Protección diferencial de transformadores (ANSI 87T): Pendiente porcentual, retención por inserción y saturación de TI

Ajuste de características diferenciales de doble pendiente, retención de disparo por segundo armónico (corriente de inserción) y quinto armónico (sobreinducción

1. Principios de protección diferencial del transformador (ANSI 87T)

Según IEC 60255-187-1, la protección diferencial con polarización porcentual (ANSI 87T) sirve como protección de unidad primaria para transformadores de potencia contra cortocircuitos internos.

2. Ecuaciones características de funcionamiento de doble pendiente

Idiff = |ĪHV + ĪLV_referred|
Ibias = (|ĪHV| + |ĪLV_referred|) / (2)

Regiones de disparo:

  • Pendiente 1 (K1 = 20% - 30%): Disparo sensible para fallas a tierra internas entre espiras y de baja corriente durante carga normal.
  • Pendiente 2 (K2 = 60% - 80%): Alta restricción que evita disparos falsos durante fallas pasantes severas con saturación de CT.

3. Restricción de irrupción armónica y sobreexcitación

Componente armónicoRelación de umbralAcción de reléCausa raíz física
2nd Armónico (100 Hz)I2nd / Ifundamental > 15%Bloquear disparo diferencialCorriente de irrupción magnetizante durante la energización
5th Armónico (250 Hz)I5th / Ifundamental > 35%Bloqueo / AlarmaSobreexcitación del núcleo por sobretensión del sistema

4. Transformador de corriente (CT) Voltaje de punto de inflexión (Vk) Dimensionamiento

Para evitar la saturación de CT durante la corriente de falla externa máxima (If_max):

Vk ≥ 2 · Isec_max · (Rct + 2 · Rlead + Rrelay)

Donde Rct es la resistencia del devanado secundario CT y Rlead es la resistencia del cable unidireccional.

*Referencia: IEC 60255-187-1:2021; IEC 61869-2:2012; IEEE Std C37.91-2021.*