Cómo la magnetización del núcleo provoca falsos disparos del relé

Introducción

Entre los modos de fallo que hacen que los relés de protección funcionen incorrectamente en los sistemas de media tensión de las plantas industriales, la remanencia del núcleo - el flujo magnético residual que permanece bloqueado en el núcleo de hierro de un transformador de corriente después de que la corriente primaria haya cesado - es el más sistemáticamente mal entendido y el más frecuentemente mal diagnosticado. Cuando una planta industrial experimenta un disparo de protección espurio que no puede correlacionarse con ningún evento de fallo real, la investigación suele centrarse en los ajustes del relé, el hardware del relé y el cableado del circuito secundario. Rara vez se examina el núcleo del TC. Sin embargo, en una proporción significativa de falsos disparos inexplicables, especialmente los que se producen durante la energización del transformador, el arranque del motor o la reconexión del circuito después de una avería, la causa principal es el flujo remanente del núcleo del TC, y ningún ajuste de la configuración del relé evitará que se repitan hasta que se identifique y corrija la condición de remanencia.

La respuesta directa es la siguiente: La remanencia del núcleo del TC provoca falsos disparos del relé porque el flujo magnético residual que queda en el núcleo del TC después de un evento de fallo o de exposición a corriente continua desplaza el punto de funcionamiento del núcleo en su curva de magnetización B-H, haciendo que el TC se sature antes y con mayor intensidad durante el siguiente transitorio de energización, produciendo una forma de onda de corriente secundaria distorsionada que contiene grandes componentes armónicos y de desplazamiento de CC que los relés de protección de arco y de sobreintensidad interpretan como firmas de corriente de fallo, disparando una decisión de disparo en un circuito que funciona normalmente.

Para ingenieros de protección de plantas industriales, equipos de mantenimiento de media tensión y especialistas en sistemas de protección contra arcos eléctricos que solucionan problemas de funcionamiento inexplicable de relés, esta guía ofrece una explicación técnica completa de cómo se desarrolla la remanencia en el núcleo, cómo provoca disparos falsos y cómo diagnosticar, corregir y prevenir fallos de protección inducidos por remanencia.

Índice

• ¿Qué es la remanencia del núcleo del TC y cómo se desarrolla en los sistemas de media tensión de plantas industriales?
• ¿Cómo provoca la remanencia del núcleo la saturación del TC y el disparo falso del relé?
• ¿Cómo diagnosticar falsos disparos inducidos por remanencia en sistemas de protección de plantas industriales?
• ¿Cómo corregir la remanencia del núcleo del TC y evitar su reaparición en los sistemas de protección de arco de media tensión?
• Preguntas frecuentes sobre la remanencia del núcleo del TC y los falsos disparos de relé en aplicaciones de plantas industriales

¿Qué es la remanencia del núcleo del TC y cómo se desarrolla en los sistemas de media tensión de plantas industriales?

El núcleo de hierro de un transformador de corriente es un material ferromagnético cuyo comportamiento magnético se describe por su curva de magnetización b-h¹ - la relación entre la densidad de flujo magnético B en el núcleo y la fuerza de magnetización H que se le aplica. La curva B-H de un material ferromagnético no es una simple relación lineal, sino un bucle de histéresis, lo que significa que la densidad de flujo en el núcleo no sólo depende de la fuerza magnetizadora actual, sino también de la historia de la magnetización anterior.

Cuando la fuerza magnetizante H se reduce a cero - cuando cesa la corriente primaria - la densidad de flujo B no vuelve a cero. Permanece en un valor residual denominado densidad de flujo remanente Br, que puede ser tan alto como 70-80% de la densidad de flujo de saturación Bsat para el acero al silicio de grano orientado utilizado en los núcleos de TC. Este flujo residual -la remanencia- queda atrapado en la estructura del dominio magnético del núcleo y persiste indefinidamente hasta que se elimina deliberadamente por desmagnetización o se sobrescribe por una fuerza magnetizadora opuesta suficientemente grande.

Mecanismos de desarrollo de remanencia en sistemas de media tensión de plantas industriales

Los sistemas de media tensión de las plantas industriales exponen los núcleos de los TC a condiciones generadoras de remanencia con mucha más frecuencia que los sistemas de distribución convencionales, ya que la combinación de grandes cargas de motor, frecuentes eventos de fallo y el funcionamiento del sistema de protección de arco crean una secuencia de condiciones de corriente que conducen sistemáticamente los núcleos de los TC hacia estados de alta remanencia.

Mecanismo 1: Corriente de defecto asimétrica DC Offset

Es la fuente de remanencia más importante en las instalaciones de TC de plantas industriales. Cuando se produce una avería en un sistema de media tensión, la corriente de avería contiene una componente de desplazamiento de CC cuya magnitud depende del punto de la onda en el que se inicia la avería y del sistema. Relación x/r²:

$i_{fault}(t) = I_{peak} \times \left[\sin(\omega t + \phi) - \sin(\phi) \times e^{-t/\tau}\right]$

Dónde $\phi$ es el ángulo de inicio del fallo y$$\tau = L/R$$ es la constante de tiempo de CC. Para sistemas de media tensión de plantas industriales con relaciones X/R de 15-30, la constante de tiempo de CC es de 48-95 ms, lo que significa que el componente de desplazamiento de CC persiste durante 5-10 ciclos de frecuencia de potencia antes de decaer hasta niveles insignificantes.

La componente de CC de la corriente de defecto conduce el punto de funcionamiento del núcleo del TC progresivamente hacia la saturación en una dirección de la curva B-H. Cuando el relé de protección elimina la falta (normalmente en 60-200 ms), el flujo de CC permanece en el núcleo en forma de remanencia. La magnitud del flujo remanente depende de la magnitud del desplazamiento de CC y del tiempo de despeje de la falta:

$B_{remanente} \Aprox B_{sat} \veces izquierda(1 - e^{-t_{clearing}/\tau_{core}} derecha) veces seno(\phi)$

Para un ángulo de inicio de fallo en el peor de los casos ($\phi$ = 90°) con un tiempo de despeje de 100 ms, el flujo remanente puede alcanzar 60-75% de Bsat.

Mecanismo 2: Corriente de disparo CC del relé de protección

Los relés de protección de arco y algunos relés de sobreintensidad utilizan la corriente continua de la bobina de disparo para accionar los mecanismos de disparo de los disyuntores. Cuando la corriente de la bobina de disparo fluye a través del circuito secundario del TC -lo que puede ocurrir por acoplamiento inductivo o a través de conexiones a tierra compartidas en algunas configuraciones de cableado de plantas industriales- aplica una fuerza magnetizadora de CC al núcleo del TC que lo lleva a un estado remanente independiente de cualquier condición de corriente primaria.

Mecanismo 3: corriente de irrupción del transformador

Cuando se energiza un transformador de media tensión, la corriente de irrupción contiene un gran componente de desplazamiento de CC que puede persistir durante 0,5-2 segundos, mucho más que el desplazamiento de CC de la corriente de falta. Para los TC instalados en el alimentador primario del transformador, esta exposición prolongada a la CC lleva al núcleo a niveles de remanencia cercanos a la saturación. Si el transformador se desenergiza y se vuelve a energizar posteriormente (algo habitual durante la puesta en servicio y el mantenimiento de plantas industriales), el núcleo del TC acumula remanencia de cada evento de energización.

Mecanismo 4: Prueba del circuito secundario con fuentes de CC

La prueba de resistencia de aislamiento de los circuitos secundarios del TC con un megóhmetro de 500 V o 1.000 V CC aplica una tensión CC a través del devanado secundario del TC. Si el devanado secundario no se cortocircuita durante la prueba de IR -un error de prueba común-, la tensión de prueba de CC impulsa una corriente magnetizante a través del núcleo del TC, dejando un estado de flujo remanente que puede no reconocerse como artefacto de prueba.

Parámetros técnicos clave que definen la remanencia del núcleo del TC:

Parámetro	Definición	Valor típico	Impacto en el rendimiento
Densidad de flujo remanente (Br)	Residuo B cuando H = 0	0,8-1,4 T (60-80% de Bsat)	Desplaza el punto de funcionamiento hacia la saturación
Densidad de flujo de saturación (Bsat)	Máximo B a alto H	1,8-2,0 T para acero al silicio	Define el umbral de inicio de saturación
Fuerza coercitiva (Hc)	H necesaria para reducir B a cero	10-50 A/m para acero con núcleo CT	Determina la corriente de desmagnetización necesaria
Constante de tiempo CC (τ)	L/R del circuito de corriente de defecto	20-100 ms para sistemas de MT	Determina la duración de la persistencia del desplazamiento de CC
Factor de remanencia (Kr)	Br/Bsat	0,6-0,8 para núcleos CT estándar	IEC 61869-23 define Kr ≤ 0,1 para los núcleos de clase PR.
Norma aplicable	IEC 61869-2 Clase PR	Especificación del núcleo protegido contra la remanencia	Kr ≤ 0,1 conseguido mediante entrehierro en el núcleo.

¿Cómo provoca la remanencia del núcleo la saturación del TC y el disparo falso del relé?

El camino desde la remanencia del núcleo hasta el disparo falso del relé implica una secuencia específica de eventos electromagnéticos que se producen durante los primeros ciclos del flujo de corriente primaria después de que se haya establecido el estado remanente, normalmente durante la energización del transformador, el arranque del motor o la reconexión del circuito después de la eliminación de un fallo.

Secuencia de remanencia a saturación

Fase 1: El flujo remanente establece el punto de funcionamiento desplazado

Después de un fallo, el núcleo del TC retiene el flujo remanente Br. En la curva B-H, el punto de funcionamiento del núcleo se encuentra en (H=0, B=Br), desplazado del origen por el flujo remanente. La oscilación de flujo disponible antes de la saturación es ahora:

$\Delta B_{disponible} = B_{sat} - B_{remanente}$

Para un núcleo con Bsat = 1,9 T y Bremanent = 1,3 T (68% de Bsat), la oscilación de flujo disponible es de sólo 0,6 T - en comparación con 1,9 T para un núcleo totalmente desmagnetizado. La capacidad del TC para reproducir la corriente primaria con precisión es proporcional a la oscilación de flujo disponible: un núcleo con 68% de remanencia sólo dispone de 32% de su capacidad de flujo normal para reproducir la corriente con precisión.

Etapa 2: El transitorio de energización lleva al núcleo a la saturación

Cuando el circuito se reenergiza -energización del transformador, arranque del motor o reconexión tras la eliminación del fallo- la corriente primaria contiene un componente asimétrico con desplazamiento de CC. El desplazamiento de CC impulsa el flujo del núcleo en la misma dirección que la remanencia (en el peor de los casos, cuando la polaridad de la remanencia coincide con la dirección del desplazamiento de CC). El núcleo alcanza la saturación tras sólo una fracción del primer semiciclo:

$t_{saturación} = \frac{B_{sat}} - B_{remanente}}{dB/dt_{normal}}$

Para un núcleo con remanencia 68%, la saturación se produce aproximadamente 3 veces antes que para un núcleo totalmente desmagnetizado, potencialmente en el primer cuarto de ciclo del transitorio de energización.

Fase 3: El TC saturado produce una forma de onda secundaria distorsionada

Cuando el núcleo del TC se satura, la inductancia de magnetización se colapsa: el núcleo ya no puede soportar un flujo creciente y la corriente primaria ya no se reproduce en el devanado secundario. En su lugar, la corriente secundaria cae abruptamente hacia cero mientras que la corriente primaria sigue fluyendo. La forma de onda secundaria se distorsiona gravemente: contiene grandes picos durante las partes no saturadas de cada ciclo y una corriente cercana a cero durante las partes saturadas.

La forma de onda secundaria distorsionada contiene:

• Gran componente de CC: Por el patrón de saturación asimétrico: el TC se satura más en un semiciclo que en el otro.
• Gran contenido de armónicos impares: 3ª, 5ª y 7ª armónicos de la forma de onda recortada
• Transitorios di/dt elevados: Rápidas transiciones de corriente en los límites entre regiones saturadas y no saturadas.

Etapa 4: La corriente secundaria distorsionada provoca un falso disparo del relé

La forma de onda de la corriente secundaria distorsionada se presenta al relé de protección como la corriente primaria medida. La respuesta del relé depende de su algoritmo de medición:

• Relé de protección de arco (detección de luz + corriente): Los relés de protección de arco utilizan la medición instantánea de corriente: responden al pico de la forma de onda de la corriente secundaria. Los picos de gran amplitud en la forma de onda secundaria distorsionada del TC durante las partes no saturadas de cada ciclo pueden superar el umbral de corriente del relé de protección de arco, disparando una decisión de disparo aunque no exista fallo de arco.
• Relé de sobreintensidad instantánea (50 elementos): Responde al pico de corriente secundaria - los picos de onda distorsionados pueden superar el umbral de captación instantánea, provocando un falso disparo instantáneo.
• Relé de sobreintensidad de tiempo (elemento 51): Responde a la corriente RMS - la forma de onda distorsionada tiene un contenido RMS elevado que puede superar el umbral de captación e iniciar la temporización hacia un disparo temporizado.
• Relé diferencial (87 elementos): El relé diferencial compara las corrientes secundarias de los TI de ambos lados del equipo protegido; si sólo un TI está afectado por la remanencia, la corriente diferencial durante la energización contiene un gran componente de la asimetría de saturación inducida por la remanencia, que puede superar el umbral de funcionamiento del relé diferencial.

La relación matemática entre el flujo remanente y la probabilidad de disparo falso:

$P_{false,trip} \propto \frac{B_{remanente}}{B_{sat}} - B_{remanente}} \times \frac{I_{DC,offset}}{I_{rated}} \times \frac{1}{t_{relay,pickup} \tiempos f}$

Esta relación muestra que la probabilidad de disparo falso aumenta con el nivel de remanencia, con la magnitud del desplazamiento de CC y con la velocidad del relé, lo que explica por qué los relés de protección de arco (tiempo de funcionamiento más rápido: 5-10 ms) son los más vulnerables a los disparos falsos inducidos por remanencia.

Caso de cliente - Subestación de planta industrial de 11 kV, fabricación de automóviles, Europa Central:
Un ingeniero de protección de una planta de fabricación de automóviles se puso en contacto con Bepto Electric tras experimentar siete operaciones inexplicables de relés de protección contra arcos eléctricos en un periodo de 14 meses, todas ellas ocurridas en los primeros 100 ms de la activación de un transformador de 2 MVA que alimentaba un sistema de ventilación del taller de pintura. Cada disparo falso provocó una parada de la línea de producción con un coste aproximado de 45.000 euros por evento. El análisis oscilográfico posterior al suceso del relé de protección de arco mostró que el relé había detectado tanto luz (de una descarga de corona en el casquillo del transformador durante la energización) como sobrecorriente; el elemento de sobrecorriente había funcionado con una forma de onda de corriente secundaria distorsionada con picos 3,2 veces superiores al umbral de corriente del relé. Las pruebas de la curva de excitación del TC revelaron que los tres TC del alimentador primario del transformador tenían niveles de flujo remanente de 71%, 68% y 74% de Bsat respectivamente, acumulados de los seis eventos de fallo anteriores en el alimentador durante los tres años anteriores. La desmagnetización de los tres TC redujo la remanencia por debajo de 5% de Bsat. En los 18 meses posteriores a la desmagnetización, no se produjeron disparos de protección de arco falso en el alimentador del transformador. El ingeniero de protección declaró: “Siete falsos disparos, siete paradas de producción y una pérdida total de más de 300.000 euros, todo ello causado por el magnetismo residual en tres núcleos de TC que tardaron cuatro horas en desmagnetizarse. El relé de protección contra arcos eléctricos funcionaba exactamente como estaba diseñado. El TC le estaba dando información falsa”.”

¿Cómo diagnosticar falsos disparos inducidos por remanencia en sistemas de protección de plantas industriales?

Los falsos disparos inducidos por remanencia producen una firma de diagnóstico característica que los distingue de otras causas de falsos disparos: errores de ajuste del relé, fallos del circuito secundario y auténticos eventos de fallo. La metodología de diagnóstico sigue una secuencia estructurada que va desde el análisis de sucesos hasta la confirmación, pasando por las pruebas de TC.

Paso 1: Analizar el registro de eventos de viaje falso

El registro de eventos del relé de protección y la captura oscilográfica proporcionan la primera prueba de diagnóstico:

• Correlación temporal: Los falsos disparos inducidos por remanencia ocurren dentro de los primeros 1-5 ciclos de flujo de corriente primaria - durante la energización del transformador, arranque del motor o reconexión. Un falso disparo que se produce más de 200 ms después de la energización del circuito es poco probable que sea inducido por remanencia.
• Forma de onda de la corriente secundaria: La saturación inducida por la remanencia produce una forma de onda asimétrica característica: picos grandes en un semiciclo, forma de onda suprimida o recortada en el otro semiciclo. Una forma de onda simétrica distorsionada sugiere una causa diferente
• Componente de CC en la corriente secundaria: La saturación inducida por la remanencia produce un componente de CC significativo en la forma de onda de la corriente secundaria, visible en la captura oscilográfica como una forma de onda que no cruza el cero simétricamente.
• Correlación con eventos de falla previos: Revisar el historial de eventos del relé de protección durante los 6-12 meses anteriores al falso disparo - la remanencia se acumula a partir de eventos de falta; un falso disparo tras un periodo de elevada frecuencia de faltas es coherente con la remanencia como causa.

Paso 2: Realizar la prueba de la curva de excitación del TC

La prueba de la curva de excitación es el diagnóstico definitivo de la remanencia del núcleo de la TC:

1. Desenergizar y aislar el TC: La prueba de la curva de excitación requiere que el TC esté desenergizado y el circuito primario abierto.
2. Aplicar tensión alterna al devanado secundario: Aumentar la tensión alterna de cero al tensión en el punto de inflexión⁴ mientras se mide la corriente magnetizante; trazar B (proporcional a la tensión aplicada) frente a H (proporcional a la corriente magnetizante).
3. Compare con el certificado de prueba de fábrica: Un TC afectado por remanencia muestra una curva de excitación desplazada: el punto de inflexión se produce a una tensión aplicada inferior al valor del certificado de fábrica, y la corriente magnetizante en el punto de inflexión es superior al valor de fábrica.
4. Calcular el nivel de remanencia: El desplazamiento de la tensión del punto de inflexión de la curva de excitación respecto al valor de fábrica proporciona una estimación del nivel de flujo remanente:

$B_{remanente} \Aprox B_{sat} \(1 - frac {V_rodilla,medida} {V_rodilla,fábrica})$

Paso 3: Confirmar con la medición del flujo de CC

Para una medición definitiva de la remanencia, el método del flujo CC proporciona una medición directa de la densidad de flujo remanente:

1. Aplicar un impulso de corriente continua conocida al devanado secundario en la dirección que llevaría al núcleo a la saturación positiva.
2. Medir el cambio de flujo desde el estado remanente hasta la saturación utilizando un integrador de flujo (medición voltio-segundo).
3. Repetir en sentido negativo para medir el cambio de flujo del estado remanente a la saturación negativa.
4. Calcular la remanencia: La asimetría entre los cambios de flujo positivo y negativo cuantifica directamente el flujo remanente:

$B_{remanente} = \frac{(\Delta_Phi_{positiva} - \Delta_Phi_{negativa})}{2 veces A_{core}}$

Dónde $A_{core}$ es el área de la sección transversal del núcleo del TC que figura en el certificado de ensayo de fábrica.

Matriz de decisión diagnóstica

Observación	Remanencia indicada	Causa alternativa
Falso disparo en los 3 primeros ciclos de energización	Indicador fuerte	—
Forma de onda secundaria asimétrica con componente de CC	Indicador fuerte	Saturación del TC por sobrecorriente
Falso disparo tras historial de eventos de fallo anteriores	Indicador fuerte	—
Punto de inflexión de la curva de excitación	Confirmado	Daños en el núcleo (si turno >20%)
Falso disparo en cualquier momento, forma de onda simétrica	Indicador débil	Ajuste del relé, fallo del circuito secundario
Falso disparo sin historial de fallos	Indicador débil	Hardware del relé, error de ajuste
El relé funciona sólo en caso de detección de luz (relé de arco)	No remanencia	Corona externa, arco eléctrico

¿Cómo corregir la remanencia del núcleo del TC y evitar su reaparición en los sistemas de protección de arco de media tensión?

Procedimiento de desmagnetización del núcleo del TC

La desmagnetización del núcleo del TC (la eliminación controlada del flujo remanente mediante el paso del núcleo por bucles de histéresis cada vez más pequeños hasta que el punto de funcionamiento vuelve al origen de la curva B-H) es la corrección definitiva de los falsos disparos inducidos por remanencia. El procedimiento requiere que el TC esté desenergizado y aislado, pero no es necesario retirarlo de la instalación.

Método de reducción de la tensión de CA (recomendado):

1. Conectar un autotransformador variable al devanado secundario del TC con el circuito primario abierto; conectar una resistencia limitadora de corriente en serie para evitar una corriente magnetizante excesiva.
2. Aumentar la tensión de CA a 120% de la tensión del punto de inflexión del TC: esto lleva al núcleo a la saturación en ambas direcciones en cada ciclo, estableciendo un gran bucle de histéresis simétrico que sobrescribe el flujo remanente.
3. Reducir lentamente la tensión alterna a cero a un ritmo de aproximadamente 5% por segundo - esto reduce progresivamente el tamaño del bucle de histéresis manteniendo la simetría, caminando el punto de funcionamiento de nuevo al origen de la curva B-H.
4. Verificar la desmagnetización: Repetir la prueba de la curva de excitación: la tensión en el punto de inflexión debe coincidir con el valor del certificado de prueba de fábrica dentro de un margen de ±5%; la corriente magnetizante en el punto de inflexión debe coincidir con el valor de fábrica dentro de un margen de ±10%.
5. Documentar la desmagnetización: Registrar la curva de excitación previa a la desmagnetización, los parámetros del procedimiento de desmagnetización y la curva de excitación posterior a la desmagnetización en el registro de mantenimiento del TC.

Método de inversión de la corriente continua (alternativo):

Para los TC en los que es difícil acceder con tensión alterna al devanado secundario, el método de inversión de corriente continua aplica una serie de impulsos de corriente continua de polaridad alterna y magnitud progresivamente decreciente, con lo que se consigue la misma reducción progresiva del bucle de histéresis que con el método de tensión alterna.

Prevención: Especificación de núcleos de TC protegidos contra la remanencia

Para nuevas instalaciones de TC en aplicaciones de protección contra arcos en plantas industriales donde el falso disparo inducido por remanencia es un riesgo conocido, especifique núcleos IEC 61869-2 Clase PR (Protegidos contra remanencia):

• Definición de la clase PR: Factor de remanencia Kr = Br/Bsat ≤ 0,10 - flujo remanente máximo 10% después de cualquier historia de magnetización.
• Cómo se consigue: Se introduce un pequeño entrehierro en el circuito magnético del núcleo del TC; el entrehierro almacena energía que obliga al flujo a volver hacia cero cuando se elimina la fuerza magnetizante, limitando la remanencia a ≤10% de Bsat
• Contrapartida: el entrehierro reduce la inductancia magnetizante del TC, aumentando la corriente magnetizante y reduciendo ligeramente la precisión a corrientes primarias bajas; los núcleos de clase PR se especifican normalmente sólo para aplicaciones de protección, no para medición de ingresos.
• Aplicación: Especificación obligatoria para todos los núcleos de TC conectados a relés de protección de arco en sistemas de media tensión de plantas industriales con relación X/R superior a 10.

Medidas de prevención a nivel de sistema

Más allá de la especificación del núcleo del TC, las medidas a nivel de sistema reducen la tasa de acumulación de remanencia en los sistemas de protección contra arcos de media tensión de plantas industriales:

• Reducción del tiempo de eliminación de fallos: El funcionamiento más rápido de la protección reduce la duración de la exposición al desplazamiento de CC por evento de fallo, reduciendo la acumulación de remanencia por evento; objetivo de tiempo de despeje de fallo inferior a 80 ms para aplicaciones de protección de arco.
• Implementar conmutación punto a punto⁵ para la energización del transformador: La conmutación controlada que energiza el transformador en el cruce por cero de tensión minimiza el desplazamiento de CC en la corriente de irrupción, reduciendo la acumulación de remanencia de cada evento de energización.
• Programe la desmagnetización periódica del TC: Para instalaciones existentes con núcleos de TC estándar (Kr = 0,6-0,8), programe la desmagnetización cada 3 años o después de cualquier evento de fallo en el que la corriente primaria exceda 50% de la corriente nominal de corta duración, lo que ocurra primero.
• Separe los núcleos de TC de protección contra arcos de los núcleos de TC de medición: Utilice núcleos de TC dedicados para la medición de corriente del relé de protección contra arcos, núcleos que puedan desmagnetizarse sin afectar a la precisión de la medición de ingresos.

Errores comunes en la gestión de restos

• Desmagnetizar sólo el TI que se identificó como afectado por remanencia: En una instalación trifásica, los tres TC de fase están expuestos al mismo historial de corriente de fallo; si un TC tiene una remanencia significativa, los tres deben evaluarse y desmagnetizarse como un conjunto.
• Realización de la prueba de precisión de la relación antes de la desmagnetización: Los resultados de la prueba de precisión de relación en un TC afectado por remanencia no son representativos del verdadero rendimiento de la clase de precisión del TC; desmagnetizar siempre antes de realizar la prueba de relación.
• Especificación de núcleos de clase PR para aplicaciones de medición de ingresos: El entrehierro que limita la remanencia en los núcleos de Clase PR aumenta la corriente magnetizante y degrada la precisión a bajas corrientes primarias; la Clase PR es una especificación de núcleo de protección - la medición de ingresos requiere núcleos estándar de Clase 0,2S o 0,5 sin entrehierro.
• Ajustar la configuración del relé de protección de arco para evitar falsos disparos sin abordar la remanencia del TC: Aumentar el umbral de corriente del relé de protección de arco para evitar falsos disparos inducidos por remanencia reduce la sensibilidad del relé a fallos de arco de baja corriente genuinos - intercambiando la prevención de falsos disparos por fallos de detección de fallos genuinos.

Conclusión

La remanencia del núcleo del TC es la variable oculta en la fiabilidad de los sistemas de protección de media tensión de las plantas industriales: invisible para la inspección de la placa de características, invisible para las pruebas de puesta en servicio estándar e invisible para los cálculos de ajuste de los relés, pero totalmente capaz de provocar que la protección contra arcos y los relés de sobreintensidad funcionen con formas de onda de corriente secundaria distorsionadas que no guardan ninguna relación con la corriente primaria real durante los primeros ciclos críticos de la energización del circuito. El mecanismo se conoce bien, la metodología de diagnóstico es sencilla y la corrección (desmagnetización del núcleo del TC) es una actividad de mantenimiento de cuatro horas que elimina por completo la condición de remanencia. En los sistemas de protección contra arcos eléctricos de media tensión de plantas industriales, en los que un disparo falso cuesta decenas de miles de euros en pérdidas de producción y un fallo de arco genuino no detectado cuesta vidas, la evaluación y desmagnetización de la remanencia del núcleo del TC no es una actividad de mantenimiento discrecional, sino la base de ingeniería de un sistema de protección en el que se puede confiar para que funcione correctamente y sólo correctamente cuando más importa.

Preguntas frecuentes sobre la permanencia del núcleo del TC y el disparo falso del relé

1. Proporciona principios físicos fundamentales que explican cómo los materiales ferromagnéticos responden a los campos magnéticos aplicados y retienen el flujo residual. ↩

2. Explica la relación entre la reactancia y la resistencia del sistema para determinar la magnitud y la duración del desplazamiento de CC durante los fallos eléctricos. ↩

3. Dirige a los lectores a la norma internacional que especifica los requisitos de rendimiento y los protocolos de ensayo para los transformadores de corriente de clase de protección. ↩

4. Ofrece definiciones técnicas y métodos de cálculo del umbral crítico de tensión en el que comienza la saturación del núcleo del transformador de corriente. ↩

5. Detalla la tecnología y las ventajas operativas de sincronizar el funcionamiento del disyuntor con los cruces por cero de tensión para minimizar las corrientes de irrupción transitorias. ↩