Article Content

«`html

Manual de Pruebas y Mantenimiento
Transformador de Corriente LJ-ZW32-10

Tensión nominal del sistema: 10 kV (clase de aislamiento 11 kV)
Norma de referencia: IEC 61869-1 y IEC 61869-2
Versión: 1.0
Fecha: Abril 2025

1. Introducción al Programa de Mantenimiento

El transformador de corriente (TC) modelo LJ-ZW32-10 es un dispositivo crítico en sistemas de protección, medición y control de redes eléctricas de media tensión. Su correcto funcionamiento garantiza la precisión en la toma de decisiones por parte de relés de protección, equipos de medición y sistemas SCADA. Cualquier falla o desviación en su comportamiento puede comprometer tanto la seguridad del personal como la integridad del sistema eléctrico.

Este manual establece un programa estructurado de pruebas y mantenimiento basado en las recomendaciones de la norma internacional IEC 61869, complementado con buenas prácticas reconocidas por organismos como IEEE, CIGRE y fabricantes líderes. El objetivo principal es asegurar la confiabilidad operativa del TC durante toda su vida útil, detectar tempranamente signos de degradación y prevenir fallos catastróficos.

El programa se divide en actividades periódicas que incluyen:

• Inspecciones visuales y limpieza preventiva.
• Pruebas eléctricas no destructivas (relación de transformación, polaridad, factor de potencia).
• Evaluación del estado del aislamiento (resistencia de aislamiento, rigidez dieléctrica).
• Interpretación técnica de los resultados frente a valores de referencia.

La frecuencia recomendada para estas actividades depende del entorno operativo (contaminación ambiental, humedad, temperatura, vibraciones), la criticidad del equipo en el sistema y el historial de fallas. Como regla general, se sugiere:

• Inspección visual y limpieza: Anualmente o tras eventos climáticos severos.
• Pruebas eléctricas básicas: Cada 3 a 5 años en condiciones normales; anual si el TC opera en ambientes agresivos o ha presentado anomalías previas.
• Pruebas completas de aislamiento: Cada 5 años o después de cualquier modificación significativa en el sistema (ampliaciones, reconfiguraciones).

Es fundamental que todo el personal involucrado en estas actividades esté debidamente capacitado, utilice equipos calibrados y cumpla con los protocolos de seguridad establecidos en normativas locales e internacionales (por ejemplo, NFPA 70E o IEC 61936).

Especificaciones Técnicas del LJ-ZW32-10 según Norma IEC 61869

El modelo LJ-ZW32-10 es un transformador de corriente tipo poste con núcleo toroidal encapsulado en resina epoxi reforzada con sílice, diseñado específicamente para sistemas trifásicos de 10 kV. A continuación se detallan sus parámetros técnicos clave conforme a la terminología estandarizada en IEC 61869-2:

Parámetro Técnico	Valor / Especificación	Referencia Normativa
Tensión más elevada para el material (Um)	12 kV	IEC 61869-1, Tabla 2
Nivel de aislamiento asignado (LI/AC)	75 kV / 28 kV	IEC 60071-1
Corriente primaria nominal (Ipn)	50–2000 A (ajustable por taps)	IEC 61869-2, 5.2.1
Corriente secundaria nominal (Isn)	1 A o 5 A	IEC 61869-2, 5.2.2
Clase de precisión para medición	0.2S, 0.5S	IEC 61869-2, Tabla 12
Clase de precisión para protección	5P10, 5P20	IEC 61869-2, Tabla 13
Carga secundaria nominal (Sn)	5 VA, 10 VA, 15 VA	IEC 61869-2, 5.4
Factor de seguridad de instrumento (FS)	≤5 (para clases 0.2S/0.5S)	IEC 61869-2, 5.5.3
Factor límite de error de precisión (ALF)	10 o 20 (según clase 5P10/5P20)	IEC 61869-2, 5.5.4
Tipo de aislamiento	Resina epoxi reforzada con carga mineral (hidrofóbica)	IEC 61869-1, 4.3.2
Grado de protección (IP)	IP00 (instalación en intemperie protegida)	IEC 60529
Temperatura ambiente de operación	-40 °C a +40 °C	IEC 61869-1, 5.1
Peso aproximado	18 kg	Especificación del fabricante

Estos parámetros son fundamentales para la selección de pruebas y criterios de aceptación. Por ejemplo, un TC con clase 5P20 debe mantener un error compuesto ≤5% bajo una corriente de falla igual a 20 veces la corriente nominal, lo cual condiciona las pruebas de saturación y excitación.

2. Inspección Visual y Limpieza

La inspección visual es la primera línea de defensa en cualquier programa de mantenimiento predictivo. Permite identificar daños físicos, signos de envejecimiento prematuro o condiciones que podrían derivar en fallas eléctricas. Esta actividad debe realizarse con el equipo desenergizado y puesto a tierra, siguiendo procedimientos de bloqueo/etiquetado (LOTO).

2.1 Elementos a inspeccionar

• Carcasa y aisladores: Verificar la presencia de grietas, fisuras, descargas parciales (marcas de arco), decoloración térmica o contaminación superficial (polvo, salinidad, residuos químicos). En TCs tipo poste como el LJ-ZW32-10, los aisladores de porcelana o compuesto deben estar íntegros y sin pérdida de hidrofobicidad. La superficie debe repeler el agua en gotas discretas; si forma láminas continuas, indica pérdida de tratamiento hidrofóbico.
• Conexiones eléctricas: Revisar bornes primarios y secundarios en busca de corrosión, oxidación, holgura mecánica o sobrecalentamiento (indicado por cambios de color en metales o aislantes adyacentes). El torque nominal de apriete para los bornes M12 de cobre estañado es de 22 ± 2 N·m.
• Placa de características: Asegurar que la información (relación de transformación, clase de precisión, carga nominal, etc.) sea legible y coincida con los registros del sistema. La placa debe estar fijada con remaches inoxidables y no con adhesivos.
• Sellado y empaques: Confirmar que no existan filtraciones de humedad, especialmente en TCs con relleno de aceite o resina epoxi. La humedad es una de las principales causas de deterioro del aislamiento interno. Inspeccionar juntas de caucho EPDM en la base del terminal secundario.
• Puesta a tierra del núcleo: Verificar que el punto de conexión del núcleo magnético a tierra esté presente, accesible y en buen estado. Un núcleo flotante puede inducir tensiones peligrosas en los devanados secundarios. La resistencia de continuidad entre el borne de tierra del núcleo y la estructura metálica debe ser <0.1 Ω.

2.2 Procedimiento de limpieza

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

1. Utilizar aire seco comprimido (presión < 3 bar) para eliminar partículas sueltas de polvo o suciedad seca.
2. Para contaminación más adherente (grasa, sal, polución industrial), emplear un paño suave humedecido con agua destilada o una solución suave de detergente neutro (pH 6–8). Evitar solventes agresivos (acetona, tricloroetileno) que puedan dañar recubrimientos o sellos.
3. En ambientes costeros o industriales (clase III/IV según IEC 60815-1), considerar la aplicación de recubrimientos hidrofóbicos sobre los aisladores, siempre que sean compatibles con el material base y aprobados por el fabricante. El recubrimiento RTV de silicona debe tener espesor entre 0.8–1.2 mm.
4. Secar completamente todas las superficies antes de volver a energizar el equipo. Se recomienda usar soplador térmico a 50 °C durante 10 minutos.

Registrar cualquier hallazgo en una hoja de inspección estandarizada, incluyendo fotografías si es posible. Los defectos menores pueden ser corregidos in situ; los mayores requieren evaluación técnica adicional o reemplazo del equipo.

3. Pruebas Eléctricas Periódicas

Las pruebas eléctricas permiten evaluar el desempeño funcional del TC sin desmontarlo. Deben realizarse con instrumentos calibrados y siguiendo procedimientos normalizados. A continuación se describen las pruebas fundamentales según IEC 61869-2.

¿Qué pruebas dieléctricas requiere el LJ-ZW32-10 según norma IEC 61869?

El LJ-ZW32-10 debe someterse a las siguientes pruebas dieléctricas:

• Prueba de tensión aplicada (power frequency withstand): 28 kV RMS durante 1 minuto entre primario-tierra y primario-secundario. No debe ocurrir ruptura ni descargas disruptivas.
• Prueba de impulso atmosférico: 75 kV (onda 1.2/50 μs) con tres impulsos positivos y tres negativos. El equipo debe soportar sin fallo.
• Resistencia de aislamiento: Medida con megóhmetro a 2500 V CC durante 1 minuto. Valor mínimo aceptable: ≥1000 MΩ a 20 °C. Corregir con factor de temperatura: R_T2 = R_T1 × 2^(T1−T2)/10.

¿Cómo verificar la relación de transformación del LJ-ZW32-10?

Esta prueba verifica que la relación entre la corriente primaria y secundaria corresponda al valor nominal (por ejemplo, 400/5 A, 600/1 A, etc.). Se realiza inyectando una corriente alterna de baja magnitud (generalmente 1–10 A) en el devanado primario y midiendo simultáneamente la corriente inducida en el secundario.

La relación medida debe estar dentro de la tolerancia especificada por la clase de precisión del TC (±0.2% para clase 0.2S, ±0.5% para 0.5S, ±1% para 5P). Desviaciones significativas pueden indicar:

• Cortocircuitos parciales en el devanado secundario.
• Errores en la conexión de taps múltiples (si aplica).
• Degradación del núcleo magnético por envejecimiento térmico.

Se recomienda realizar esta prueba a varias corrientes (10%, 50%, 100% de I_n) para detectar no linealidades. Para el LJ-ZW32-10, la impedancia secundaria típica es de 0.1–0.3 Ω, lo que influye en la caída de tensión bajo carga.

¿Cómo confirmar la polaridad del LJ-ZW32-10 según IEC 61869-2?

La polaridad determina la dirección relativa de las corrientes primaria y secundaria. En TCs para protección, una polaridad incorrecta puede hacer que los relés interpreten una falla como condición normal (o viceversa), con consecuencias graves.

El método más común es el test de golpe de batería (DC kick test):

1. Conectar brevemente una batería de 1.5–9 V entre los bornes primarios (H1 positivo, H2 negativo).
2. Observar la deflexión del voltímetro conectado al secundario (X1, X2).
3. Si el voltímetro muestra una deflexión positiva momentánea al conectar la batería, la polaridad es correcta (marcada como “punto” o “*” en ambos lados).

Alternativamente, los analizadores modernos de TC (como Omicron CT Analyzer o Doble 61869 Test Set) realizan esta verificación automáticamente mediante señales AC sincronizadas, proporcionando también la curva de excitación.

¿Cuál es el procedimiento para medir el factor de disipación dieléctrica (tan δ) en el LJ-ZW32-10?

El factor de disipación dieléctrica (tan δ) mide las pérdidas en el aislamiento bajo tensión alterna. Aunque más común en transformadores de potencia, también es aplicable a TCs con aislamiento sólido o compuesto.

Un aumento progresivo del tan δ respecto a valores históricos indica absorción de humedad, envejecimiento térmico o contaminación del aislamiento. Para TCs de 10 kV como el LJ-ZW32-10, valores típicos aceptables están por debajo de 0.5% a 10 kV y 20°C. Es crucial corregir los resultados por temperatura usando factores de corrección estándar (IEC 60270).

Esta prueba requiere equipos especializados (puente Schering o analizador de aislamiento multifuncional) y debe interpretarse junto con la resistencia de aislamiento. Una combinación de tan δ > 0.7% y R_iso < 500 MΩ indica deterioro avanzado del aislamiento epoxi.

Diagnóstico de Fallas Comunes

El transformador de corriente LJ-ZW32-10, diseñado para operar en sistemas de 10 kV con tensión nominal de 11 kV, es un componente crítico en la protección y medición de redes eléctricas. A pesar de su robustez constructiva, puede presentar fallas que comprometen su funcionalidad. El diagnóstico temprano es clave para evitar interrupciones no planificadas o daños colaterales en equipos asociados.

Una de las fallas más frecuentes es la pérdida de aislamiento entre devanados primarios/secundarios o entre estos y tierra. Esto suele manifestarse mediante lecturas erráticas en los instrumentos de medición, disparos falsos en relés de protección o incluso sobrecalentamiento localizado. Para diagnosticarla, se recomienda realizar pruebas de resistencia de aislamiento (con megóhmetro a 2500 V CC) y factor de potencia dieléctrico (tan δ). Valores inferiores a 1000 MΩ en condiciones secas indican deterioro del aislamiento.

Otra condición común es la saturación prematura del núcleo magnético, causada por corrientes de falla excesivas, armónicos o conexión incorrecta de cargas secundarias. Esto provoca distorsión en la señal de salida, afectando la precisión de medición y la coordinación de protecciones. El diagnóstico incluye pruebas de excitación (curva volt-amperes), donde se compara la característica medida con la curva de referencia del fabricante. Un desplazamiento significativo hacia la izquierda indica saturación anticipada. Para el LJ-ZW32-10 con clase 5P20, la tensión secundaria a 20×I_n no debe superar el 100 V sin distorsión armónica >5%.

Los cortocircuitos inter-espiras en el devanado secundario son difíciles de detectar visualmente pero pueden identificarse mediante análisis de impedancia o termografía infrarroja durante operación. Estos defectos generan puntos calientes y reducen la relación de transformación efectiva. Finalmente, problemas mecánicos como grietas en la carcasa cerámica o sellado deficiente permiten la entrada de humedad, acelerando el envejecimiento del aislamiento y promoviendo descargas parciales detectables con sensores UHF o acústicos.

Mantenimiento de Contactos y Terminales

Los terminales primarios y secundarios del LJ-ZW32-10 están sometidos a esfuerzos térmicos y electromecánicos continuos. Con el tiempo, pueden desarrollar oxidación, corrosión o aflojamiento, lo que incrementa la resistencia de contacto y genera puntos calientes. Este mantenimiento debe realizarse al menos una vez al año o tras eventos de sobrecorriente significativos.

El procedimiento inicia con la desenergización completa del equipo y aplicación rigurosa del bloqueo/etiquetado (LOTO). Se inspeccionan visualmente los terminales: deben estar libres de óxido, manchas térmicas (azulación o decoloración del metal) y deformaciones mecánicas. En terminales roscados M12, se verifica el torque de apriete según especificación del fabricante: 22 ± 2 N·m para conexiones de cobre en equipos de media tensión.

Para limpieza, se emplea lija fina (grano 400 o superior) o estropajo de bronce, evitando materiales abrasivos que rayen la superficie conductora. Nunca se debe usar papel de lija convencional, ya que deja residuos conductores. Posteriormente, se aplica una fina capa de grasa antioxidante a base de zinc o estaño (por ejemplo, NO-OX-ID A-Special), especialmente en ambientes industriales o costeros con alta salinidad. Esta grasa previene la formación de películas aislantes que aumentan la resistencia de contacto.

En el lado secundario, se revisan las conexiones al relé o medidor. Es fundamental asegurar que no existan circuito abierto en el devanado secundario durante operación, ya que esto induce tensiones peligrosamente altas (hasta varios kV). Por ello, los terminales secundarios deben contar con puentes de cortocircuito removibles que se instalan antes de desconectar cualquier carga. Durante el mantenimiento, se verifica la integridad mecánica de estos puentes y su correcta inserción. La resistencia de contacto del puente debe ser <1 mΩ.

Tratamiento de Humedad y Contaminación

La humedad y la contaminación ambiental (polvo, sales, aceites industriales) son factores críticos en el deterioro del aislamiento externo e interno del LJ-ZW32-10. La carcasa cerámica, aunque hidrófuga, puede acumular depósitos conductores que favorecen el flameo superficial, especialmente en condiciones de niebla o lluvia ligera.

La limpieza externa debe realizarse con agua desmineralizada y cepillos no metálicos. En zonas con alta contaminación (clase III o IV según IEC 60815), se recomienda aplicar recubrimientos hidrofóbicos de silicona RTV (Room Temperature Vulcanizing) sobre la superficie cerámica. Estos recubrimientos repelen el agua y evitan la formación de películas continuas conductoras. El espesor ideal es de 1.0 ± 0.2 mm, aplicado en dos capas cruzadas.

Internamente, la presencia de humedad se detecta mediante pruebas de factor de potencia o análisis de gases disueltos (DGA) si el equipo está relleno con aceite (aunque el LJ-ZW32-10 suele ser del tipo seco o con resina epoxi). En unidades selladas con gel de sílice, se inspecciona el indicador de humedad (normalmente azul cuando seco, rosa cuando saturado). Si el gel está saturado, debe reemplazarse inmediatamente, y se recomienda aplicar vacío suave (50–100 mbar) durante el rellenado para eliminar aire residual.

En casos extremos de humedad interna, se puede realizar un secado controlado. Para transformadores de corriente resinosos, esto implica colocar el equipo en una estufa a temperatura controlada (60–70 °C) durante 24–48 horas, monitoreando continuamente la resistencia de aislamiento hasta que se estabilice por encima de 5000 MΩ. No se debe exceder los 80 °C, ya que podría agrietar la resina o deformar componentes plásticos.

Reemplazo de Componentes Críticos

A diferencia de otros equipos, el LJ-ZW32-10 tiene pocos componentes reemplazables en campo debido a su diseño monolítico. Sin embargo, ciertos elementos sí pueden sustituirse bajo protocolos estrictos:

• Terminales y bornes secundarios: Si presentan corrosión severa o daño mecánico, pueden reemplazarse por repuestos originales. Es crucial mantener la misma aleación (generalmente latón o cobre estañado) y dimensiones para no alterar la impedancia secundaria.
• Sellado de entrada de cables: Las prensaestopas o sellos de caucho en la base del TC pueden endurecerse con el tiempo. Su reemplazo evita la infiltración de humedad. Se deben usar materiales compatibles con UV y ozono, como EPDM o neopreno, con dureza Shore A 60–70.
• Placas de identificación y etiquetas: La pérdida de información (relación de transformación, clase de precisión, etc.) compromete la trazabilidad. Deben reponerse con placas metálicas grabadas, no adhesivos comunes.

El núcleo magnético y los devanados, por su naturaleza encapsulada, no son reemplazables en campo. Si se confirma un fallo interno (cortocircuito inter-espiras, rotura del devanado), el equipo debe retirarse del servicio y enviarse al fabricante para reconstrucción o reemplazo total. Intentar reparaciones caseras compromete la precisión y la seguridad dieléctrica.

Al instalar un nuevo TC, se debe verificar:

• Compatibilidad de relación de transformación con la carga secundaria existente.
• Polaridad correcta (marcada como “P1” o “H1” en el primario y “S1” en el secundario).
• Distancias de separación mínimas respecto a otras fases o estructuras metálicas (≥125 mm para 11 kV según norma IEC 61869-3).

Registro de Mantenimiento y Vida Útil

Un programa efectivo de mantenimiento requiere documentación rigurosa. Cada intervención en el LJ-ZW32-10 debe registrarse en una ficha técnica que incluya:

• Fecha y personal responsable.
• Resultados de pruebas (resistencia de aislamiento, relación de transformación, factor de potencia).
• Observaciones visuales (grietas, corrosión, marcas térmicas).
• Acciones correctivas realizadas (limpieza, apriete, reemplazo de sellos).
• Fotos antes y después del mantenimiento.

Estos registros permiten establecer tendencias de deterioro. Por ejemplo, una caída progresiva en la resistencia de aislamiento de 10⁴ MΩ a 10³ MΩ en tres años indica envejecimiento acelerado del aislamiento, justificando una inspección más frecuente o reemplazo preventivo.

En cuanto a la vida útil esperada, el LJ-ZW32-10, bajo condiciones normales de operación (temperatura ambiente ≤40 °C, sin sobrecargas frecuentes, ambiente no agresivo), tiene una vida útil típica de 25 a 30 años. Sin embargo, factores como:

• Ciclos térmicos repetidos (arranques de motores grandes, cortocircuitos frecuentes).
• Exposición a radiación UV intensa sin protección.
• Vibraciones mecánicas continuas (cerca de transformadores o turbinas).
• Contaminación química (ácidos, solventes, amoníaco).

pueden reducir esta vida útil a menos de 15 años.

Se recomienda implementar un plan de reemplazo preventivo a partir del año 20 de servicio, incluso si el equipo parece funcional. Los transformadores de corriente envejecidos pueden fallar catastróficamente sin advertencia previa, generando arcos eléctricos internos que dañan interruptores, barras y otros equipos del patio de 10 kV.

Finalmente, todo mantenimiento y reemplazo debe ajustarse a las normas vigentes: IEC 61869-1/-2 (instrumentos transformadores), IEEE C57.13 (para equipos en América), y las especificaciones técnicas del fabricante. La combinación de diagnóstico preciso, intervención oportuna y registro sistemático garantiza la confiabilidad del sistema de protección y medición en el que opera el LJ-ZW32-10.

«`