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Manual de Pruebas y Mantenimiento
Transformador de Corriente LZZW-35

Versión: 1.0
Aplicable a: Transformadores de corriente tipo LZZW-35, tensión nominal del sistema 10 kV (tensión máxima del equipo 11 kV)
Normativa de referencia: IEC 61869-1, IEC 61869-2, IEC 60270, IEEE C57.13, IEEE 43
Elaborado por: Departamento de Ingeniería Eléctrica – [Empresa]
Fecha: Abril 2025

1. Introducción al Programa de Mantenimiento

Los transformadores de corriente (TC) son componentes críticos en los sistemas de protección, medición y control de redes eléctricas. Su correcto funcionamiento garantiza la precisión en la toma de decisiones de los relés de protección, así como la exactitud en los sistemas de facturación energética. El modelo LZZW-35 es un transformador de corriente tipo poste, diseñado para operar en sistemas con tensión nominal de 10 kV (máxima tensión del sistema 11 kV), con clase de precisión típica de 0.5/5P10 o similar, según configuración.

Este manual establece un programa estructurado de pruebas y mantenimiento basado en las recomendaciones de la norma internacional IEC 61869 (partes 1 y 2), complementado con buenas prácticas de la industria eléctrica reconocidas por IEEE y CIGRE. El objetivo principal es asegurar la integridad funcional, la seguridad operativa y la longevidad del equipo mediante inspecciones periódicas, pruebas eléctricas no destructivas y evaluación continua del estado del aislamiento.

El programa se divide en dos categorías principales:

1. Mantenimiento preventivo: actividades programadas que incluyen inspección visual, limpieza, pruebas eléctricas básicas y verificación de parámetros de diseño.
2. Mantenimiento predictivo: evaluación avanzada del estado del aislamiento mediante mediciones de factor de potencia/disolución dieléctrica (tan δ), resistencia de aislamiento y análisis de descargas parciales (cuando sea aplicable).

La frecuencia recomendada para este tipo de TC en sistemas de distribución es la siguiente:

• Inspección visual y limpieza: anualmente o después de eventos atmosféricos severos (tormentas, contaminación ambiental extrema).
• Pruebas eléctricas básicas (relación, polaridad, resistencia del devanado): cada 3 a 5 años, o tras modificaciones en el sistema de protección.
• Pruebas de aislamiento (resistencia, factor de potencia): cada 5 años, o si se observan anomalías en mediciones previas.

Es fundamental que todo el personal involucrado en estas actividades esté debidamente capacitado, utilice equipos calibrados y siga estrictamente los protocolos de seguridad (bloqueo/etiquetado, uso de EPP, trabajo en tensión cero).

2. Inspección Visual y Limpieza

La inspección visual constituye la primera línea de defensa contra fallas prematuras. Muchos defectos pueden detectarse antes de que comprometan la operación del TC. Esta actividad debe realizarse con el equipo desenergizado y puesto a tierra.

2.1 Elementos a inspeccionar

• Carcaza y aisladores: verificar grietas, fisuras, decoloración térmica, marcas de arco eléctrico o deterioro por intemperie. Los aisladores de porcelana o compuesto deben estar libres de roturas o contaminación conductiva (polvo, sal, ceniza). El LZZW-35 emplea una carcasa moldeada en resina epoxi reforzada con fibra de vidrio (GRP), con índice de protección IP54 según IEC 60529.
• Conexiones terminales: revisar oxidación, corrosión, aflojamiento mecánico o signos de sobrecalentamiento (cambio de color en metales, residuos carbonizados). Los terminales primarios están fabricados en aleación de cobre estañado, con torque de apriete especificado entre 18–22 N·m.
• Sellado y empaques: confirmar que no existan fugas de humedad. En TCs resinosos como el LZZW-35, la infiltración de humedad puede provocar degradación interna del aislamiento. Verificar juntas de silicona en pasamuros y orificios de drenaje.
• Placa de características: legibilidad de datos (relación de transformación, clase de precisión, tensión nominal, fabricante, año de fabricación). La placa debe contener marcación conforme a IEC 61869-2:2012, cláusula 7.1.
• Puesta a tierra del núcleo: asegurar que la conexión a tierra del núcleo magnético esté presente, íntegra y correctamente conectada. El LZZW-35 dispone de un terminal dedicado “E” para esta función, con resistencia de continuidad < 0.1 Ω.

2.2 Procedimiento de limpieza

La limpieza debe realizarse con herramientas no abrasivas y materiales compatibles con los aislantes:

1. Utilizar aire seco comprimido (presión ≤ 3 bar) para eliminar polvo suelto de superficies y ranuras.
2. Para contaminación no conductiva (polvo seco, tierra), usar paño de microfibra ligeramente humedecido con agua destilada.
3. En ambientes industriales o costeros con contaminación salina o aceitosa, aplicar limpiador dieléctrico no iónico (ej. CRC 2-26), seguido de enjuague con agua desionizada y secado completo con aire caliente a 60 °C durante 30 minutos.
4. Nunca utilizar solventes agresivos (acetona, thinner) que puedan dañar resinas epóxicas o sellantes.

Nota crítica: La presencia de humedad superficial o interna puede alterar significativamente los resultados de las pruebas de aislamiento. Asegúrese de que el TC esté completamente seco antes de realizar cualquier medición eléctrica.

3. Pruebas Eléctricas Periódicas

Estas pruebas verifican que el TC cumpla con sus especificaciones de diseño y que no haya sufrido degradación en sus propiedades electromagnéticas.

3.1 Prueba de Relación de Transformación (Ratio Test)

Esta prueba confirma que la relación entre la corriente primaria y secundaria corresponde a la indicada en placa (por ejemplo, 400/5 A). Se realiza inyectando una corriente conocida en el primario (o secundario, según método) y midiendo la corriente inducida en el otro devanado.

Procedimiento:

1. Desconectar todas las cargas del secundario (relés, medidores). La carga nominal secundaria del LZZW-35 es típicamente 15 VA a cos φ = 0.8.
2. Conectar una fuente de corriente controlada al devanado primario (o al secundario en modo inverso).
3. Inyectar una corriente del 10% al 100% de la nominal (ej. 40 A a 400 A para un TC 400/5).
4. Medir simultáneamente corriente primaria (I_p) y secundaria (I_s).
5. Calcular la relación real: R = Ip / Is.

La desviación máxima permitida respecto a la relación nominal está definida por la clase de precisión. Por ejemplo, para clase 0.5, el error de relación no debe exceder ±0.5% bajo condiciones de prueba específicas (IEC 61869-2, Tabla 12). Para clase 5P10, el límite es ±3% a 10 veces la corriente nominal.

Parámetro Nominal (LZZW-35)	Valor Medido Típico	Tolerancia (IEC 61869-2)	Acción si Fuera de Rango
Relación 400/5 A	399.8/5.0 A	±0.5% (clase 0.5)	Investigar saturación o cortocircuito interno
Error de relación @ In	+0.3%	≤ +0.5%	Aceptable
Error de fase @ In	+8 min	≤ +10 min	Aceptable

3.2 Verificación de Polaridad

La polaridad correcta es esencial para el funcionamiento coordinado de los sistemas de protección diferencial. El LZZW-35 generalmente tiene marcación “H1–X1” con polaridad sustractiva, conforme a IEC 61869-2, figura 5A.

Método de prueba (DC kick test):

1. Conectar brevemente una batería de 1.5–9 V entre H1 (+) y H2 (–) del primario.
2. Observar la deflexión del voltímetro analógico conectado entre X1 y X2 del secundario.
3. Si la aguja se desvía positivamente al cerrar el circuito, la polaridad es correcta.

Alternativamente, se puede usar un medidor de relación moderno que incluya verificación automática de polaridad mediante señales AC.

¿Por qué falla la prueba de polaridad en campo?

Las causas más comunes incluyen: inversión accidental de bornes durante instalación, daño en el aislamiento interno que provoca acoplamiento erróneo, o interferencia electromagnética en entornos ruidosos. También puede deberse a un instrumento mal calibrado o a una conexión incorrecta del voltímetro. Siempre repita la prueba con polaridad invertida para confirmar el resultado.

3.3 Factor de Potencia / Pérdidas Dieléctricas (tan δ)

Esta prueba evalúa la calidad del aislamiento sólido (resina epóxica en el caso del LZZW-35). Un aumento en el factor de potencia indica envejecimiento, humedad o contaminación del dieléctrico.

Se aplica una tensión AC (generalmente 10 kV) entre el primario y tierra (con secundarios cortocircuitados y a tierra) y se mide la corriente de fuga y su desfase respecto al voltaje.

Límites de aceptación (orientativos):

• tan δ < 0.5% a 10 kV: condición excelente.
• tan δ entre 0.5% y 1.0%: monitorear tendencia.
• tan δ > 1.5%: requiere investigación adicional o reemplazo.

Los valores deben compararse con mediciones históricas del mismo equipo (tendencia) y con valores de referencia de TCs similares en la misma subestación.

4. Análisis del Núcleo Toroidal y Curvas de Excitación

4.1 Características del núcleo magnético

El LZZW-35 utiliza un núcleo toroidal fabricado en chapa de acero silicio de grano orientado (GOES), con espesor nominal de 0.3 mm y pérdida específica ≤ 1.0 W/kg a 1.5 T y 50 Hz. Este material minimiza las pérdidas por histéresis y corrientes parásitas, garantizando alta linealidad en la zona de operación normal.

El diseño toroidal elimina entrehierros, lo que reduce la reluctancia magnética y mejora la eficiencia. Sin embargo, también incrementa la susceptibilidad a la saturación si se excede la densidad de flujo crítica (≈1.8 T para GOES).

4.2 Curva de excitación (Curva V-I)

La curva de excitación es una herramienta diagnóstica clave para evaluar la integridad del núcleo. Se obtiene aplicando tensión AC creciente al devanado secundario (con primario abierto) y registrando la corriente de excitación.

Según IEC 61869-2, cláusula 10.3, la prueba debe realizarse hasta alcanzar al menos 1.5 veces la tensión secundaria nominal (ej. 120 V para un TC 5 A). La curva debe ser suave y sin discontinuidades.

Tensión Secundaria (V)	Corriente de Excitación Nominal (mA)	Corriente Máxima Admisible (mA)	Interpretación
30	15	25	Zona lineal – normal
60	35	60	Inicio de rodilla – esperado
120	120	200	Zona de saturación – admisible

Una curva desplazada hacia la izquierda indica cortocircuitos entre espiras en el devanado secundario. Una curva abrupta sugiere daño mecánico en el núcleo (grietas, deformación).

¿Cómo afecta la temperatura ambiente a la precisión del LZZW-35?

La resina epoxi tiene un coeficiente de expansión térmica mayor que el acero silicio. A temperaturas superiores a 40 °C, puede generarse estrés mecánico en el núcleo, alterando ligeramente la permeabilidad. Además, la resistividad del cobre disminuye con la temperatura, reduciendo las pérdidas óhmicas pero aumentando la corriente de excitación. Según IEC 61869-2, el LZZW-35 mantiene su clase de precisión dentro del rango de -25 °C a +40 °C. Fuera de este rango, se recomienda aplicar factores de corrección o limitar la carga secundaria.

5. Pruebas de Aislamiento y Resistencia

5.1 Resistencia de Aislamiento (Megger Test)

Esta prueba mide la resistencia óhmica del aislamiento entre devanados y entre devanados y tierra. Se realiza con un megóhmetro de 2500 V DC.

Configuración típica:

• Primario a tierra (secundarios cortocircuitados y a tierra).
• Secundario a tierra (primario abierto y a tierra).
• Entre primario y secundario (ambos aislados de tierra).

Valores mínimos aceptables:

• > 1000 MΩ a 20°C para equipos nuevos.
• > 500 MΩ puede considerarse aceptable en servicio, siempre que no haya caída abrupta respecto a mediciones anteriores.

Corregir los valores a temperatura estándar (20°C) usando factores de corrección según IEEE 43 si es necesario.

5.2 Índice de Polarización (PI) y Relación de Absorción Dieléctrica (DAR)

Aunque más común en motores y transformadores de potencia, estos índices pueden aplicarse al TC si se sospecha de humedad:

• DAR = R(30s) / R(15s) → valor esperado > 1.4
• PI = R(10 min) / R(1 min) → valor esperado > 2.0

Valores bajos indican presencia de humedad o contaminación en el aislamiento.

6. Materiales Dieléctricos y Compatibilidad Ambiental

6.1 Composición del aislamiento

El LZZW-35 emplea un sistema dieléctrico compuesto:
– Núcleo y devanados: encapsulados en resina epoxi termofraguada (epoxy casting resin), con constante dieléctrica ε_r ≈ 4.5 y rigidez dieléctrica ≥ 20 kV/mm.
– Carcasa externa: GRP (fibra de vidrio reforzada con poliéster), con índice de tracking CTI ≥ 600 V según IEC 60112.
– Sellantes: silicona neutra de alto rendimiento, resistente a UV y temperaturas de -40 °C a +120 °C.

Este sistema cumple con los requisitos de IEC 61869-1 para equipos de clase U (uso exterior).

6.2 Pruebas de rigidez dieléctrica

Según IEC 61869-2, el LZZW-35 debe soportar:
– Tensión de frecuencia industrial: 28 kV RMS durante 1 minuto entre primario y tierra.
– Tensión de impulso atmosférico: 75 kV pico (onda 1.2/50 μs).

Estas pruebas solo deben realizarse en fábrica o tras reparaciones mayores. En campo, se sustituyen por mediciones de tan δ y resistencia de aislamiento.

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