Transformador de corriente de equilibrio de núcleo

El transformador de corriente de equilibrio de núcleo o CBCT es un transformador de corriente de tipo anillo a través del cual pasa un cable de tres núcleos o tres cables de un solo núcleo de un sistema trifásico. Este tipo de transformador de corriente se usa normalmente para la protección contra fallas a tierra para sistemas de baja y media tensión. En la siguiente figura se muestra un transformador de corriente de equilibrio de núcleo típico.

El secundario de CBCT está conectado al relé de falla a tierra. Durante condiciones normales de funcionamiento como la suma vectorial de la corriente trifásica, es decir (I a + Īb + Īc =0) es cero, por lo que no habrá corriente residual en el primario. Aquí corriente residual significa corriente de secuencia cero. Por lo tanto, no se desarrollará ningún flujo en el núcleo de CBCT y, por lo tanto, no habrá corriente en el circuito secundario de CBCT.

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Principio de funcionamiento de CBCT:
Ventaja del transformador de corriente Core Balance:

Principio de funcionamiento de CBCT:

Dejar I a, Īb y Īc ser las tres corrientes de línea y Φa, Φb y Φc ser componentes correspondientes de flujo magnético en el núcleo. Suponiendo que el TC está operando en la región lineal (lea Curva BH para tener una idea de la linealidad), el flujo magnético debido a la corriente de fase individual será directamente proporcional a la corriente de fase y, por lo tanto, podemos escribir lo siguiente:

Φa = kIa

Φb = kIb

Φc = kIc

donde k es constante de proporcionalidad. Tenga en cuenta aquí que se utiliza la misma constante de proporcionalidad ya que todas las corrientes trifásicas producen flujo magnético en el mismo núcleo, es decir, material magnético.

Por lo tanto, el flujo magnético resultante en el núcleo CBCT,

Φr = k(I a + Īb + Īc) …………………..(1)

Pero sabemos por la teoría de componentes simétricos,

Īa + Īb + Īc = 3Ī0 = Īn

donde, Io es la corriente de secuencia cero e In es la corriente neutra. Por lo tanto podemos escribir como

Φr = kEn …………………………(2)

Ahora consideremos dos casos:

Caso 1: Durante condiciones normales

Īa + Īb + Īc = 0

Por lo tanto, de la ecuación (1),

Flujo resultante neto en el núcleo CBCT, Φr = 0, lo que significa que no hay corriente secundaria y, por lo tanto, el relé de falla a tierra no funcionará.

Caso2: Durante una falla a tierra, la corriente trifásica que pasa por el centro del transformador de corriente de equilibrio del núcleo no se equilibrará, sino que fluirá una corriente de secuencia cero. Por ejemplo, para una falla a tierra de una sola línea,

Si = 3Ia0 = In

Así, de la ecuación (2),

Flujo magnético neto en el núcleo CBCT, Φr tendrá un valor finito que a su vez inducirá corriente en el circuito secundario debido a que operará el relé de falla a tierra. Por esta razón, un transformador de corriente de equilibrio de núcleo o CBCT también se denomina transformador de corriente de secuencia cero.

Ventaja del transformador de corriente Core Balance:

La ventaja de usar CBCT para la protección contra fallas a tierra es que solo se usa un núcleo CT en lugar de tres núcleos como en el sistema convencional donde el devanado secundario de tres núcleos está conectado residualmente. Por lo tanto, la corriente de magnetización requerida para la producción de una corriente secundaria particular se reduce en un tercio, lo que es una gran ventaja ya que aumenta la sensibilidad de la protección.

Además, el número de espiras secundarias no necesita estar relacionado con la corriente nominal del cable porque no fluye corriente secundaria en condiciones normales de operación ya que las corrientes están balanceadas. Esto permite elegir el número de espiras secundarias para optimizar la corriente de captación primaria efectiva.

El transformador de corriente de equilibrio de núcleo normalmente se monta sobre un cable en un punto cercano al prensaestopas del tablero de distribución. En caso de que los cables ya estén tendidos en un Switchgear, se utilizan núcleos físicamente divididos, que también se conocen como CT tipo Slip-over.