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Guía de Instalación Técnica – Transformador de Corriente LJ-2 (11kV)

Sistema nominal: 10 kV (tensión máxima de operación: 11 kV)
Tipo de equipo: Transformador de corriente (TC) monofásico tipo poste o montaje en subestación
Normativa aplicable: IEC 61869-2:2012, IEEE C57.13-2019, NMX-J-549-ANCE, UNE-EN 61869-2:2013

Esta guía proporciona instrucciones detalladas para la instalación segura y correcta del transformador de corriente modelo LJ-2. La primera mitad del documento cubre los requisitos previos, herramientas necesarias, preparación del sitio, manipulación y conexiones eléctricas iniciales. Se enfatizan las precauciones críticas para garantizar la integridad del equipo, la seguridad del personal y el cumplimiento normativo conforme a las últimas ediciones de las normas internacionales IEC/UNE en español.

1. Requisitos previos y verificación de sitio

Antes de iniciar cualquier actividad en el sitio, es fundamental asegurar que todas las condiciones previas estén cumplidas. Una instalación incorrecta puede comprometer la precisión del TC, generar riesgos eléctricos o causar fallas catastróficas. El transformador LJ-2 está diseñado específicamente para sistemas de distribución de 10 kV con tensión máxima permanente de 11 kV, y su desempeño depende críticamente de las condiciones de instalación.

Condiciones ambientales

• Altitud: El equipo está diseñado para operar hasta 1000 msnm sin correcciones. Por encima de este nivel, se requiere derating conforme a IEC 60071-1:2016 (Tabla 1). A 2000 msnm, el factor de corrección para la rigidez dieléctrica es 0.88; a 3000 msnm, 0.75.
• Temperatura ambiente: Rango operativo típico: -25 °C a +40 °C (clase climática «C» según IEC 60060-1). No instalar si se esperan temperaturas extremas fuera de este rango sin evaluación previa del fabricante. En ambientes con variaciones térmicas rápidas (>10 K/h), se recomienda verificar la expansión diferencial entre el núcleo y el aislador compuesto.
• Contaminación ambiental: El grado de contaminación debe ser Clase II o inferior (según IEC 60815-1:2018). En zonas con alta salinidad, polvo conductor o humedad persistente, se recomienda protección adicional (barnices hidrofóbicos tipo RTV, sellos mejorados en bornas secundarias). El diseño del aislador del LJ-2 incluye crestas de fuga de 380 mm mínimas, suficientes para NBI de 75 kV bajo condiciones Clase II.

Verificación del soporte estructural

El LJ-2 puede instalarse en postes de concreto, estructuras metálicas de subestación o en celdas blindadas. Antes de colocar el equipo:

• Inspeccione visualmente la estructura de soporte: debe estar libre de corrosión, grietas o deformaciones. La resistencia mecánica mínima requerida es de 15 kN en dirección axial y 8 kN en dirección transversal, según ensayos de carga mecánica en IEC 61869-2, Anexo E.
• Verifique la alineación y nivelación. La desviación angular máxima permitida es de ±2° respecto al plano vertical. Desviaciones mayores pueden inducir esfuerzos asimétricos en el bushing, afectando la rigidez dieléctrica.
• Asegúrese de que la distancia mínima de separación entre fases cumpla con los requerimientos del sistema (mínimo 250 mm para 10 kV en aire, según IEC 60664-1:2007, Tabla F.1). En celdas blindadas, esta distancia puede reducirse a 125 mm si se utilizan barreras aislantes certificadas.

Documentación y trazabilidad

Confirme que dispone de:

• Certificado de prueba de fábrica del TC LJ-2 (incluyendo relación de transformación, clase de precisión, tensión de aislamiento, factor de sobrecarga térmica y número de serie único).
• Dibujo unifilar actualizado del sistema donde se instalará el TC, con identificación clara de la polaridad requerida (P1 orientado hacia la fuente).
• Permisos de trabajo energizado/desenergizado según normativa local (ej. NOM-001-SEDE en México, RD 223/2008 en España).

2. Herramientas y equipos necesarios

Utilice únicamente herramientas calibradas y en buen estado. A continuación, se lista el equipamiento mínimo requerido para la instalación del LJ-2, considerando sus características constructivas específicas (carcasa de porcelana aluminosa, bornas de latón estañado, bridas de acero galvanizado).

Herramientas manuales

• Llaves dinamométricas ajustables (rango 5–50 N·m), calibradas conforme a ISO 6789-1:2017.
• Juego de destornilladores aislados (clase 1000 V), con mango ergonómico y punta magnética para bornas secundarias pequeñas.
• Llaves de vaso y extensiones (para pernos M10, M12, M16 según diseño del soporte del LJ-2).
• Pinzas de punta y corte para conductores secundarios, con capacidad para secciones de 0.5–6 mm².
• Limpia-contactos dieléctrico (sin residuos, base alcohólica), compatible con materiales plásticos de las cajas de bornas.

Equipo de protección personal (EPP)

• Casco dieléctrico con barbuquejo, clase E (10 kV) según ASTM F1446.
• Guantes de goma clase 00 (500 V CA) o superior (con fundas protectoras de cuero), inspeccionados antes de cada uso.
• Ropa ignífuga (FR) conforme a ASTM F1506, categoría 2 (mínimo 8 cal/cm² ATPV).
• Calzado dieléctrico con suela antideslizante, certificado según EN ISO 20345:2022.
• Gafas de seguridad con protección lateral y antiempañamiento, cumpliendo ANSI Z87.1.

Instrumentos de verificación

• Megóhmetro (5 kV DC) para pruebas de aislamiento, con resolución de 0.1 MΩ.
• Pinza amperimétrica o fuente de inyección para verificación de polaridad (capacidad mínima: 1000 A primario equivalente).
• Nivel láser o burbuja de precisión (±0.5°), para verificar la verticalidad del eje del TC.
• Termómetro infrarrojo (opcional, para monitoreo térmico post-instalación), con rango de -30 °C a +300 °C y emisividad ajustable.

3. Preparación de la base y fijación

El LJ-2 se suministra con bridas de montaje integradas o con orificios roscados para pernos de anclaje. Siga estos pasos:

1. Limpieza de superficies: Elimine todo residuo de óxido, grasa o pintura en la zona de contacto entre la base del TC y la estructura de soporte. Use paños no abrasivos y limpiador dieléctrico. La rugosidad superficial máxima permitida es Ra ≤ 6.3 µm.
2. Verificación dimensional: Confirme que los orificios de montaje coincidan con los de la estructura (tolerancia típica: ±1 mm). No fuerce los pernos. El patrón de agujeros del LJ-2 sigue la norma DIN 42504 para transformadores de corriente de 10 kV.
3. Instalación de arandelas: Utilice arandelas planas y de presión (grower) en cada perno para evitar aflojamiento por vibración. Las arandelas deben ser de acero inoxidable A2 para ambientes industriales.
4. Secuencia de apriete: Apriete los pernos en forma cruzada (patrón X) en dos pasos:
   • Paso 1: 50% del torque final
   • Paso 2: 100% del torque final

Torque de apriete recomendado

4. Manipulación y posicionamiento seguro

El LJ-2 pesa entre 18 y 25 kg (según versión: 18 kg para relación 100/5 A, 25 kg para 800/1 A). Su manipulación requiere técnicas seguras para evitar lesiones y daños al equipo, especialmente al aislador cerámico de alta resistencia mecánica (carga de rotura ≥ 12.5 kN).

Procedimiento de izado

• Use eslingas de poliéster con capacidad mínima de 50 kg. Nunca utilice cadenas o cables metálicos directamente sobre la carcasa cerámica o compuesta, ya que pueden generar microfisuras.
• El punto de izado debe coincidir con el centro de gravedad del equipo (marcado en la base con símbolo “CG”). Para el LJ-2, el CG está ubicado a 120 mm desde la base inferior.
• Mantenga el TC en posición vertical durante todo el transporte e izado. Inclinaciones mayores a 15° pueden desplazar el núcleo magnético laminado, alterando la característica de excitación y la precisión.

Posicionamiento final

1. Coloque el TC sobre la estructura sin soltar las eslingas hasta confirmar estabilidad.
2. Verifique con nivel láser que el eje longitudinal del TC sea paralelo al conductor primario. La desalineación angular máxima permitida es de 3°.
3. Ajuste finamente la orientación para que las bornas secundarias queden accesibles y protegidas de la intemperie (si aplica). La tapa de la caja de bornas debe sellarse con junta de EPDM y torque de 3.0 ± 0.3 N·m en los tornillos de fijación.

5. Conexiones primarias y secundarias

Conexión primaria

El LJ-2 utiliza un bushing pasante de porcelana aluminosa con NBI de 75 kV y tensión de corta duración de 28 kV RMS. El conductor primario (típicamente cable desnudo o barra de cobre/aluminio) atraviesa el centro del TC.

• Asegúrese de que el conductor esté recto y centrado dentro del orificio del TC (descentramiento máximo: 3 mm). Un descentramiento mayor incrementa la reluctancia del circuito magnético, introduciendo errores de razón y fase.
• No doble ni tensione el conductor cerca del TC; deje holgura suficiente para dilatación térmica (mínimo 200 mm a cada lado del bushing).
• Si se usan conectores de compresión, instálelos a ≥300 mm del bushing para evitar campos eléctricos concentrados que puedan iniciar descargas parciales.

Conexión secundaria

Las bornas secundarias están identificadas como S1 y S2 (o “K” y “L”), fabricadas en latón estañado con rosca M6. La caja de bornas incluye espacio para puente de cortocircuito permanente y terminal de tierra.

1. Cortocircuito temporal: Antes de cualquier conexión, mantenga S1 y S2 en cortocircuito con un puente de cobre estañado de sección mínima 4 mm². ¡Nunca deje el secundario en circuito abierto cuando el primario esté energizado! Esto podría generar tensiones >3 kV.
2. Selección del conductor: Use cable flexible aislado (THW, THHN o equivalente) de sección mínima 2.5 mm² (14 AWG) para circuitos de medición y 4 mm² (12 AWG) para protección. La impedancia total del circuito secundario no debe exceder 0.2 Ω para mantener la clase de precisión.
3. Terminales: Utilice terminales preaislados o tubulares con código de color (blanco para S1, negro para S2), crimpados con herramienta certificada.
4. Torque en bornas secundarias: 2.5 ± 0.2 N·m. Verifique con llave dinamométrica de baja capacidad. Un torque insuficiente causa aumento de resistencia de contacto y calentamiento localizado.

6. Parámetros eléctricos del transformador LJ-2

El rendimiento del LJ-2 está definido por parámetros normalizados que deben verificarse durante la puesta en servicio. A continuación se presentan los valores típicos y máximos admisibles.

Especificaciones técnicas clave

7. Preguntas frecuentes técnicas (FAQ implícitas)

¿Qué distancia mínima de separación requiere el LJ-2 en celdas de 10 kV?

En celdas blindadas metálicas (CBM) de 10 kV, la distancia mínima de separación fase-tierra para el LJ-2 es de 125 mm, siempre que se cumplan las siguientes condiciones:

• La celda esté rellena con aire seco o SF₆ a presión atmosférica.
• El aislador del TC tenga cresta de fuga ≥ 380 mm (cumplido por el LJ-2).
• No existan bordes vivos o puntos de concentración de campo eléctrico cerca del bushing.

Esta distancia se deriva de IEC 62271-200:2021, Tabla 101, para tensión nominal de 12 kV (equivalente a sistema 10 kV).

¿Puede instalarse el LJ-2 en posición horizontal?

No. El transformador LJ-2 está diseñado exclusivamente para instalación vertical. Una posición horizontal altera la distribución del campo magnético en el núcleo toroidal, incrementando los errores de razón y fase más allá de los límites de la clase de precisión. Además, en posición horizontal, el aceite aislante (si aplica en versiones especiales) no cubre adecuadamente los devanados, comprometiendo el aislamiento térmico y dieléctrico.

¿Cuál es el procedimiento para conectar múltiples cargas al secundario del LJ-2?

El secundario del LJ-2 puede alimentar varios dispositivos (medidor, relé, registrador) siempre que la impedancia total no exceda el límite de la clase de precisión (ver Tabla anterior). La conexión debe realizarse en paralelo, preferiblemente mediante una caja de pruebas normalizada (tipo IEC 61869-2, Figura 12). Nunca se deben conectar cargas en serie. Además, solo un punto del circuito secundario debe conectarse a tierra (generalmente S2 en el panel de control) para evitar bucles de corriente por diferencia de potencial.

¿Qué pruebas de fábrica incluye el certificado del LJ-2?

Cada unidad del LJ-2 es sometida a las siguientes pruebas individuales antes del despacho, conforme a IEC 61869-2, Cláusula 8:

1. Prueba de tensión aplicada (28 kV RMS / 1 min).
2. Prueba de descarga parcial (≤10 pC a 1.2×U_n/√3).
3. Verificación de relación y polaridad (error ≤50% del límite de clase).
4. Prueba de aislamiento secundario (3 kV RMS / 1 min entre S1-S2 y tierra).
5. Medición de resistencia de devanados (primario y secundario).

Estos resultados se incluyen en el certificado individual con número de serie trazable.

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