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Manual de Pruebas y Mantenimiento – Transformador Combinado JLSZY-35

Primera mitad – Basado en IEC 61869 y buenas prácticas de la industria

1. Introducción al Programa de Mantenimiento

El transformador combinado JLSZY-35 es un equipo crítico en sistemas de distribución eléctrica de media tensión (35 kV nominal, operando a 33 kV). Este dispositivo integra las funciones de transformador de corriente (TC) y transformador de tensión (TT) en una única unidad, permitiendo la medición precisa de energía y la protección del sistema eléctrico. Dada su importancia operativa y su exposición continua a condiciones ambientales y eléctricas exigentes, un programa estructurado de pruebas y mantenimiento es esencial para garantizar su confiabilidad, precisión y seguridad a lo largo de su vida útil.

Este manual se alinea con los requisitos establecidos en la norma internacional IEC 61869 (partes aplicables a transformadores instrumento combinados), así como con las recomendaciones de IEEE C57.13, IEC 60060 y las mejores prácticas reconocidas por organismos como CIGRE y EPRI. El objetivo principal del programa de mantenimiento no es únicamente detectar fallas, sino prevenirlas mediante inspecciones periódicas, pruebas diagnósticas y acciones correctivas oportunas.

El mantenimiento del JLSZY-35 debe considerarse dentro de un marco de gestión de activos eléctricos, donde cada intervención se documenta, analiza y utiliza para ajustar futuras estrategias. La frecuencia de las actividades dependerá de factores como:

• Condiciones ambientales (contaminación, humedad, temperatura extrema)
• Nivel de carga promedio y picos de corriente
• Historial de fallas o anomalías previas
• Requisitos regulatorios locales o del operador del sistema

En general, se recomienda un ciclo de mantenimiento preventivo anual, complementado con inspecciones visuales semestrales y pruebas eléctricas completas cada 3 a 5 años, o tras eventos significativos (fallas en el sistema, descargas atmosféricas cercanas, sobrecargas prolongadas).

Pruebas Específicas para el JLSZY-35

El modelo JLSZY-35 presenta características técnicas únicas que requieren protocolos de prueba adaptados. A diferencia de transformadores convencionales, su diseño compacto con TC/TP integrados exige verificaciones simultáneas de precisión, aislamiento y compatibilidad electromagnética. Las pruebas deben seguir estrictamente las disposiciones de IEC 61869-100 (para TCs) y IEC 61869-3 (para TPs), además de considerar las especificaciones del fabricante chino GB/T 20840.3 y GB/T 20840.2, armonizadas con estándares internacionales.

¿Cómo verificar la precisión del TC integrado en campo?

La verificación de precisión del TC integrado en el JLSZY-35 se realiza mediante inyección secundaria con equipos portátiles de prueba de clase 0.05 o superior. El procedimiento incluye:

1. Desconectar todas las cargas secundarias y cortocircuitar los bornes no utilizados.
2. Inyectar corrientes en los puntos del 10%, 25%, 50%, 100% y 120% de la corriente nominal primaria (In = 100–600 A, según variante).
3. Medir la corriente secundaria real y compararla con el valor teórico (In / relación nominal, ej. 300/5 A → 60:1).
4. Calcular el error de relación (ratio error) y el error de fase (phase displacement) según IEC 61869-2.

Los límites aceptables para el JLSZY-35 son:

Si el error supera estos límites, se debe investigar posibles cortocircuitos entre espiras, saturación prematura del núcleo o daño mecánico en el devanado secundario.

¿Qué protocolo usar para probar el TT integrado bajo carga capacitiva?

El TT del JLSZY-35 opera normalmente con cargas mixtas (resistivas + capacitivas). Para simular condiciones reales, se debe realizar la prueba de relación con una carga secundaria equivalente a la impedancia total del circuito de medición/protección (típicamente 30–100 VA). Se aplica una tensión de 100 V al primario (equivalente a ~33 kV en el sistema) y se mide la tensión secundaria (nominal: 100/√3 V para conexión estrella).

El error de tensión debe mantenerse dentro de ±0.2% para clase 0.2, incluso con cargas hasta el 120% de la carga nominal. Además, se recomienda realizar una prueba de excitación secundaria para detectar saturación anómala del núcleo ferromagnético.

Mantenimiento Preventivo del Transformador Combinado 33kV/35kV

Inspección Visual y Limpieza

La inspección visual es la primera línea de defensa en cualquier programa de mantenimiento. Permite identificar signos tempranos de deterioro, daño físico o condiciones anómalas que podrían comprometer el funcionamiento del transformador combinado.

Elementos a Inspeccionar

• Carcasa y aislamiento externo: Verificar grietas, fisuras, descamación, rastros de arco eléctrico (tracking), depósitos de polvo conductor o contaminación salina. En equipos con aislamiento compuesto (silicona o EPDM), buscar pérdida de hidrofobicidad o erosión superficial.
• Conexiones terminales: Revisar pernos, bornes y clemas por signos de corrosión, oxidación, aflojamiento o calentamiento (manchas oscuras, decoloración del aislamiento adyacente).
• Sellos y juntas: Asegurar que no existan fugas de aceite (en modelos llenos de aceite) o penetración de humedad en unidades selladas. Los sellos deben estar íntegros y sin deformación.
• Placa de características: Confirmar que la información (relación de transformación, clase de precisión, tensión nominal, etc.) sea legible y coincida con los registros del sistema.
• Base de montaje y soportes: Verificar estabilidad mecánica, ausencia de corrosión estructural y correcta fijación al bastidor o poste.

Procedimiento de Limpieza

La limpieza debe realizarse con cuidado para no dañar el aislamiento ni introducir contaminantes:

1. Desenergizar y aislar completamente el equipo.
2. Eliminar polvo suelto con aire seco a baja presión (< 30 psi) o brocha de cerdas suaves.
3. Para depósitos grasos o salinos, utilizar un paño ligeramente humedecido con agua destilada o una solución neutra (pH 6–8). Evitar solventes agresivos (acetona, tricloroetileno) que puedan atacar los materiales poliméricos.
4. En casos de contaminación severa en zonas costeras o industriales, puede emplearse un detergente suave específico para equipos eléctricos, seguido de enjuague completo con agua destilada y secado con aire caliente.
5. Nunca aplicar presión directa de agua sobre sellos o aberturas.

Tras la limpieza, se debe verificar que la superficie esté completamente seca antes de reenergizar. En equipos con recubrimiento RTV (silicona de curado a temperatura ambiente), asegúrese de que no se haya removido accidentalmente durante la limpieza.

Parámetros Técnicos Únicos

El JLSZY-35 incorpora especificaciones técnicas distintivas que definen sus protocolos de mantenimiento:

Análisis de Componentes Críticos

Transformadores de Instrumento Integrados (TC/TP)

Los TCs y TPs del JLSZY-35 están encapsulados en resina epoxi con refuerzo de fibra de vidrio, lo que mejora la resistencia mecánica pero dificulta el acceso interno. El núcleo del TC es de aleación nanocristalina (Fe-Si-B-Cu-Nb), con baja pérdida magnética y alta permeabilidad, ideal para mediciones precisas en rangos amplios. El TT utiliza un núcleo laminado de acero silicio de grano orientado, diseñado para minimizar la distorsión armónica.

Un punto crítico es la interacción electromagnética cruzada entre TC y TP. Durante pruebas de cortocircuito simulado, se ha observado inducción parásita en el TT cuando el TC transporta corrientes elevadas. Por ello, el diseño incluye escudos magnéticos de acero mu-metal entre ambos módulos. Durante el mantenimiento, se debe verificar la continuidad de estos escudos y su conexión a tierra.

Aislamiento Compuesto

El aislamiento externo del JLSZY-35 emplea silicona de alta hidrofobicidad (HTV – High Temperature Vulcanized), con perfil de campana optimizado para zonas contaminadas (nivel de contaminación IV según IEC 60815). La pérdida de hidrofobicidad —detectable mediante pulverización de agua (prueba STRI)— indica envejecimiento UV o deposición química irreversible. Si más del 30% de la superficie muestra mojado continuo, se recomienda reaplicar recubrimiento RTV o reemplazar la carcasa.

Sistema de Protección contra Sobretensión

El JLSZY-35 incluye varistores de óxido metálico (MOV) integrados en paralelo con el TT primario, con voltaje de referencia de 42 kV y capacidad de descarga de 10 kA (onda 8/20 µs). Estos dispositivos protegen contra sobretensiones atmosféricas y de maniobra. Durante el mantenimiento, se debe medir la corriente de fuga a 0.75 × Uref: valores superiores a 50 µA indican degradación del MOV y requieren reemplazo inmediato.

Pruebas Eléctricas Periódicas

Prueba de Relación de Transformación

Objetivo: Verificar que la relación entre las tensiones o corrientes primarias y secundarias coincida con la especificada en placa.

• Transformador de Tensión (TT): Aplicar una tensión alterna conocida (generalmente 100–200 V) al devanado primario y medir la tensión inducida en el secundario. La relación medida debe estar dentro de ±0.2% para clases de precisión 0.2 o 0.5.
• Transformador de Corriente (TC): Inyectar una corriente alterna de baja magnitud (10–20% de In) en el primario y medir la corriente secundaria. La relación debe cumplir con la tolerancia de la clase declarada (por ejemplo, ±1% para clase 1).

Se recomienda realizar esta prueba en múltiples puntos (25%, 50%, 100% de In o Un) para detectar no linealidades.

Verificación de Polaridad

Es crítica para garantizar la correcta conexión en sistemas trifásicos y la operación adecuada de relés de protección.

• TT: Conectar momentáneamente una batería de baja tensión (1.5–9 V) entre los terminales primarios marcados (H1–H2). Observar la deflexión del voltímetro conectado al secundario (X1–X2). Una deflexión positiva instantánea indica polaridad sustractiva (estándar en IEC).
• TC: Aplicar un pulso de corriente DC al primario y observar la polaridad del voltaje inducido en el secundario. El terminal marcado como “K” o “S1” debe corresponder al mismo instante de polaridad que el primario “P1”.

Cualquier inversión de polaridad debe corregirse inmediatamente antes de poner en servicio el equipo.

Medición del Factor de Potencia (Tan δ) del Aislamiento

Esta prueba evalúa las pérdidas dieléctricas en el aislamiento principal (entre primario y tierra). Se aplica según IEC 60270 y IEC 61869-1.

Procedimiento:

1. Conectar el equipo de medición de factor de potencia (ej. detector de descargas parciales o puente Schering).
2. Aplicar una tensión de prueba de 10 kV (rms) a frecuencia industrial (50/60 Hz) entre el devanado primario y tierra.
3. Medir el ángulo de pérdida dieléctrica (δ) y calcular tan δ = sen δ / cos δ.

Valores típicos aceptables para transformadores combinados nuevos o en buen estado: tan δ < 0.5% a 20°C. Un aumento progresivo en mediciones sucesivas indica absorción de humedad, envejecimiento térmico o contaminación del aislamiento.

Pruebas de Aislamiento y Resistencia

Resistencia de Aislamiento (Prueba de Megger)

Se mide con un megóhmetro de 2500 V o 5000 V, según el nivel de tensión del equipo.

Puntos de medición:

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

La resistencia mínima aceptable debe ser ≥ 1000 MΩ a 20°C. Se recomienda aplicar la corrección por temperatura usando la fórmula:

R_T2 = R_T1 × 2^(T1−T2)/10

donde T1 es la temperatura de referencia (20°C) y T2 la temperatura ambiente durante la prueba.

Índice de Polarización (PI)

Proporciona información sobre la condición del aislamiento respecto a humedad o contaminación superficial.

PI = Resistencia a los 10 min / Resistencia a los 1 min

Interpretación (IEEE 43):

Nota: El PI es menos confiable en equipos con aislamiento seco o compuesto; en esos casos, priorice el valor absoluto de resistencia y el tan δ.

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