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Manual de Ensayos y Mantenimiento – Transformador Combinado JLSZY-35

Tensión nominal: 33 kV (sistema de 35 kV)
Normativa de referencia: IEC 61869-1, IEC 61869-2, IEC 60270, IEEE C57.13, IEC 60060-1, IEEE 43, y buenas prácticas de mantenimiento predictivo según UNE-EN 50110-1

1. Introducción al Programa de Mantenimiento

El transformador combinado JLSZY-35 es un equipo crítico en sistemas de transmisión y distribución eléctrica de media tensión, diseñado específicamente para operar en redes con tensión asignada de 35 kV (tensión nominal 33 kV). Este dispositivo integra en una única carcasa hermética las funciones de transformador de tensión (VT) y transformador de corriente (CT), cumpliendo simultáneamente los requisitos de medición (clases 0.2S, 0.5) y protección (clases 5P10, 5P20). Su correcto funcionamiento es esencial para la precisión de los sistemas de facturación, la selectividad de los relés de protección y la estabilidad general del sistema eléctrico.

Debido a su exposición continua a tensiones elevadas, armónicos de red (THD > 5% en entornos industriales), sobretensiones transitorias por maniobras o rayos (con picos superiores a 170 kV pico), y condiciones ambientales adversas (contaminación tipo III/IV según IEC 60815, humedad relativa >80%, temperaturas extremas entre -40 °C y +55 °C), se requiere un programa estructurado de ensayos y mantenimiento que garantice su fiabilidad, precisión metrológica y seguridad operativa durante toda su vida útil proyectada de 30 años.

Este manual establece las directrices técnicas para la ejecución de actividades de inspección, ensayos eléctricos y evaluación del estado del transformador combinado JLSZY-35, conforme a los estándares internacionales IEC 61869-1 (requisitos generales) e IEC 61869-2 (requisitos particulares para VT y CT), así como a las recomendaciones de IEEE C57.13 para instrumentos de medición y a las buenas prácticas de mantenimiento definidas en la norma UNE-EN 50110-1 para operaciones en instalaciones eléctricas.

El programa de mantenimiento propuesto se basa en un enfoque predictivo y preventivo, orientado a detectar degradaciones tempranas del aislamiento compuesto (epoxi reforzado con sílice), desviaciones en la relación de transformación fuera de las tolerancias IEC (±0.2% para VT, ±0.1% para CT), contaminación superficial o interna, y otros modos de falla comunes como descargas parciales (>50 pC según IEC 60270) o puntos calientes en terminales. La frecuencia recomendada para los ensayos periódicos es anual, aunque puede ajustarse mediante análisis de riesgo si el equipo opera en ambientes severos (costeros, industriales, mineros) o presenta historial de anomalías.

Todo el personal encargado de realizar estas actividades debe estar debidamente capacitado según la norma UNE-EN 50110-1, contar con autorización para trabajar en equipos energizados o desenergizados según corresponda, y utilizar EPP (Equipo de Protección Personal) adecuado, incluyendo casco dieléctrico clase E (IEC 60361), guantes aislantes clase 00 (IEC 60903, soportando 500 V AC), y calzado dieléctrico certificado. Además, se deben seguir estrictamente los procedimientos de bloqueo/etiquetado (LOTO) antes de cualquier intervención, verificando ausencia de tensión con detector homologado y poniendo a tierra todas las partes activas.

2. Inspección Visual y Limpieza

La inspección visual es la primera línea de defensa en cualquier programa de mantenimiento. Permite identificar signos evidentes de deterioro, daño físico, fugas o condiciones anómalas que podrían comprometer la integridad del equipo. Esta actividad debe realizarse con el equipo desenergizado, puesto a tierra y liberado de presión residual, siguiendo protocolos de seguridad rigurosos. Para el JLSZY-35, cuya carcasa está fabricada en resina epoxi reforzada con carga mineral (densidad ≥2.1 g/cm³), la inspección debe centrarse en zonas críticas expuestas a estrés eléctrico y ambiental.

2.1 Elementos a inspeccionar

• Carcaza y aisladores: Verificar la ausencia de grietas, fisuras microscópicas (usar lupa 10x), descargas parciales visibles (marcas de arco en forma de árbol Lichtenberg), decoloración amarillenta (indicativo de envejecimiento UV) o depósitos carbonosos. Los aisladores compuestos deben presentar hidrofobicidad clase HC1-HC2 según IEC 62073; una pérdida de hidrofobicidad (HC4-HC6) indica necesidad de limpieza o recubrimiento.
• Sellado y juntas: Revisar si existen fugas de gas SF₆ (si aplica; presión nominal 0.03–0.05 MPa) o infiltración de humedad. Las juntas O-ring de EPDM (etileno-propileno-dieno) deben estar íntegras, sin resequedad, agrietamiento o deformación permanente. El índice de compresión residual debe ser >85%.
• Conexiones terminales: Asegurar que los bornes primarios (tipo M16 o M20 roscados) y secundarios (bornes tipo tornillo con capacidad hasta 4 mm²) estén firmemente apretados al torque especificado (ver Tabla 1), sin corrosión galvánica, oxidación excesiva o signos de sobrecalentamiento (manchas azules/negras indican temperaturas >150 °C).
• Placa de características: Confirmar que la placa de datos esté legible y contenga información clara sobre relación nominal (ej. 33000/√3 / 100/√3 V para VT; 600/1 A para CT), clase de precisión, tensión asignada (Um = 36 kV), factor térmico (1.2 continuo), nivel de aislamiento (BIL = 170 kV), y código de identificación único del fabricante.
• Base y soportes: Verificar la estabilidad mecánica, ausencia de corrosión estructural en perfiles galvanizados en caliente (capa ≥85 µm según ISO 1461), y buen estado de los pernos de fijación M12 (acero grado 8.8).
• Presencia de humedad o condensación: En equipos con ventana de inspección de policarbonato antivaho, observar si hay acumulación de agua o niebla interna. Un sensor de humedad integrado (opcional) debe registrar <500 ppmv H₂O en gas SF₆.

2.2 Procedimiento de limpieza

La limpieza debe realizarse únicamente con el equipo desenergizado, a tierra y con todos los circuitos secundarios cortocircuitados y puestos a tierra. Se recomienda el siguiente procedimiento validado para el JLSZY-35:

1. Eliminar el polvo suelto con aire seco y limpio (presión ≤ 2 bar, punto de rocío ≤ -40 °C) o con brocha de cerdas suaves no metálicas (nylon 6.6).
2. Para aisladores contaminados con salinidad (ambientes costeros), polvo industrial (silicatos) o residuos orgánicos, utilizar un paño humedecido con una solución neutra de detergente suave (pH 6–8) y agua destilada (conductividad <5 µS/cm). Nunca usar solventes agresivos (acetona, benceno, tricloroetileno) que puedan extraer plastificantes o dañar sellos de EPDM.
3. En caso de contaminación severa en ambientes costeros (depósitos >0.1 mg/cm² de NaCl equivalente), considerar la aplicación de recubrimientos RTV (silicona de vulcanización a temperatura ambiente, espesor 0.5–0.8 mm) tras la limpieza, siempre que el fabricante lo permita. El RTV debe cumplir con IEC 62217 para propiedades hidrofóbicas y resistencia a arco.
4. Secar completamente todas las superficies con aire caliente (≤60 °C) o toallas absorbentes libres de pelusa (clase ISO 4) antes de reenergizar. Verificar ausencia de residuos con medidor de conductividad superficial (<10 µS).

La limpieza inadecuada puede generar trayectorias de fuga superficiales, reduciendo la rigidez dieléctrica y aumentando el riesgo de flashover. Por ello, esta actividad debe documentarse en el historial del equipo junto con fotografías antes y después, cuando sea relevante, y registrar la conductividad de la superficie post-limpieza.

3. Ensayos Eléctricos Periódicos

Los ensayos eléctricos permiten evaluar el comportamiento funcional del transformador combinado bajo condiciones controladas. Se centran en tres aspectos fundamentales: relación de transformación, polaridad y factor de potencia (tangente delta). Todos los ensayos deben realizarse con equipos calibrados trazables a estándares nacionales (ej. CEM en España) o internacionales (BIPM), con incertidumbre combinada ≤0.5% (k=2).

3.1 Ensayo de Relación de Transformación (Turns Ratio Test)

Esta prueba verifica que la relación entre las tensiones primaria y secundaria (para el VT) y entre corrientes primaria y secundaria (para el CT) coincida con los valores nominales especificados en placa. Desviaciones superiores al ±0.2% (para VT, clase 0.2S) o ±0.1% (para CT, clase 0.2S) pueden indicar cortocircuitos entre espiras, conexiones incorrectas o degradación del núcleo magnético de aleación nanocristalina (Fe-Si-B-Cu-Nb).

Procedimiento:

• Utilizar un medidor de relación de transformación (TTR) con resolución mínima de 0.01% y exactitud clase 0.05 (ej. Omicron TTR300C).
• Aplicar una tensión de prueba baja (típicamente 100–200 V AC a 50 Hz) al devanado primario del VT, evitando saturación del núcleo.
• Medir simultáneamente la tensión en el secundario y calcular la relación real. Registrar fase y magnitud.
• Repetir para todos los taps disponibles (si aplica; el JLSZY-35 suele tener taps fijos en 100/√3 V y 110/√3 V).
• Para el CT, inyectar una corriente conocida (10–20% de In, ej. 60 A para In=600 A) usando fuente de corriente calibrada, y medir la corriente secundaria con pinzas amperimétricas de alta precisión (exactitud ±0.05%) o shunts calibrados (clase 0.01).

Los resultados deben compararse con los valores de fábrica o con mediciones anteriores. Una tendencia creciente en la desviación sugiere deterioro progresivo. La Tabla 2 resume los límites aceptables.

Parámetro	Clase de Precisión	Límite de Desviación (%)	Norma de Referencia
Relación VT	0.2S	±0.2	IEC 61869-3
Relación VT	0.5	±0.5	IEC 61869-3
Relación CT	0.2S	±0.1	IEC 61869-2
Relación CT	5P10	±1.0	IEC 61869-2

3.2 Verificación de Polaridad

La polaridad correcta es crítica para el funcionamiento coordinado de relés de protección direccional y sistemas de medición trifásica. Una inversión de polaridad puede causar disparos erróneos o errores en facturación superiores al 5%. El JLSZY-35 sigue la convención aditiva según IEC 61869-1, donde los terminales marcados con “•” o “P1” tienen la misma polaridad instantánea.

Método de ensayo:

• Conectar un voltímetro DC de alta impedancia (>10 MΩ) entre los terminales marcados como “•” del primario y secundario.
• Aplicar brevemente una tensión DC al primario (usando una batería de 6–12 V con interruptor momentáneo).
• Observar la deflexión del voltímetro: si es positiva al conectar y negativa al desconectar, la polaridad es aditiva (correcta según IEC).

Alternativamente, se puede usar la función de polaridad integrada en los equipos TTR modernos, que aplican un pulso AC de 1–5 Hz y analizan la fase relativa con resolución angular <0.1°. Cualquier discrepancia debe investigarse inmediatamente.

3.3 Factor de Potencia (Tangente Delta)

El factor de potencia (tan δ) mide las pérdidas dieléctricas en el aislamiento principal del transformador. Un aumento significativo respecto a valores de referencia indica absorción de humedad, envejecimiento térmico del papel (si aplica) o presencia de contaminantes conductivos en el medio aislante (SF₆ o resina epoxi).

Según IEC 61869-2, el valor máximo aceptable de tan δ a 20°C para equipos nuevos es típicamente <0.5%. Valores superiores a 1.0% requieren investigación adicional, y >2.0% justifican intervención correctiva inmediata.

Procedimiento:

• Utilizar un puente Schering automatizado o analizador de aislamiento (ej. Megger IDAX 300) con capacidad de medir tan δ a múltiples frecuencias (0.1 Hz, 10 Hz y 50 Hz) para discriminar entre pérdidas volumétricas y superficiales.
• Realizar la prueba entre primario-tierra y entre primario-secundario (con todos los secundarios en cortocircuito y a tierra).
• Corregir los resultados a 20°C usando factores de corrección estándar (ej. multiplicar por 1.5 por cada 10°C de diferencia según IEEE 43).
• Registrar simultáneamente la capacitancia (típica del JLSZY-35: 150–250 pF para VT), ya que una variación >5% puede indicar cambios físicos en el aislamiento.

Se recomienda registrar la temperatura ambiente y del equipo durante la prueba con termopar tipo K (exactitud ±0.5 °C), ya que el tan δ es altamente dependiente de la temperatura. La Tabla 3 muestra valores de referencia.

Condición	tan δ a 20°C (%)	Acción Recomendada
Nuevo / Excelente	<0.3	Ninguna
Aceptable	0.3–0.8	Monitorear anualmente
Marginal	0.8–1.5	Investigar causa; programar DGA si aplica
Inaceptable	>1.5	Desconectar y reparar

4. Ensayos de Aislamiento y Resistencia

Estos ensayos evalúan la integridad del sistema de aislamiento compuesto (epoxi-sílice) y la continuidad de los circuitos secundarios. Son esenciales para prevenir fallos catastróficos por perforación dieléctrica.

4.1 Resistencia de Aislamiento (IR)

Se mide con un megóhmetro (probador de aislamiento) a 2500 V DC durante 1 minuto, según IEEE 43. Las mediciones clave son:

• Primario a tierra
• Primario a secundario(s)
• Entre devanados secundarios

Valores mínimos aceptables (según IEEE 43 y experiencia práctica con resinas epoxi):

• >1000 MΩ para equipos limpios y secos a 20°C.
• Relación de absorción (RA = IR(60s)/IR(30s)) ≥ 1.3 indica aislamiento seco y libre de humedad.
• Índice de polarización (PI = IR(10min)/IR(1min)) ≥ 2.0 es deseable en equipos mayores a 1 kV; valores <1.0 indican humedad severa o contaminación.

Una resistencia de aislamiento baja puede deberse a humedad superficial (soluble con limpieza), humedad interna (requiere secado) o deterioro del material aislante (requiere reemplazo). En tal caso, se debe proceder a limpieza profunda o secado antes de continuar con otras pruebas. El ensayo debe repetirse tras 24 horas de reposo en ambiente controlado.

Preguntas Frecuentes Técnicas (Implícitas)

¿Cómo verificar la integridad del aislamiento en campo?

La integridad del aislamiento del JLSZY-35 se verifica mediante una combinación de tres ensayos complementarios: (1) resistencia de aislamiento (IR) con megger a 2500 V DC, (2) factor de potencia (tan δ) a 50 Hz y 0.1 Hz, y (3) medición de descargas parciales (PD) según IEC 60270. En campo, el método más accesible es el IR + tan δ. Si el IR >1000 MΩ y tan δ <0.8% a 20°C, el aislamiento se considera íntegro. Para diagnóstico avanzado, se recomienda el ensayo de PD con acopladores capacitivos integrados (disponibles en versiones premium del JLSZY-35), donde niveles <50 pC a tensión asignada son aceptables.

¿Cuál es el torque correcto para los terminales del JLSZY-35?

El torque de apriete debe ajustarse según el material y tamaño del borne, siguiendo las recomendaciones del fabricante y la norma IEC 61238-1 para conexiones eléctricas. La Tabla 4 resume los valores específicos para el JLSZY-35:

Tipo de Terminal	Material	Tamaño Rosca	Torque (N·m)	Lubricante Recomendado
Primario	Cobre electrolítico	M16	20 ± 2	Ninguno (superficie limpia y seca)
Primario	Cobre electrolítico	M20	25 ± 2	Ninguno
Secundario	Latón CW614N	M6	5 ± 0.5	Grasa dieléctrica NO-OX-ID A-Special
Tierra	Acero inox. A2	M10	12 ± 1	Pasta conductiva anticorrosiva

El uso de llave dinamométrica calibrada (incertidumbre ≤3%) es obligatorio. El sobretorque puede fracturar los insertos roscados en resina epoxi, mientras que el subtóorque genera puntos calientes por resistencia de contacto elevada.

¿Qué hacer si el factor de potencia supera el 1%?

Si el tan δ >1% a 20°C, se debe: (1) verificar la temperatura y corregir el valor, (2) limpiar la superficie de los aisladores y repetir el ensayo, (3) si persiste, realizar termografía infrarroja en carga para detectar puntos calientes, y (4) si el equipo contiene aceite o gas, tomar muestra para análisis (DGA o análisis de humedad). En el JLSZY-35, que usa aislamiento seco, un tan δ elevado suele indicar penetración de humedad por junta defectuosa, requiriendo reemplazo de O-rings y secado in situ con aire seco.

¿Con qué frecuencia se deben realizar los ensayos?

La frecuencia depende del entorno y criticidad, pero se recomienda: (1) inspección visual: semestral, (2) ensayos eléctricos completos (TTR, polaridad, IR, tan δ): anual, (3) termografía infrarroja: anual durante pico de carga, (4) ensayo de descargas parciales: cada 3 años o tras evento de sobretensión. En ambientes severos (contaminación tipo IV, humedad >80%), duplicar la frecuencia de inspección visual y ensayos eléctricos.

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