especificaciones de carga son necesarias si quiero que un solo TC interior sirva tanto para medición de energía como para protección de relé?

La medición y la protección tienen diferentes requisitos de precisión y carga. La medición de ingresos suele exigir una alta precisión con corrientes normales (ejemplos: clase 0.1, 0.2, 0.5 o IEC 0.2S, 0.5S), con cargas nominales bajas (1-5 VA, común para medidores analógicos o medidores electrónicos diseñados para TC). Los TC de protección requieren una precisión específica con corrientes secundarias altas (expresadas como clase de protección 5P10, 5P20, 10P10, etc., o factor límite de precisión (FLP) en términos IEC) y deben mantener la precisión de la relación durante corrientes de falla sin saturarse.

Si pretende que un CT preste servicio a ambos, el CT deberá:

• Construirse con devanados secundarios separados: un devanado con una clase de precisión de medición y clasificación de carga baja, el otro devanado como devanado de protección con las características ALF y de punto de inflexión requeridas; o
• Sea un TC de clase combinada que el fabricante certifique para ambos propósitos (por ejemplo, un TC especificado 0,2/5P10 o similar) y cuyos certificados de prueba demuestren tanto la precisión de medición a cargas nominales como la precisión de protección hasta el ALF especificado.

Al especificar, proporcione al proveedor cifras específicas: potencia primaria (p. ej., 400 A), secundaria (1 A o 5 A), clase de precisión de medición y carga (p. ej., 0,5 a 5 VA), clase de protección y ALF (p. ej., 5P10 o ALF 10), y la carga secundaria prevista del cableado (VA del relé + VA del cable). Si la carga del relé aumenta el total de VA por encima de la carga de diseño de la medición, la precisión de la medición se verá afectada.

3) ¿Cómo afectan el voltaje del punto de inflexión del TC y la curva de excitación al rendimiento del relé durante corrientes de falla altas cuando se utiliza el mismo TC para medición y protección?

La tensión de punto de inflexión (Uk) y la curva de excitación (magnetización) describen cuándo el núcleo de un TC comienza a saturarse. En los TC de protección que suministran altas corrientes de falla a los relés, una tensión de punto de inflexión alta significa que el TC no se saturará bajo las tensiones transitorias inducidas por las altas corrientes primarias, por lo que el relé recibe información precisa de la corriente secundaria durante la falla.

Por qué esto es importante al compartir un TC: un núcleo de medición optimizado para un funcionamiento de baja carga y alta precisión a corrientes normales suele tener un punto de inflexión mucho menor y una capacidad de excitación limitada. Si se espera que ese mismo devanado alimente un relé de protección durante corrientes de falla altas, el TC puede saturarse prematuramente, lo que provoca que el relé subestime las corrientes de falla o presente formas de onda secundarias distorsionadas, lo que podría provocar que no dispare rápidamente o que no dispare en absoluto.

Consejo de adquisición: Para aplicaciones de protección, especifique Uk y solicite al fabricante la curva de excitación real (curva de magnetización) y las pruebas de ALF, según la norma IEC 61869-2. Asegúrese de que Uk y ALF del TC cumplan con los requisitos de entrada del fabricante del relé y la corriente de falla máxima prevista del sistema. Si los relés requieren TC con un punto de inflexión alto (por ejemplo, al usar protección de distancia o diferencial), no utilice un TC de solo medición.

4) Si utilizo un TC con secundarios duales para medición y protección, ¿qué certificados de prueba y pruebas de fábrica debo solicitar al fabricante?

Al adquirir transformadores de corriente diseñados para alimentar tanto la medición como la protección mediante devanados secundarios dobles, debe solicitar documentación detallada de pruebas de fábrica para demostrar que ambos devanados funcionan según sus especificaciones. Como mínimo, solicite:

• Informes de pruebas de tipo y pruebas de rutina rastreables hasta el pedido, que muestran errores de relación y desplazamiento de fase en corrientes y cargas específicas (incluida la carga combinada del cableado del medidor y el relé).
• Curva de excitación (magnetización) para el devanado de protección y voltaje de punto de inflexión calculado (Uk) según pruebas IEC 61869-2 o IEEE.
• Factor límite de precisión (ALF) o prueba de clase de protección que muestra un error de relación en múltiplos altos de In (por ejemplo, hasta 10× o 20× In según la especificación).
• Clasificación térmica de corta duración (Ith y duración, p. ej., kA durante 1 s) y valores de resistencia dinámica/pico (Icw) adecuados al nivel de falla de su equipo de conmutación.
• Pruebas de aislamiento: pruebas de resistencia a frecuencias industriales y de impulsos si es necesario para el nivel de coordinación del aislamiento interior de su tablero de distribución.
• Comprobaciones de resistencia y polaridad del bobinado y calibración/certificado que demuestra trazabilidad según normas nacionales.

Solicite pruebas presenciales en fábrica o informes de terceros si los transformadores de corriente son cruciales para la generación de ingresos y la protección. Exija al proveedor que declare su conformidad con la norma IEC 61869-2 (transformadores de corriente) y, cuando corresponda, con la norma IEEE C57.13.

5) ¿Cuáles son los modos de falla de campo prácticos y los riesgos de seguridad que se observan cuando los operadores intentan usar un TC interior tanto para medición como para protección?

Los fallos y riesgos prácticos más comunes incluyen:

• Saturación del TC bajo corrientes de falla que provoca el no funcionamiento del relé o su disparo retardado (un peligro para la protección).
• Precisión de medición degradada debido a una carga excesiva de los circuitos de relé o carga paralela: esto genera pérdida de ingresos o facturas no conformes.
• Alto voltaje en el secundario del TC abierto si se funde un fusible del lado del medidor o se quita un medidor mientras el primario está energizado: esto representa un peligro de electrocución y de aislamiento del equipo.
• Sobrecalentamiento térmico cuando los devanados secundarios del TC soportan cargas desequilibradas o inesperadas de varios dispositivos; esto puede reducir la vida útil del TC o provocar daños mecánicos.
• Interferencia y error de medición debido a cables secundarios largos y mala conexión a tierra que afectan el rendimiento del medidor y del relé.

Mitigación en campo: utilice devanados aislados separados o dobles, asegure los esquemas de fusibles secundarios con enclavamientos (que impiden que los TC se energicen mientras los secundarios están abiertos), cortocircuite los bloques de terminales para mantenimiento y asegúrese de que los tramos secundarios estén cortocircuitados y debidamente protegidos. La capacitación y los procedimientos son tan importantes como el hardware.

6) ¿Existen TC combinados aprobados por la industria diseñados para ambas funciones? ¿Y cómo puedo especificar uno para la compra de equipos de conmutación para interiores?

Sí, los fabricantes ofrecen TC combinados o de doble propósito, así como TC con secundarios aislados dobles, diseñados específicamente para cumplir con los requisitos de medición y protección. Estos pueden etiquetarse con clases combinadas (por ejemplo, precisión de medición más clasificación de protección ALF) o entregarse como TC de múltiples devanados. Sin embargo, no todos los TC comercializados como combinados cumplen ambas funciones en todos los sistemas; la especificación es esencial.

Cómo especificar:

1. Comience con las entradas del sistema: enumere la clasificación primaria (por ejemplo, 800 A), la clasificación secundaria requerida (1 A frente a 5 A), la posible corriente de cortocircuito en la ubicación del TC y los requisitos de entrada del relé.
2. Definir las necesidades de medición: clase de precisión de ingresos (por ejemplo, 0,2S) y carga máxima permitida (VA) a la corriente nominal.
3. Definir las necesidades de protección: clase de protección (por ejemplo, 5P10 o ALF 10), voltaje de punto de rodilla requerido (Uk) si se utilizan relés que requieren un punto de rodilla alto y clasificación térmica de corto plazo (Ith) que coincida con el nivel de falla.
4. Solicite bobinados secundarios dobles si los medidores y relés deben estar aislados. Especifique si las salidas secundarias deben ser de 1 A o 5 A (1 A es cada vez más común en los medidores electrónicos de energía, pero confirme la compatibilidad con los relés).
5. Solicite informes de pruebas IEC 61869-2 completos, tablas de relación y desplazamiento de fase, curvas de excitación, datos de resistencia de corta duración, pruebas de aislamiento y un certificado de calibración trazable a un laboratorio de metrología nacional.
6. Especifique las características mecánicas para el montaje en interiores (tipo de barra colectora, tamaño de la ventana, disposición de los terminales, clasificación IP para instalaciones en interiores) y las condiciones ambientales (temperatura ambiente, altitud).

Cláusula de adquisición útil: El TC deberá estar probado y certificado según la norma IEC 61869-2. El TC deberá tener dos devanados secundarios aislados: el devanado A para medición de ingresos de clase 0,5 con una carga de X VA; el devanado B para protección que cumple con 5P10 con ALF = 10 y punto de inflexión Uk ≥ Y V. La clasificación térmica de corta duración Ith ≥ la corriente de falla prevista durante 1 s. Se requieren los informes de pruebas de fábrica y el certificado de calibración con el envío. Reemplace X e Y con los números específicos del sistema.

Resumen final: ventajas de la correcta aplicación y selección de la TC:La selección correcta de transformadores de corriente independientes o de un transformador de corriente combinado/doble secundario certificado por el fabricante evita errores de medición, garantiza un funcionamiento fiable del relé en condiciones de fallo, reduce los riesgos de seguridad (tensiones de circuito abierto) y contribuye al cumplimiento de las normas de ingresos y protección. La correcta especificación y documentación de pruebas (cumplimiento de IEC 61869-2 / IEEE C57.13, curvas de excitación, ALF, Ith, pruebas de aislamiento) son esenciales para instalaciones seguras, precisas y certificables.

Para obtener una cotización personalizada y ayuda para especificar TC de interior que satisfagan las necesidades de medición y protección, contáctenos en www.econewlink.com o envíe un correo electrónico a nali@newlink.ltd.