Transformadores de Corriente 

Concepto:

Es un equipo diseñado para proveer la corriente adecuada a los aparatos de medición y/o protección, en el cual la corriente secundaria es proporcional a la corriente primaria y desfasada respecto a ella un ángulo cercano a cero, en las condiciones normales de uso.

 

El primario de dicho transformador está conectado en serie con el circuito que se desea controlar, en tanto que el secundario está conectado a los circuitos de corriente de uno o varios aparatos de medición, relevadores o aparatos análogos, conectados en serie.

Los factores que determinan la selección de los transformadores de corriente son:

1. Normatividad al que deben ser especificados y construidos, esto depende de varios factores como son el lugar donde serán

    instalados, los requerimientos del cliente y los estándares existentes.

    

    A continuación, presentamos algunas Normas aplicables y vigentes:

     IEEE Std. C37.110-2007, IEEE Std. C57.13-2008, IEEE Std. C57.13.1-2006, IEC 60044-1, IEC 60044-2

2. Tipo de transformador de Corriente en base a la aplicación que este tendrá; a continuación se encuentra un listado de TCs de

    acuerdo a su construcción y sus principales aplicaciones

  • Tipo primario devanado: Se utiliza en todo tipo de instalación y en tensiones hasta 765 kV.

  • Tipo barra: Se utiliza en todo tipo de instalación y en tensiones hasta 765 kV.

  • Tipo Boquilla: Estos transformadores son integrados a equipos de potencia como son los transformadores o interruptores, se utilizan principalmente para alimentar los equipos de protección. Se utilizan generalmente en altas tensiones. 

  • Tipo Ventana: Normalmente se utilizan en las salidas de circuitos o líneas, es decir en barras de tableros y de subestaciones con tensiones no mayores a 13.8 kV.

3. Tipo de instalación, depende básicamente del lugar en donde será instalado el equipo, estos pueden ser de uso interior o

    exterior.

       

    Cabe destacar que por razones de economía, en  instalaciones de baja y media tensión, hasta 25 kV, son diseñadas para uso 

    en interiores. Las instalaciones de tipo exteriores son de tensiones desde 34.5 KV a 400 kV, salvo en los casos donde, por   

    condiciones particulares se hacen instalaciones interiores para tensiones hasta 230 kV.


4. Altitud sobre el nivel del mar

 

    Para los transformadores que operan a altitudes mayores a 1000 m.s.n.m. que no se encuentran
    expuesto a altas temperaturas, el valor de la corriente nominal se ve decrementado en un 0.3% por cada 100 metros de altura

    en exceso de 1000 m.s.n.m

5. Temperatura ambiente


    De acuerdo a la norma IEEE C57.13 la temperatura ambiente promedio de diseño puede ser de 30°C, en este caso el aire no   

    debe superar los 40°C y la temperatura promedio en 24 horas no debe ser mayor a 30°C. La temperatura ambiente mínima de

    diseño es de 30°C.

 
    Los TC’s también pueden ser diseñados para operar a una temperatura ambiente promedio de 55°C y una temperatura ambiente
    máxima de 65°C. La corriente nominal y la corriente térmica continua deben ajustarse para temperaturas ambiente promedio por 

    arriba de 30°C utilizando la Tabla 1 de la IEEE C57.13.

6. Valor de Corriente Nominal Primaria


    Se recomienda seleccionar la corriente nominal en el primario del transformador a un valor entre un 20% y 40% mayor que la
    corriente estimada de operación, con lo que se obtiene una mayor resolución o rango en los equipos de medición e

    instrumentación.

 

7. Corriente Nominal Térmica Continua

 

    Es la corriente que puede circular continuamente en el devanado primario del transformador sin exceder el límite de elevación de

    temperatura en el primario especificado de temperatura ambiente. Normalmente es igual a la corriente nominal, a menos que se       indique lo contrario, se podrá aplicar un valor de corriente térmica continua mayor al nominal aplicando el Factor de Corriente
    Térmica Continua, los valores normalizados para el factor a aplicar a la corriente térmica continua se encuentran en el punto 6.5

    de la IEEE C57.13 y son: 1.0, 1.33, 1.5, 2.0, 3.0 y 4.0.

8. Valor de Corriente Nominal Secundaria

 

    El valor de la Corriente Nominal en el secundario normalmente es siempre de 5 A en el mercado americano, mientras que bajo
    normatividad IEC se utiliza 1 A. Actualmente los equipos modernos de protección y medición tienen cargas muy bajas por lo que
    es suficiente utilizar 1 A en el secundario, con lo que se disminuye la sección de los cables de los devanados y por lo tanto el   

    tamaño del transformador se reduce.

9. Carga Nominal 


    Conocida como “burden” está en función de la utilización a que se destina el equipo, deberá seleccionarse en base al valor de la

    suma de las impedancias que representan los aparatos y conductores conectados al secundario del transformador de corriente.

    La carga nominal del TC debe ser mayor a la suma de impedancias, ya que si este es menor afectaría en la precisión del equipo 

    

10. Clase de Precisión 


    La clase de precisión en los transformadores de corriente dependerá de la aplicación, ya sea medición o protección, a

    continuación se explican ambos casos:

    Para Medición: 

  
    Un TC para medición será seleccionada de acuerdo a los instrumentos a los que dará servicio, es decir, el valor de precisión del TC

    deberá ser similar al de los instrumentos conectados.

    La precisión para un transformador de corriente utilizado para medición debe ser especificada para cada valor de burden.   

    La precisión puede ser especificada de dos formas:


    Para un valor máximo de burden estándar que aplica para todos los valores burden por debajo de este, por ejemplo un TC con
    precisión 0.3 para un burden B-0.5, puede utilizarse también para los valores de burden de B-0.2 y B-0.1.

    Para un valor específico  de burden estándar, por ejemplo un TC con una precisión 0.3 @ B-0.5, la precisión sólo está garantizada

    para este valor de burden.  

    Bajo la normatividad IEC60044-1, los valores estándar para la precisión de un transformador de corriente utilizado para medición

    y sus aplicaciones típicas son:

    0.1     Instrumentos de laboratorio

    0.2     Alimentación a wathorimetros de medición y facturación de energía, aplicaciones industriales

    0.2s   Alimentación a wathorimetros de medición y facturación de energía. Aplicaciones especiales.

    0.5     Alimentación a wathorimetros de medición y facturación de energía, aplicaciones de uso general

    0.5s   Alimentación a wathorimetros de medición y facturación de energía, aplicaciones especiales.

    1       Mediciones para aplicaciones industriales

    3       Instrumentos

    5       Instrumentos

    Para Protección:

   
    Son utilizados para aplicaciones en circuitos de protección y relevadores, se designan de acuerdo a la IEEE C57.13 con las letras

    C, T o X las cuales describen las características de relevadores.

    La letra C indica que es para protección, y por lo general del tipo ventana.

    La letra T significa que la relación se puede determinar por pruebas y generalmente es aplicable al tipo devanado.
    La clase X es cuando el TC es especificado por el usuario para que la excitación en el secundario cumpla con requerimientos

    especiales.

 
    La clase de precisión para un transformador de protección clases C y T se complementa con la tensión en las terminales del

    secundario (VB) para el cual el TC es capaz de proporcionar 20 veces la corriente nominal del secundario (IST) sin exceder el 10%

    de error en la relación de transformación.


    Por ejemplo un transformador C200 es aquel que puede dar un voltaje de 200 V en las terminales del secundario sin exceder el
   10% de error para 20 veces la corriente nominal, esto es: 20 x 5A=100 A; el burden para que se cumpla estas condiciones estará
   dado por VB /(ISTx20) por lo tanto el burden para un C200 será: 200 V/(5 A x 20)= 2 Ω

   Bajo la normatividad IEC60044-1, la clase de precisión esta dado por el máximo porcentaje de error permitido para el valor

   nominal de la corriente primaria, se designa por la clase de precisión seguido de la letra “P”, que significa protección; los valores

   estándar para la precisión de un transformador de corriente utilizado para protección son 5P y 10P.

    El dato de placa de los transformadores de corriente para protección deberá aparecer con su correspondiente valor de burden,

    seguido de la clase de precisión y al final, si se requiere, el factor límite de precisión, por ejemplo:

 

                                                                                   15 VA clase 5P20       


    Esto significa, si la intensidad primaria es veinte veces mayor que la intensidad nominal, el error de la intensidad secundaria no es

    superior al 5%. (Rivera, 2014) {1}

      {1} Rivera, W. O. (2014). Selección y Especificación de Transformadores de Corriente y Potencial en Instalaciones Eléctricas Industriales. México.