Saturazione del TC e punto di ginocchio: cosa devono sapere gli ingegneri della protezione

Saturazione del TC e punto di ginocchio: cosa devono sapere gli ingegneri della protezione

Nei sistemi di protezione, un TA non è semplicemente un dispositivo di misura. Durante i guasti, le prestazioni del TA possono determinare se i relè scattano correttamente. Il rischio principale è La saturazione del TA , ovvero il fenomeno per cui il nucleo del TA non riesce più a riprodurre accuratamente la forma d’onda della corrente primaria nel circuito secondario.

Questo articolo spiega il fenomeno della saturazione, il concetto di «punto di ginocchio» e le misure pratiche per ridurre i malfunzionamenti.

Che cos’è la saturazione del TA?

La saturazione del TA si verifica quando il nucleo magnetico raggiunge un punto oltre il quale un ulteriore aumento della corrente primaria non comporta più un aumento proporzionale della corrente secondaria. Il TA richiede una corrente di magnetizzazione maggiore, causando una distorsione della forma d’onda secondaria e una riduzione del suo valore.

Quando la corrente secondaria è distorta o ridotta, i relè di protezione potrebbero "vedere" una corrente di guasto inferiore rispetto a quella effettivamente presente.

Perché la saturazione del TA è importante per i relè di protezione

Durante i cortocircuiti, la corrente primaria può aumentare fino a molte volte la corrente nominale. Se il TA si satura precocemente:

• Relè di sovracorrente potrebbero intervenire più lentamente o non scattare alle soglie previste.
• Protezione differenziale potrebbero funzionare in modo errato a causa di una saturazione non uniforme tra i TA.
• Protezione contro i guasti a terra può diventare poco affidabile se le correnti residue sono distorte.

Il risultato può essere danni maggiori agli impianti, interruzioni più prolungate e un’analisi post-guasto più complessa.

Punto di ginocchio: un concetto pratico

Il punto di ginocchio viene spesso utilizzato per descrivere il punto sulla curva di eccitazione del trasformatore di corrente (CT) in cui un piccolo aumento della tensione secondaria richiede un forte incremento della corrente di magnetizzazione. In termini pratici, indica quanto elevata può essere la tensione secondaria generata dal CT prima che il nucleo entri in una condizione di forte saturazione.

Una maggiore capacità di punto di ginocchio generalmente garantisce prestazioni di protezione migliori per schemi esigenti, in particolare quando il carico del circuito secondario è elevato.

Fattori che spingono un CT verso la saturazione

• Elevata corrente di guasto: livelli di guasto più elevati nel sistema richiedono prestazioni più elevate da parte del CT.
• Elevato carico: lunghe tratte di cablaggio e ingressi dei relè richiedono una maggiore tensione secondaria.
• Componente continua (DC offset): le correnti di guasto asimmetriche aumentano il rischio di saturazione.
• Scelta errata del rapporto: rapporti molto elevati riducono le prestazioni utili in alcuni scenari.

Come ridurre il rischio di saturazione (passi pratici)

• Scegliere trasformatori di corrente di classe di protezione adeguati al livello di guasto e allo schema di protezione.
• Carico: accorciare i tratti di cablaggio, utilizzare sezioni di conduttore adeguate e tenere conto di tutti i dispositivi.
• Valutare l’impiego di secondari da 1 A quando i tratti di cablaggio sono lunghi per ridurre il carico.
• Specificare opportunamente le prestazioni dei trasformatori di corrente per schemi differenziali e protezioni ad alta velocità.

L'approccio migliore consiste nel coordinare la scelta dei trasformatori di corrente (CT) con l'ingegnere addetto alla protezione, che definisce le impostazioni dei relè e verifica gli studi sui guasti.

Indicazioni per la messa in servizio e la risoluzione dei problemi

Se le prestazioni della protezione sono inconsistenti, indagare su:

• Carico imprevisto: dispositivi aggiunti o cablaggi più lunghi rispetto a quelli ipotizzati.
• Collegamenti secondari allentati: aumento della resistenza e segnali irregolari.
• Errori di polarità dei CT: possono causare interventi errati dei relè differenziali.
• Classe o rapporto errati del CT rispetto ai documenti di progettazione.

Collegamenti interni

Categorie di prodotti CT: Trasformatori di corrente .

Per pannelli MV con trasformatori di corrente (CT) e protezione integrati: Dispositivi di commutazione .

Conclusione

La saturazione dei CT è una delle cause nascoste più comuni di problemi di protezione. Se si dimensionano le prestazioni dei CT in base al livello di guasto e al carico, e si verifica la qualità dell’installazione, si riduce drasticamente il rischio che i relè rilevino in modo errato i guasti o funzionino in modo anomalo durante le perturbazioni.

Suggerimenti immagini

• Immagine: https://www.enweielectric.com/products/current-transformers
• ALT: "Trasformatori di corrente di classe protezione progettati per ridurre la saturazione"
• Immagine: https://www.enweielectric.com/products/switchgear
• ALT: "Cubetto di protezione per quadri elettrici di media tensione che utilizza i segnali dei CT per i relè"