1. Introducción al Programa de Mantenimiento

El transformador combinado JLSW3-35 es un equipo crítico en redes de distribución eléctrica media tensión, diseñado específicamente para operar en sistemas con tensión nominal de 35 kV (tensión de sistema efectiva de 33 kV). Este dispositivo integra las funciones de transformación de tensión y corriente en una sola unidad compacta, cumpliendo rigurosamente con los requisitos de la norma internacional IEC 61869-3 (transformadores de tensión inductivos) y IEC 61869-6 (transformadores instrumentales combinados). Su diseño único permite una instalación simplificada en subestaciones tipo poste o celdas blindadas, reduciendo espacio, costos de cableado secundario y puntos de falla.

La confiabilidad del JLSW3-35 es fundamental para la correcta operación de sistemas de protección, medición y control. Cualquier falla o desviación en su comportamiento puede comprometer la seguridad del personal, la integridad de los equipos conectados y la estabilidad del sistema eléctrico. Por ello, se implementa un programa estructurado de pruebas y mantenimiento preventivo basado en buenas prácticas internacionales y en los lineamientos de la norma IEC 61869, complementado con recomendaciones de IEEE C57.13 y C57.13.2 para entornos de alta exigencia.

Este manual tiene como objetivo proporcionar a los técnicos e ingenieros responsables de la operación y mantenimiento un conjunto claro, técnico y aplicable de procedimientos para verificar el estado funcional del transformador combinado. El programa está diseñado para:

• Detectar tempranamente signos de deterioro del aislamiento o componentes internos mediante pruebas no destructivas y análisis de tendencias.
• Verificar la precisión de las relaciones de transformación y la polaridad correcta según las clases declaradas en placa.
• Asegurar el cumplimiento continuo con las clases de exactitud declaradas: típicamente Clase 0.5 o 0.2S para medición energética y Clase 5P20 o 10P20 para protección diferencial y sobrecorriente.
• Minimizar el riesgo de fallos catastróficos mediante inspecciones periódicas, termografía y análisis de aceite (cuando aplica).
• Documentar el historial de desempeño para análisis predictivo, gestión de vida útil y planificación estratégica de reemplazos.

La frecuencia recomendada para las actividades descritas en este manual es anual, aunque puede ajustarse según factores como la severidad del entorno (contaminación grado III/IV según IEC 60815, humedad relativa >80%, temperatura ambiente >45°C), la criticidad del equipo en el sistema y los resultados históricos de pruebas anteriores. En condiciones normales de operación y ambiente limpio (grado I/II), un intervalo de 24 meses puede considerarse aceptable, siempre que se realice una inspección visual semestral y se registren lecturas térmicas infrarrojas.

¿Por qué el JLSW3-35 requiere un enfoque de mantenimiento específico?

A diferencia de los transformadores instrumentales separados, el JLSW3-35 presenta acoplamientos electromagnéticos entre sus núcleos de tensión y corriente. Este acoplamiento, si bien optimiza el espacio, introduce riesgos adicionales: saturación cruzada bajo fallas asimétricas, interferencia en señales de medida durante transitorios, y mayor sensibilidad a armónicos. Por tanto, las pruebas deben evaluar no solo cada función individualmente, sino también su interacción en condiciones dinámicas. Además, su carcasa compuesta (porcelana o polímero HTV) exige protocolos de limpieza distintos a los equipos de porcelana tradicional.

2. Inspección Visual y Limpieza

La inspección visual es el primer paso en cualquier programa de mantenimiento y, a menudo, el más revelador. Muchas fallas inminentes pueden detectarse simplemente observando signos externos de deterioro. Esta actividad debe realizarse con el equipo desenergizado y en condiciones seguras.

2.1. Elementos a Inspeccionar

• Carcasa y sellos: Verifique la integridad de la cubierta del transformador (generalmente de porcelana clase A o compuesto polimérico HTV con hidrofobicidad permanente). Busque grietas, fisuras, descargas parciales (marcas de arco o carbonización), pérdida de hidrofobicidad en materiales compuestos (evaluada mediante prueba de rociado de agua según IEC 62073) o contaminación superficial excesiva (medida en ESDD/NSDD si en zona costera o industrial).
• Conexiones terminales: Revise los bornes primarios y secundarios en busca de corrosión, oxidación, aflojamiento mecánico o sobrecalentamiento (indicado por decoloración del metal o presencia de óxidos negros/blancos). Los terminales primarios del JLSW3-35 suelen ser tipo perno M16 o M20; verifique torque según Tabla 1.
• Placa de identificación: Confirme que la placa esté legible y contenga la información correcta: modelo (JLSW3-35), relación de tensión (33 kV / √3 : 100 V / √3 o 110 V), relación de corriente (ej. 400/5 A, 600/1 A), clase de exactitud (0.5/5P20), factor límite de precisión (FLP = 20), año de fabricación, número de serie y norma de referencia (IEC 61869-3/-6).
• Sistema de drenaje y ventilación: Si el equipo posee orificios de drenaje o respiraderos, asegúrese de que no estén obstruidos por insectos, polvo o residuos. En versiones con conservador, verifique el nivel de aceite y el estado del gel de sílice (debe ser azul; rosa indica saturación).
• Presencia de humedad: En transformadores con relleno de aceite o resina epoxi, observe si hay signos de condensación interna, fugas en juntas tóricas (típicamente NBR o FKM) o niveles incorrectos (si aplica). Use linterna UV para detectar trazas fluorescentes en sellantes.

2.2. Procedimiento de Limpieza

La limpieza adecuada mejora el rendimiento dieléctrico y previene descargas superficiales. Se recomienda el siguiente enfoque:

1. Utilice aire seco y limpio (presión ≤ 3 bar) para eliminar polvo suelto de la superficie externa y terminales.
2. Para contaminación no conductiva (polvo, tierra seca), use un paño suave ligeramente humedecido con agua destilada o alcohol isopropílico (pureza ≥99%). Evite solventes agresivos (acetona, tolueno) que puedan dañar sellos de caucho o recubrimientos hidrofóbicos.
3. En ambientes industriales o costeros con contaminación salina o química, considere una limpieza con solución detergente neutra (pH 6–8) seguida de enjuague con agua desmineralizada (conductividad <5 µS/cm) y secado completo con aire caliente (<60°C).
4. Nunca rocíe líquidos directamente sobre el equipo; aplíquelos al paño primero.
5. Después de la limpieza, inspeccione nuevamente en busca de microfisuras que puedan haberse hecho visibles, especialmente en bushings y uniones moldeadas.

Registre todos los hallazgos en una hoja de inspección estandarizada, incluyendo fotografías si se detectan anomalías significativas. En zonas de alta contaminación, se recomienda medir el Índice de Contaminación Superficial (ESDD/NSDD) cada 2 años según IEC 60507.

¿Cómo prevenir descargas superficiales en el JLSW3-35?

Las descargas superficiales son comunes en transformadores combinados expuestos a niebla salina o polvo industrial. Para mitigarlas, además de la limpieza, se recomienda aplicar recubrimientos RTV (silicona de curado a temperatura ambiente) en bushings de porcelana, o verificar la hidrofobicidad en versiones poliméricas. El JLSW3-35, al operar a 33 kV, requiere una distancia de fuga mínima de 25 mm/kV (825 mm total) según IEC 60672; cualquier acumulación de contaminante reduce efectivamente esta distancia.

3. Pruebas Eléctricas Periódicas

Las pruebas eléctricas permiten evaluar el comportamiento interno del transformador combinado sin desmontarlo. Estas pruebas deben realizarse con equipos calibrados trazables a laboratorios acreditados y siguiendo los métodos descritos en la IEC 61869-3 (para transformadores de tensión) y IEC 61869-6 (para transformadores combinados). La temperatura ambiente durante las pruebas debe registrarse, ya que afecta los resultados de aislamiento y relación de transformación.

3.1. Prueba de Relación de Transformación

Esta prueba verifica que las relaciones de tensión y corriente coincidan con las especificadas en placa. Es crítica para garantizar la exactitud en medición de energía y la coordinación de protecciones.

• Transformador de tensión (VT): Aplique una tensión baja (100–500 V CA a 50 Hz) en el devanado primario y mida simultáneamente la tensión en el secundario. Calcule la relación real y compárela con la nominal. La desviación máxima permitida es ±0.2% para clase 0.5 y ±0.1% para clase 0.2S. Use equipos de prueba automáticos (ej. Omicron CT Analyzer, Megger TTRX) que compensen errores por carga secundaria.
• Transformador de corriente (CT): Inyecte una corriente conocida (10–120% de In, ej. 60 A para relación 600/5) en el primario y mida la corriente secundaria con pinzas de precisión o shunts calibrados. La relación medida debe estar dentro de la tolerancia de exactitud correspondiente (ej. ±0.5% para clase 0.5 a corriente nominal, ±1% para clase 1). Verifique también el error compuesto a 20×In para clases de protección (5P20).

Para el JLSW3-35, se recomienda realizar la prueba en ambos devanados secundarios (medición y protección) por separado, y registrar la impedancia de carga utilizada (típicamente 15 VA para medición, 30 VA para protección).

3.2. Verificación de Polaridad

La polaridad correcta es crítica para el funcionamiento de relés de protección direccional, diferenciales y medidores de energía activa/reactiva. El JLSW3-35 generalmente tiene marcación sustractiva (puntos o marcas “*” en bornes H1/X1 y P1/S1).

Procedimiento: Conecte un voltímetro CC de alta impedancia entre el borne primario marcado (H1) y el secundario marcado (X1). Aplique una tensión transitoria (mediante batería de 9 V o fuente CC momentánea) al primario (H1-H2). Si la aguja del voltímetro se desvía positivamente al conectar y negativamente al desconectar, la polaridad es correcta.

Alternativamente, use un comprobador de polaridad digital que genere un pulso y mida la fase relativa con precisión de ±1°. En sistemas trifásicos, verifique la secuencia de fases en los tres transformadores combinados simultáneamente.

3.3. Medición del Factor de Potencia (tan δ)

El factor de disipación dieléctrica (tan δ) es un indicador sensible del estado del aislamiento. Un aumento progresivo sugiere absorción de humedad, envejecimiento térmico o contaminación del dieléctrico. En el JLSW3-35, el aislamiento suele ser de resina epoxi reforzada con fibra de vidrio (clase térmica F, 155°C) o aceite mineral.

Realice la prueba a 10 kV (o según capacidad del equipo de prueba, ej. Doble Medidor IDAX 300) en el devanado primario respecto a tierra y entre devanados. Compare los valores con:

• Especificaciones del fabricante (típicamente tan δ < 0.5% a 20°C para aislamiento nuevo en resina epoxi; < 0.8% para aceite nuevo).
• Valores históricos del mismo equipo (la tendencia es más importante que el valor absoluto; un incremento del 50% respecto al valor inicial merece investigación).

Corrija los resultados a 20°C usando la fórmula estándar:
tan δ₂₀ = tan δₜ / [1 + α(t – 20)],
donde α ≈ 0.05/°C para papel-aceite o resinas epoxi. Para aceite, use tablas de corrección de IEC 60247.

¿Cómo verificar la exactitud del transformador combinado JLSW3-35?

La verificación completa de exactitud requiere un banco de pruebas de transformadores instrumentales que simule cargas reales y condiciones de red. Se debe medir:

• Error de relación y error de fase para el VT en 20%, 50%, 100% y 120% de tensión nominal.
• Error de relación y error compuesto para el CT en 10%, 20%, 100% y 2000% (para 5P20) de corriente nominal.
• Influencia mutua: inyectar corriente en el CT mientras se aplica tensión al VT, y viceversa, para detectar acoplamientos no deseados.

Los resultados deben compararse con las curvas de exactitud proporcionadas por el fabricante y los límites de la IEC 61869-2/-3.

4. Pruebas de Aislamiento y Resistencia

Estas pruebas evalúan la integridad del sistema de aislamiento, que en el JLSW3-35 suele ser de tipo seco (resina epoxi) o compuesto, aunque algunos modelos pueden usar aceite mineral o gas SF₆. La elección del método depende del tipo de aislamiento.

4.1. Resistencia de Aislamiento (IR)

Mida la resistencia de aislamiento entre:

• Primario – Secundario(s)
• Primario – Tierra
• Secundario – Tierra
• Entre devanados secundarios (si aplica)

Utilice un megóhmetro de 2500 V CC (mínimo) durante 1 minuto. Registre el valor final (IR) y calcule el índice de polarización (PI = IR₁₀ₘᵢₙ / IR₁ₘᵢₙ) si el equipo lo permite. Para equipos de resina epoxi, el PI suele ser >5.0; para aceite, >2.0 es aceptable.

Valores de referencia mínimos:

• Resistencia de aislamiento: ≥ 1000 MΩ (para equipos nuevos o en buen estado).
• Índice de polarización: ≥ 2.0 indica aislamiento seco y saludable (IEC 60270).

Valores bajos pueden deberse a humedad superficial; en tal caso, seque la superficie con aire caliente y repita la prueba. Corrija los valores a 20°C usando la regla empírica: IR₂₀ = IRₜ × 2^(t–20)/10.

4.2. Prueba de Rigidez Dieléctrica

Aunque no se recomienda como prueba rutinaria (es destructiva si hay defectos), en casos de duda grave puede aplicarse una tensión de frecuencia industrial (50/60 Hz) durante 1 minuto según IEC 61869-1:

• Entre primario y tierra: 70 kV eficaces (valor típico para nivel de aislamiento 170 kV BIL según IEC 60071-1).
• Entre devanados: 3 kV eficaces.
• Entre secundarios y tierra: 3 kV eficaces.

Esta prueba solo debe realizarse por personal altamente calificado y con autorización formal, ya que puede provocar una falla irreversible si el aislamiento está comprometido. Use limitadores de corriente (≤1 A) para minimizar daños.

4.3. Continuidad y Resistencia de Devanados

Mida la resistencia óhmica de los devanados secundarios con un micro/milióhmetro (precisión ±0.2%). Compare con valores de placa o históricos. Un aumento del 10% puede indicar conexiones flojas o roturas parciales.

Para el primario de tensión (alta impedancia, ~10 kΩ), esta medición suele ser impracticable con equipos convencionales, pero puede inferirse indirectamente mediante la prueba de excitación (curva V-I). La corriente de excitación a tensión nominal no debe exceder el 5% de la corriente nominal secundaria.

5. Mantenimiento Correctivo y Diagnóstico del Transformador Combinado JLSW3-35 (33 kV)

El transformador combinado JLSW3-35, diseñado para operar en sistemas de distribución de 35 kV con tensión nominal de 33 kV, integra funciones de medición y protección en un solo dispositivo. Si bien su diseño robusto garantiza alta confiabilidad, el mantenimiento correctivo se vuelve inevitable ante la aparición de fallas o degradación progresiva. Esta segunda parte del documento técnico aborda las prácticas recomendadas para el diagnóstico, intervención y registro sistemático del mantenimiento correctivo, asegurando la continuidad operativa, la seguridad del personal y la extensión de la vida útil del equipo.

Diagnóstico de Fallas Comunes

El diagnóstico efectivo comienza con la identificación precisa de los síntomas y su correlación con posibles causas subyacentes. En el caso del JLSW3-35, las fallas más frecuentes incluyen:

• Sobrecalentamiento localizado: Detectado mediante termografía infrarroja o sensores integrados. Puede originarse por conexiones flojas (torque <15 N·m), cargas desbalanceadas o fallas en el aislamiento interno.
• Pérdida de precisión en las salidas de medición: Indicativo de deterioro en los devanados secundarios del transformador de corriente (TC) o tensión (TP), saturación magnética o daño en los núcleos (ej. laminaciones dobladas).
• Fugas de aceite o presencia de humedad: Comprometen gravemente las propiedades dieléctricas del fluido aislante, aumentando el riesgo de descargas parciales o cortocircuitos internos. Humedad >30 ppm en aceite es crítica.
• Ruidos anormales (zumbidos intensos, chasquidos): Suelen señalar problemas mecánicos en el núcleo laminado, vibraciones excesivas o arcos eléctricos incipientes (detectables con ultrasonido o HFCT).
• Fallas en la puesta a tierra del tanque o escudos electrostáticos: Pueden inducir tensiones peligrosas en carcasas metálicas y afectar la estabilidad del sistema de protección.

Para un diagnóstico integral, se recomienda combinar inspecciones visuales con pruebas eléctricas específicas:

• Medición de resistencia de aislamiento (IR) y índice de polarización (PI) en devanados primarios y secundarios.
• Análisis cromatográfico del aceite (DGA) para detectar gases disueltos asociados a descargas parciales (H₂, CH₄), sobrecalentamiento (CH₄, C₂H₄) o arcos eléctricos (C₂H₂). Límites de atención según IEC 60599: C₂H₂ >5 ppm, CO >700 ppm.
• Pruebas de relación de transformación (TTR) y factor de potencia para evaluar la integridad del aislamiento y la exactitud del transformador.
• Medición de capacitancia y tangente delta en aisladores y bushings.

Un enfoque sistemático permite diferenciar entre fallas transitorias (como contaminación superficial) y defectos permanentes que requieren intervención inmediata.

Mantenimiento de Contactos y Terminales

Los contactos y terminales del JLSW3-35 —incluyendo bornes primarios, secundarios y puntos de conexión a relés o medidores— están sujetos a oxidación, corrosión y aflojamiento mecánico debido a ciclos térmicos y vibraciones. El mantenimiento correctivo en esta área es crítico para evitar caídas de tensión, calentamiento excesivo y falsas operaciones del sistema de protección.

Procedimiento recomendado:

1. Desenergización y bloqueo: Asegurar que el equipo esté completamente desenergizado y a tierra antes de cualquier manipulación.
2. Inspección visual: Buscar signos de oxidación (color verdoso en cobre), carbonización, grietas o deformaciones mecánicas.
3. Limpieza: Utilizar lija fina no metálica (grano 400) o limpiadores dieléctricos para remover capas de óxido sin dañar la superficie conductora. Nunca usar herramientas abrasivas metálicas que puedan dejar residuos conductores.
4. Ajuste de torque: Verificar y ajustar los pernos de conexión según las especificaciones del fabricante (ver Tabla 2). Un torque insuficiente genera resistencia de contacto elevada; uno excesivo puede dañar roscas o aisladores.
5. Aplicación de compuestos antioxidantes: En terminales de cobre o aluminio expuestos, aplicar una capa fina de grasa dieléctrica antioxidante (ej. NO-OX-ID A-Special) para prevenir futura corrosión.

En casos extremos de corrosión avanzada o daño estructural, se debe reemplazar el terminal completo. Además, se recomienda revisar periódicamente las cajas de conexión secundaria, selladas contra la intemperie (grado IP54 mínimo), para garantizar la integridad de los circuitos de medida y protección.

Tratamiento de Humedad y Contaminación

La presencia de humedad en el aceite aislante del JLSW3-35 reduce drásticamente su rigidez dieléctrica y acelera la degradación del papel aislante. La contaminación por partículas sólidas (polvo, fibras, productos de descomposición) actúa como núcleos de ionización, facilitando descargas parciales.

Estrategias de tratamiento:

• Filtración y secado en sitio: Mediante unidades móviles de filtración con cartuchos absorbentes de humedad (tipo Fuller’s earth o tamices moleculares). Este proceso reduce el contenido de agua a menos de 20 ppm y elimina partículas mayores a 5 µm.
• Reemplazo parcial o total del aceite: Si el DGA indica degradación severa (presencia de CO, CO₂ en niveles altos, o ácidos orgánicos), se recomienda drenar el aceite contaminado, limpiar internamente el tanque y rellenar con aceite nuevo cumpliendo con normas IEC 60296 (Clase I).
• Verificación del sistema de respiración: El JLSW3-35 suele incluir un respiradero con gel de sílice. Si el indicador de humedad muestra color rosa (saturado), el gel debe reemplazarse o regenerarse a 120°C durante 4 horas. En equipos con conservador, verificar el nivel de aceite y la integridad del diafragma.
• Limpieza externa: Los bushings y la cubierta del tanque deben limpiarse con agua desionizada o detergentes no iónicos para eliminar depósitos salinos o industriales que puedan favorecer fugas superficiales.