Se cierra el interruptor, el alimentador se activa y, durante una fracción de segundo, la corriente que fluye no coincide con la que se había previsto en el cálculo de diseño. Luego se estabiliza y el circuito se comporta exactamente como se esperaba.
Algunas energizaciones producen ese primer ciclo silenciosamente. Otras consumen suficiente corriente como para alcanzar un ajuste de protección elegido para una carga constante, y un alimentador en buen estado se desconecta antes de haber transportado nada.
Comprender la corriente de irrupción consiste principalmente en separar las contribuciones que se comportan de manera muy diferente y, a continuación, decidir cuál de ellas puede ignorar la protección.
Cómo se ve el primer ciclo
La corriente extraída en el instante del cierre no es una cantidad única y precisa. Es la suma de varios efectos que se disipan a ritmos diferentes y alcanzan su máximo en momentos ligeramente distintos.
Una de las contribuciones es capacitiva. Un cable largo almacena carga a lo largo de su longitud, y la fuente de alimentación tiene que llenar esa capacitancia antes de que pueda circular cualquier corriente de carga.
Otra contribución proviene de cualquier elemento magnético situado aguas abajo. El núcleo de un transformador que inicia un ciclo con flujo residual y se satura consume una gran corriente unidireccional durante varios ciclos antes de estabilizarse.
Una tercera contribución corresponde a los motores del alimentador, que consumen su propia corriente de arranque al encenderse. Solo el último de ellos representa una carga, y solo el último de ellos permanece en funcionamiento.
La corriente de irrupción es el pico de corriente que fluye cuando se energiza un alimentador y los circuitos magnéticos se saturan antes de estabilizarse en su funcionamiento normal.
¿Qué aumenta la corriente de irrupción?
Cuatro fuentes se comportan de manera lo suficientemente diferente como para no ser tratadas como una sola cifra.
| Fuente | Naturaleza de la actual | Cómo se descompone |
|---|---|---|
| Capacitancia del cable | Capacitivo, aproximadamente simétrico | Inmediatamente, una vez que la onda ha viajado |
| Núcleo del transformador | Unidireccional, con desplazamiento desde cero. | En pocos ciclos, más rápido cuando el núcleo permanece en constante cambio. |
| Motores | Inductivo, rezagado | En cuestión de segundos, mientras la máquina acelera |
| Fallo o descarga parcial | Resistivo o capacitivo, no transitorio. | En absoluto hasta que se elimine la causa. |
Solo la última fila describe algo sobre lo que se supone que debe actuar la protección, y generalmente tiene un aspecto diferente al de las otras tres.
La corriente de carga es la corriente capacitiva constante que consume un cable largo debido a que su aislamiento se comporta como un condensador, y debe distinguirse de un transitorio de conmutación.
Lo que necesita un estudio de corrientes de entrada
Cinco parámetros determinan si el resultado es fiable o si se trata simplemente de un número en una página.
La longitud real de la ruta
La capacitancia del cable es proporcional a su longitud, por lo que un cálculo de ruta tomado de un dibujo preliminar puede inducir a error al estudio antes de que comience.
Los detalles del transformador
La clasificación, el grupo de conexión y la información principal determinan la magnitud de la corriente de magnetización inicial y su duración.
La configuración del dispositivo en servicio
El estudio solo resulta útil si se contrasta con la configuración que se aplicará realmente en obra, en lugar de con la que figura en una nota de diseño.
El sistema de conmutación
El hecho de acercarse a un alimentador cargado es diferente al de acercarse a uno vacío, y el estudio debe especificar cuál es el comportamiento esperado.
Los registros de viajes anteriores
Un alimentador existente que se dispara una vez y luego se mantiene en su lugar es una evidencia que vale más que una suposición sobre lo que probablemente hizo la corriente.
La coordinación de la protección consiste en configurar los dispositivos para que completen el primer ciclo sin dejar de corregir una avería real.
Por qué el cable rara vez es la causa de la corriente de irrupción
Cuando se produce un cortocircuito al energizarse un cable, lo primero que se suele señalar es el cable, normalmente porque es el elemento más nuevo y más caro del circuito.
En la práctica, una falla de aislamiento se comporta de manera muy diferente a un transitorio. Una corriente de falla se mantiene hasta que el dispositivo la elimina y reaparece cuando se cierra el alimentador. Una contribución capacitiva o magnetizante se disipa y se comporta de manera diferente en el segundo intento.
Esa diferencia es el indicador diagnóstico más útil disponible en el lugar, y observarla no cuesta nada.
También explica por qué la solución a un disparo en el primer ciclo suele ser un ajuste de la configuración o un cambio en el procedimiento de conmutación, en lugar de algo relacionado con la construcción del cable.
La corriente de magnetización inicial pertenece al transformador situado al final del alimentador, no al cable en sí, y una nota que confunda ambos conceptos desvía la investigación en la dirección equivocada.
Señales de que la corriente de irrupción está provocando una desconexión en un alimentador en buen estado.
Algunos patrones apuntan a una coordinación más que a un defecto.
- El alimentador se activa al cerrarse, pero se mantiene en su lugar en el segundo intento.
- Los fallos de conexión se producen en las horas en que la red tiene poca carga y el voltaje es alto.
- Un segundo alimentador del mismo diseño y longitud se comporta de forma idéntica.
- El fallo se produce cuando un transformador recibe energía desde el extremo más alejado, y desde ningún otro lugar.
- El registro de eventos muestra una corriente que fue alta pero breve, sin un aumento sostenido posterior.
Ninguno de esos patrones resuelve la cuestión por sí solo, y en conjunto apuntan claramente en contra del cable.
Comprender el fenómeno transitorio de conmutación ayuda a explicar por qué un alimentador en buen estado puede activarse una vez y comportarse con normalidad en el siguiente intento.
Una subestación que falló dos veces y luego se estabilizó.
Situación: Un nuevo alimentador de transformador en una subestación industrial falló en los dos primeros intentos de cierre y se mantuvo en el tercero, que inicialmente se registró como un problema intermitente del cable.
Hallazgo: Los registros del evento mostraron una corriente alta y breve que disminuyó en pocos ciclos, sin repetirse durante el funcionamiento continuo. La corriente de carga y la corriente de magnetización del transformador alcanzaron simultáneamente el elemento instantáneo del relé.
Decisión: Se revisaron los ajustes de protección comparándolos con la forma de onda registrada, en lugar de con la nota de diseño, y se ajustó el elemento instantáneo una vez que se confirmó que el alimentador estaba en buen estado.
Resultado: El tercer intento, que aparentemente había solucionado el problema, se explicó por el cambio en el flujo residual del transformador. Desde entonces, el alimentador se ha cerrado correctamente en todos los intentos.
Formas de convivir con la corriente de irrupción
Las opciones son decisiones de ingeniería con diferentes costes, y la mayoría de los proyectos utilizan más de una.
| Acercarse | Lo que hace | Lo que cuesta |
|---|---|---|
| Ajustar la configuración | Permite que pase un transitorio corto sin perder selectividad. | Un estudio de coordinación y una revisión de los dispositivos aguas arriba. |
| Retrasar el patrón de cierre | Evita energizar el transformador en el peor punto de la onda. | Un cambio en el procedimiento y en las rutinas del operador. |
| Cambiar la secuencia de conmutación | Reduce el número de circuitos magnéticos que se inician juntos | Coordinación entre el operador de red y el emplazamiento. |
| Agregar amortiguación o reactancia | Reduce el pico que experimenta la oferta | Costo de capital y equipo adicional |
La opción más económica suele ser la que parte de la forma de onda grabada en lugar de partir de una suposición.
Corriente de carga en cables largos
Un cable largo se comporta en parte como un condensador, y una pequeña corriente fluye continuamente a través de él mientras está energizado, incluso sin carga en el extremo opuesto.
Esa corriente de carga no es transitoria ni disminuye. Es una magnitud constante que el diseño debe soportar y que aparece en el lado de carga de un alimentador incluso en una noche tranquila.
Es importante por dos razones. Establece un límite inferior para la corriente que un relé recibe en todo momento, lo que limita el nivel mínimo al que puede llegar un ajuste, y produce potencia reactiva que la red debe absorber.
Cuando se energizan simultáneamente varios alimentadores largos, esos dos efectos son lo suficientemente importantes como para modificar el plan de conmutación, y no solo los datos de los relés.
Controles en la puesta en servicio
Hay cuatro cosas que deben completarse antes de que el alimentador se considere probado.
Registra el primer cierre
Capture el registro de eventos y, si dispone de una grabadora, la forma de onda de la primera activación, ya que es posible que nunca se pueda repetir.
Confirme la configuración en el servicio.
Compare los resultados del dispositivo con los del estudio aprobado y anote la comparación en presencia de ambas partes.
Repita el cierre deliberadamente
Un segundo cierre después de que la máquina haya estado en reposo permite que el flujo residual cambie y separa las causas de manera convincente.
Acordar quién puede cambiar una configuración
La práctica de ajustar un dispositivo in situ para detener un viaje inexplicable es la forma en que los estudios de coordinación se convierten silenciosamente en ficción.
Qué incluir en una consulta sobre corrientes de emergencia
Los proveedores de cables no pueden configurar la protección, pero sí pueden proporcionar los datos que eliminan las conjeturas en un estudio de corriente de irrupción.
- La longitud de la ruta de cada alimentador, junto con cualquier tramo paralelo.
- Los valores de capacitancia necesarios para estimar la corriente de carga.
- La potencia del transformador y la conexión en el extremo opuesto.
- El sistema de conmutación previsto y quién lo gestiona.
- Los datos de prueba que el estudio de protección necesitará como entrada.
Con esos cinco elementos adjuntos, el estudio parte de datos medidos y es mucho menos probable que el primer cierre se convierta en un evento.
Datos de entrada para la solicitud de cotización (RFQ) para las comprobaciones de energización
Estos detalles permiten que los datos del cable y el estudio de la corriente de irrupción coincidan antes de que el alimentador se conmute por primera vez.
- la longitud de la ruta de cada alimentador y cualquier recorrido paralelo
- la construcción y el aislamiento del cable, con los datos de capacitancia
- la potencia del transformador, el grupo de conexión y la disposición de conmutación.
- los dispositivos de protección y los ajustes previstos en servicio
- la disposición de puesta a tierra y conexión equipotencial en ambos extremos
- los registros de prueba previstos en la puesta en marcha
- el procedimiento de conmutación que seguirá el operador de red
- el punto en el que se presenciará el primer cierre
Las normas técnicas como IEC 60502 , IEC 60228 e IEC 60332 permiten unificar la terminología de construcción y ensayo de cables. La especificación del proyecto aprobada, la normativa local aplicable y la autoridad de diseño cualificada siguen rigiendo la decisión final sobre el sistema.
Soporte de cables JINCHUAN para alimentadores con alta corriente de energización.
JINCHUAN Cable proporciona los datos de construcción y longitud necesarios para un estudio de energización, incluyendo las cifras de capacitancia que corresponden al aislamiento que se solicita.
Revise la gama de cables y el perfil de fabricación , y luego envíe las longitudes de los alimentadores para que el estudio comience con datos reales.
Graba el primer cierre y conserva la forma de onda, porque la única oportunidad de capturar una primera energización es el momento en que ocurre.
Preguntas frecuentes
¿Qué es la corriente de irrupción?
Se trata de la corriente elevada que fluye durante un breve período de tiempo cuando se energiza un circuito, producida por capacitancia, saturación magnética o arranque de un motor, y no por la demanda de carga.
¿Es el cable el que lo causa?
El cable aporta una corriente de carga capacitiva, que es real pero constante. Los picos grandes y breves generalmente provienen de circuitos magnéticos en el extremo del alimentador.
¿Por qué el alimentador se activa una vez y luego se detiene?
El segundo cierre se produce con un estado magnético diferente en el transformador posterior, por lo que la corriente es realmente diferente en lugar de intermitente.
¿La corriente de carga es un fallo?
No. Es un comportamiento normal de un cable aislado y está presente de forma continua mientras el alimentador está energizado.
¿Cómo se evalúa?
A partir de la longitud de la ruta, la construcción del cable y el equipo aguas abajo, en comparación con la configuración que realmente estará en servicio.
¿Se puede cambiar el cable para reducirlo?
Los cambios en la construcción alteran la capacitancia, pero la causa suele abordarse mejor en la configuración, la secuencia de conmutación o la disposición de la red.
¿Quién establece la protección?
El ingeniero de protección o la autoridad de red responsable. El proveedor de cables proporciona los datos que necesita el estudio.
¿Qué datos se deben solicitar?
Longitud de los cables, tipo de aislamiento, valores de capacitancia, disposición de la conexión a tierra y registros de pruebas que corresponden al cable suministrado.
¿Qué récords son los más importantes?
El registro de eventos y la forma de onda del primer cierre, junto con la configuración que tenía el dispositivo en ese momento.
¿Cómo puede JINCHUAN Cable ayudar en una comprobación de energización?
JINCHUAN Cable proporciona datos sobre la longitud y la construcción para el estudio y puede confirmar los detalles del aislamiento y la pantalla en los que se basa el cálculo.
