CORRIENTE DE MAGNETIZACION INRUSH.

La corriente de magnetización Inrush es una condición transitoria que ocurre cuando se energiza un transformador, cuando el voltaje aumenta repentinamente después de haber aislado una falla y el sistema se restablece, ó cuando se energizan dos transformadores en paralelo. Esta corriente fluye solo de la fuente hacia el transformador (Sin fluir fuera de el) razón por la que aparece como una corriente diferencial. Sin embargo, esto no es una condición de falla y el relé debe permanecer estable durante este transitorio.

La corriente inrush puede aparecer en las tres fases y en el neutro aterrizado del transformador, su magnitud y duración dependen de factores externos y de diseño como: Impedancia de la fuente de alimentación.

Capacidad del transformador.

Localización del devanado energizado (Interno o externo) con respecto al núcleo

laminado. Conexión de los arrollamientos.

Punto de la onda de CA donde se cierran los contactos del interruptor que energiza

al transformador. Características magnéticas del núcleo

Remanencia del núcleo.

Uso de resistores de preinserción.

Restablecimiento súbito de voltaje. Después de haber aislado una falla.

Energización en paralelo de transformadores.

La impedancia de la fuente de alimentación y la reactancia del núcleo en el devanado energizado determinan la magnitud de la corriente Inrush cuando el núcleo se satura. Sin embargo, la probabilidad de que se presente la máxima corriente Inrush es muy baja.

La capacidad del transformador define en gran medida la duración y magnitud de la corriente Inrush. La constante de tiempo para este transitorio utilizada con gran aproximación en cálculos, es de 0.1 seg. para transformadores con capacidades menores a 100 kVA y arriba de o.1 seg. para transformadores de mayor capacidad,. Se ha observado que en transformadores de gran capacidad, la corriente inrush aún permanece después de 30 min. de haberse energizado.

En transformadores de núcleo acorazado, la magnitud de la corriente inrush es mayor en el devanado interno que en el externo. En el primer caso la corriente Inrush alcanza valores de 10 a 20 veces la corriente nominal, mientras que en el segundo, de 5 a 10 veces. Usualmente, el devanado de alto voltaje es externo y el de bajo voltaje es interno.

El valor de la corriente Inrush depende del punto en la onda de CA donde se cierran los polos del interruptor. El máximo valor de la corriente Inrush se presenta cuando el interruptor cierra sus polos en el momento en que el voltaje es cero y el nuevo flujo magnético de la corriente inrush toma la misma dirección que el flujo remanente. La corriente Inrush es pequeña cuando los flujos toman direcciones opuestas. La energización de grandes transformadores de potencia usualmente se realiza mediante el cierre simultaneo de lo tres polos de un interruptor, dejando al azar el instante de la conexión, este proceso origina la presencia de grandes corrientes inrush que pueden presentarse en las tres fases y en el neutro aterrizado. La corriente Inrush es diferente en cada fase del transformador, debido a que en sistemas trifásicos las ondas de voltaje correspondientes a las fases están separadas 120° eléctricos y el cierre del interruptor de potencia es simultaneo en los tres polos, por lo que en el momento del cierre del interruptor, las tres ondas de voltaje se encuentran en diferentes puntos.

Cuando ocurre una falla en un sistema de potencia el voltaje disminuye rápidamente hasta llegar a cero al aislarse la falla, sin embargo, cuando se restablece el sistema, el voltaje aumenta repentinamente hasta su valor nominal, repitiéndose un proceso similar al de energización inicial. Sin embargo, al ser muy rápido el proceso de restablecimiento de energía, La corriente Inrush es menor que la inicial.

Cuando un segundo transformador de potencia es energizado en paralelo con otro que esta en servicio, se presenta una corriente inrush en el primer transformador de menor valor al de la energización inicial. Métodos para Inhibir la Operación de la Protección Diferencial ante la presencia de una Corriente Inrush.

Los relevadores diferenciales en la actualidad utilizan varios métodos para discriminar fallas internas de transitorios como la corriente Inrush e inhibir su operación. Los más usados son: Bloqueo en energización.- Se bloquea la operación del relé en el momento de energizar al transformador de potencia, a través de una señal de posición del interruptor que alimenta al transformador y/o de la presencia de voltaje-corriente. El tiempo de bloqueo debe ser ligeramente mayor al que permanece la corriente Inrush. Sin embargo, debido a que es muy difícil predecir este tiempo y considerando que es variable en cada energización, este método no es suficiente para evitar la operación en falso de la protección.

Bloqueo por 2a. armónica.- Después de analizar detalladamente las características de la corriente Inrush que se presenta cuando energizamos un transformador, se ha encontrado que presentan un gran contenido de 2a armónica con respecto a la fundamental. Este contenido de 2a armónica con respecto a la fundamental es de 30% ó más en el primer ciclo de la corriente Inrush, lo cual es usado para identificar la presencia del fenómeno inrush y prevenir la operación del relé.

El contenido de 2a armónica de una corriente diferencial es comparado con la fundamental de esa misma corriente diferencial y si es mayor al límite ajustado, entonces se considera una condición de Inrush y se inhibe la operación del relé. Bloqueo por distorsión en la forma de onda.- Otro método para discriminar corrientes por fallas internas de corrientes Inrush, es identificar el tipo de distorsión que se presenta en la forma de onda de la corriente diferencial. Cuando se presenta una corriente diferencial debido al fenómeno Inrush, la corriente es totalmente asimétrica y el intervalo de tiempo en el cual se presentan los picos de la onda, es mucho mayor al intervalo de tiempo para una falla interna. En la Fig. 1-A se muestra la forma de onda para una corriente diferencial debida al fenómeno Inrush y en la Fig. 1-B se muestra una corriente diferencial debida a un falla interna.

La corriente diferencial es comparada con un límite positivo y un negativo de igual magnitud (Ver Fig.6), los cuales son definidos desde el diseño del relé, el intervalo de tiempo en el cual la onda pasa consecutivamente por los límites, es una indicación de la forma de onda. Este intervalo de tiempo en la onda es comparado con un cuarto de ciclo, de manera que si T es mayor a un cuarto de ciclo, se asume una corriente Inrush y el relé se bloquea, si T es menor a un cuarto de ciclo, el relé opera.

Fig. No. 6. Discriminación de corrientes diferenciales ocasionadas por falla interna o por fenomeno Inrush

(A) CORRIENTE INRUSH

Limite

Negativo.

Positivo

Limite

I OP

T

(B) CORRIENTE DE FALLA INTERNA

Negativo.

Limite

Limite

Positivo

OPI

T

T > 1/4 DE CICLO T < 1/4 DE CICLO

T

T

T > 1/4 DE CICLO SE ASUME UNA CORRIENTE INRUS Y EL RELE SE BLOQUEA

T < 1/4 DE CICLO SE ASUME UNA COORIENTE DE FALLA INTERNA

Los dos métodos anteriores para discriminar corrientes diferenciales son empleados en los relés diferenciales incrementando así la estabilidad y precisión.

JoséDomingoLinares@hotmail. Com