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Manual de Pruebas y Mantenimiento
Transformador Combinado JLSW3-10 (11 kV / Sistema 10 kV)

Este documento constituye la primera mitad del manual técnico orientado a la ejecución de pruebas y mantenimiento preventivo del transformador combinado modelo JLSW3-10, diseñado para operar en sistemas de distribución con tensión nominal de 10 kV (tensión máxima de sistema 11 kV). El contenido se basa en las normas internacionales IEC 61869-3 (Instrument Transformers – Part 3: Inductive voltage transformers) y IEC 61869-2 (Inductive current transformers), complementado con buenas prácticas reconocidas por organismos como CIGRE, IEEE y recomendaciones de fabricantes líderes en equipos de medición y protección.

El objetivo principal es garantizar la confiabilidad, precisión y seguridad operativa del transformador combinado durante su vida útil, minimizando riesgos de falla catastrófica, errores en medición o mal funcionamiento de los sistemas de protección asociados.

1. Introducción al Programa de Mantenimiento

El transformador combinado JLSW3-10 integra en una sola carcasa un transformador de tensión inductivo (VT) y un transformador de corriente (CT), comúnmente utilizado en subestaciones de media tensión para alimentar circuitos de medición, facturación y relés de protección. Debido a su función crítica, su correcto mantenimiento no solo afecta la calidad del servicio eléctrico, sino también la seguridad del personal y la integridad del sistema.

Un programa estructurado de mantenimiento debe considerar tres pilares fundamentales:

1. Mantenimiento preventivo programado: Inspecciones y pruebas periódicas según calendario definido por el operador, independientemente del estado aparente del equipo.
2. Mantenimiento predictivo: Evaluación continua o periódica del estado del aislamiento, relación de transformación y otras variables clave mediante técnicas no destructivas.
3. Mantenimiento correctivo: Acciones realizadas tras la detección de anomalías o fallas, siempre precedidas por diagnóstico riguroso.

La frecuencia recomendada para las pruebas principales (relación, polaridad, factor de potencia y resistencia de aislamiento) es cada 3 a 5 años en condiciones normales de operación. No obstante, en ambientes agresivos (alta humedad, contaminación salina, polvo conductor, temperaturas extremas), se recomienda reducir este intervalo a 1–2 años.

Antes de cualquier intervención, se deben cumplir estrictamente los procedimientos de seguridad establecidos en la norma IEC 61936 (Instalaciones eléctricas de alta tensión) y en los protocolos internos de la empresa operadora. Esto incluye:

• Aislamiento y puesta a tierra de todas las partes activas.
• Bloqueo mecánico y señalización clara del área de trabajo (lockout/tagout).
• Verificación de ausencia de tensión con detector calibrado.
• Uso obligatorio de EPP (equipo de protección personal) adecuado.

2. Inspección Visual y Limpieza

La inspección visual es el primer paso en cualquier rutina de mantenimiento y, aunque simple, puede revelar problemas críticos antes de que se conviertan en fallas. Debe realizarse con el equipo desenergizado y debidamente puesto a tierra.

2.1 Elementos a inspeccionar

• Carcasa y sellos: Verificar la integridad de la cubierta metálica o compuesta. Buscar abolladuras, corrosión, grietas o signos de envejecimiento del material. Los sellos alrededor de las bridas, tapas y terminales deben estar intactos; cualquier rastro de aceite en la superficie externa indica posible fuga.
• Nivel de aceite: Aunque el JLSW3-10 suele ser herméticamente sellado, algunos modelos incluyen un indicador de nivel (mirilla o tubo de expansión). Confirmar que el nivel esté dentro del rango marcado. Un nivel bajo sugiere pérdida de dieléctrico, lo cual compromete severamente el aislamiento interno.
• Terminales primarios y secundarios: Revisar oxidación, corrosión, aflojamiento mecánico o quemaduras en los bornes. Asegurar que las conexiones estén ajustadas al torque especificado por el fabricante (típicamente entre 15–25 N·m para terminales M10/M12).
• Placa de características: Confirmar legibilidad de datos (relación nominal, clase de precisión, tensión asignada, número de serie). Esta información es esencial para las pruebas posteriores.
• Condiciones ambientales: Evaluar acumulación de polvo, humedad, nidos de insectos o vegetación cercana que pueda afectar la disipación térmica o crear trayectorias de fuga.

2.2 Procedimiento de limpieza

La limpieza debe realizarse con herramientas no abrasivas y agentes compatibles con los materiales del equipo:

1. Utilizar aire seco y limpio (presión ≤ 3 bar) para eliminar polvo suelto de la superficie y terminales.
2. En caso de suciedad adherida, emplear un paño suave ligeramente humedecido con agua destilada o alcohol isopropílico (evitar solventes clorados o aromáticos).
3. Nunca aplicar agua a presión ni detergentes fuertes, ya que pueden penetrar por juntas y dañar el aislamiento interno.
4. Secar completamente todas las superficies antes de reenergizar.

Después de la limpieza, registrar fotografías y notas en la bitácora de mantenimiento, destacando cualquier hallazgo anómalo.

3. Pruebas Eléctricas Periódicas

Las pruebas eléctricas permiten verificar el correcto funcionamiento interno del transformador combinado sin necesidad de desmontaje. Todas las mediciones deben compararse con valores de referencia del fabricante o con resultados históricos del mismo equipo.

3.1 Prueba de Relación de Transformación (Turns Ratio Test)

Esta prueba confirma que la relación entre tensión/corriente primaria y secundaria coincide con la nominal declarada. Para el JLSW3-10, las relaciones típicas son:

Componente	Relación Nominal	Clase de Precisión (IEC 61869)	Tolerancia Máxima Admisible
Transformador de Tensión (VT)	10 000 V / 100 V	0.2 / 0.5 / 3P	±0.2% (clase 0.2), ±0.5% (clase 0.5)
Transformador de Corriente (CT)	400 A / 5 A	0.2S / 0.5 / 5P10	±0.2% (0.2S), ±0.5% (0.5), ±1% (5P10)

Procedimiento para el VT:

1. Aplicar una tensión alterna baja (100–200 V) al devanado primario.
2. Medir simultáneamente la tensión en el primario (V_p) y en el secundario (V_s).
3. Calcular la relación real: R = Vp / Vs.
4. Comparar con la relación nominal. La desviación máxima aceptable es ±0.2% para clases de precisión 0.2 y 0.5 (según IEC 61869-3).

Procedimiento para el CT:

1. Utilizar un equipo de prueba de relación (como un turns ratio tester).
2. Inyectar una corriente conocida (típicamente 1–10 A) en el primario.
3. Medir la corriente secundaria resultante.
4. Verificar que la relación Ip/Is coincida con la nominal dentro de la tolerancia de la clase (±0.5% para clase 0.5, ±1% para clase 1).

3.2 Verificación de Polaridad

La polaridad correcta es esencial para el funcionamiento coordinado de los relés de protección. Una inversión puede causar operación errónea o bloqueo total del sistema de protección.

Método de impulso DC (para CT):

1. Conectar brevemente una batería de 1.5–9 V entre los terminales primarios (P1 positivo, P2 negativo).
2. Observar la deflexión del voltímetro conectado al secundario (S1 a positivo del voltímetro).
3. Si la aguja se desvía positivamente al conectar y negativamente al desconectar, la polaridad es correcta (marcada como “punto” o “*”).

Para el VT, la polaridad suele verificarse indirectamente durante la prueba de relación con equipos modernos que detectan automáticamente la fase.

3.3 Factor de Potencia Dieléctrico (Tan δ)

Esta prueba evalúa las pérdidas dieléctricas en el aislamiento del VT. Un aumento significativo del factor de potencia indica deterioro del aceite o del papel aislante.

Procedimiento:

1. Aplicar una tensión alterna a frecuencia industrial (50/60 Hz) al devanado primario, con el secundario en cortocircuito y puesto a tierra.
2. Medir la corriente de fuga y el ángulo de fase respecto a la tensión aplicada.
3. Calcular el factor de disipación: tan δ = IR / IC, donde I_R es la componente resistiva y I_C la capacitiva.

Valores típicos aceptables para transformadores de tensión en aceite: tan δ < 0.5% a 20°C. Un incremento del 50% respecto a valores históricos justifica una investigación más profunda.

3.4 Resistencia de Aislamiento

El ensayo de resistencia de aislamiento permite evaluar la condición del sistema dieléctrico entre devanados y tierra. Se realiza con un megóhmetro de 2500 V CC.

Medición	Valor Mínimo Aceptable (25 °C)	Norma de Referencia
Primario a Secundario + Tierra	≥ 1000 MΩ	IEC 61869-3
Secundario a Tierra	≥ 500 MΩ	IEC 61869-2
Entre devanados secundarios	≥ 500 MΩ	IEC 61869-2

Se debe corregir el valor medido a 20 °C utilizando el factor de corrección de temperatura según IEEE 43. Una caída sostenida en la resistencia de aislamiento indica absorción de humedad o contaminación del aceite aislante.

¿Con qué frecuencia se debe realizar la prueba de rigidez dieléctrica en el JLSW3-10?

La prueba de rigidez dieléctrica (ensayo de tensión aplicada) no se recomienda como parte del mantenimiento rutinario en campo debido al riesgo de daño irreversible al aislamiento si se supera el límite de descarga parcial. Sin embargo, en casos excepcionales —como tras una falla externa o sospecha grave de deterioro— puede aplicarse una tensión reducida (80% del valor de prueba de tipo) durante 1 minuto.

Los niveles de aislamiento BIL (Basic Impulse Level) y tensión soportada a frecuencia industrial para el JLSW3-10 son:

Parámetro	Valor	Norma
BIL (Tensión de impulso normalizada)	75 kV	IEC 60071-1
Tensión soportada a frecuencia industrial (1 min)	28 kV eficaz	IEC 61869-3
Tensión soportada al vacío (entre bornes secundarios)	3 kV eficaz	IEC 61869-2

Estas pruebas deben reservarse para laboratorios certificados o situaciones post-falla con autorización técnica explícita.

¿Qué especificaciones mecánicas diferencian al JLSW3-10 de otros transformadores combinados?

El diseño del tanque sellado del JLSW3-10 incorpora varias características únicas:

• Estructura monobloque: Fabricada en acero galvanizado o aleación de aluminio fundido, con espesor mínimo de 3 mm para resistencia mecánica y disipación térmica.
• Sistema de sellado hermético: Utiliza juntas de elastómero fluorado (FKM) resistentes a UV, ozono y temperaturas de -40 °C a +120 °C.
• Presión interna controlada: El tanque opera bajo ligera sobrepresión (0.02–0.05 bar) para evitar la entrada de humedad, con válvula de alivio tarada a 0.3 bar.
• Terminales primarios: Bornes tipo perno M16 con recubrimiento de estaño o plata, torque de apriete: 45 ± 5 N·m.
• Terminales secundarios: Caja IP65 con bornes tipo tornillo M4, torque: 1.2 ± 0.2 N·m.

Estas características garantizan una vida útil mínima de 25 años en ambientes clase II (IEC 60721-3-3), incluso en zonas costeras o industriales.

¿Cómo interpretar los resultados de factor de potencia en función de la temperatura?

El factor de potencia dieléctrico (tan δ) es altamente dependiente de la temperatura. Para el aceite mineral del JLSW3-10, se aplica la siguiente regla empírica: el valor de tan δ se duplica por cada incremento de 10 °C en la temperatura del aceite.

Por tanto, todas las mediciones deben normalizarse a 20 °C usando la fórmula:

tan δ20°C = tan δmedido / 2(Tmedido - 20)/10

Un valor normalizado superior a 0.6% requiere análisis del aceite (IEC 60156) y posible reacondicionamiento.

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