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Guía de Instalación Técnica – Transformador de Corriente LJK-100240

Modelo: LJK-100240
Tensión nominal del sistema: 10 kV (tensión máxima de operación: 11 kV)
Tipo: Transformador de corriente monofásico, tipo poste o montaje en subestación

Esta guía proporciona instrucciones detalladas para la instalación segura y conforme del transformador de corriente (TC) modelo LJK-100240. La correcta ejecución de los pasos descritos es fundamental para garantizar la integridad del equipo, la seguridad del personal y la precisión en las mediciones o protecciones asociadas. El LJK-100240 está diseñado específicamente para aplicaciones en redes de distribución aérea o subterránea de 10 kV, con carcasa aislante compuesta (epoxi reforzado con fibra de vidrio), resistente a la intemperie, contaminación y radiación UV. Cumple con las normas IEC 61869-2:2012 y UNE-EN 61869-2, y su diseño optimiza el rendimiento bajo condiciones de cortocircuito transitorio.

1. Requisitos previos y verificación de sitio

Antes de iniciar cualquier actividad de instalación, se debe realizar una inspección exhaustiva del lugar donde se instalará el TC. Esta etapa es crítica para prevenir errores posteriores, asegurar compatibilidad con el sistema eléctrico existente y cumplir con normativas técnicas vigentes (IEC 61869, IEEE C57.13, entre otras).

Verificación eléctrica del sistema

• Confirmar que el sistema opera a una tensión nominal de 10 kV, con una tensión máxima continua de 11 kV, según definido en la norma IEC 60038. El LJK-100240 está clasificado para una tensión más elevada del sistema (Um) de 12 kV, lo que permite un margen de seguridad frente a sobretensiones temporales.
• Validar que la corriente nominal primaria del sistema no exceda la capacidad del TC LJK-100240. Este modelo se fabrica en múltiples relaciones nominales, incluyendo 100/1 A, 100/5 A, 200/1 A, 200/5 A, 400/1 A y 400/5 A. La selección debe basarse en la carga máxima esperada y en los requisitos del dispositivo secundario (relé, medidor). Consultar la placa de características adherida al cuerpo del TC.
• Asegurar que el nivel de cortocircuito simétrico esperado en el punto de instalación esté dentro de los límites soportables por el TC. El LJK-100240 tiene un factor de sobrecorriente nominal (K_n) de 20, lo que significa que puede soportar 20 veces la corriente primaria nominal durante 1 segundo sin daño mecánico ni térmico significativo. Además, posee una capacidad dinámica de cortocircuito de hasta 63 kA pico (valor típico para sistemas de 10 kV).
• Verificar que el sistema esté correctamente aislado y que no existan condiciones de sobretensión transitoria no mitigadas (por ejemplo, ausencia de pararrayos en redes aéreas). En sistemas expuestos a descargas atmosféricas, se recomienda instalar DPS (dispositivos de protección contra sobretensiones) clase II según IEC 61643-11.

Condiciones ambientales y estructurales

• El lugar de instalación debe estar libre de vibraciones excesivas (>0.5 g RMS), polvo conductor (clase IP5X mínimo), humedad extrema (>95% HR sin condensación) o atmósferas corrosivas (clases C3 o superiores según ISO 14644), salvo que el equipo esté certificado para tales ambientes. El LJK-100240 tiene grado de protección IP54 y está diseñado para operar en zonas industriales moderadas.
• La estructura de soporte (poste, bastidor metálico, celda de media tensión) debe ser capaz de soportar mecánicamente el peso del TC (aprox. 18 kg ±1 kg, según versión) más cargas dinámicas por viento (hasta 150 km/h) o sismicidad local (zona sísmica Z1-Z3 según norma IEC 60068-2-57). Se recomienda usar perfiles estructurales ASTM A572 Grado 50 o equivalente.
• Verificar la distancia mínima de separación a tierra y entre fases, conforme a la norma IEC 60664-1:2007. Para 10 kV en aire limpio y seco, la distancia de fuga mínima es de 240 mm y la distancia de separación en aire es ≥125 mm. En ambientes contaminados (clase III o IV), estas distancias deben incrementarse en un 20–30%.
• Garantizar acceso seguro para el personal durante la instalación y futuras inspecciones/mantenimiento, cumpliendo con los requisitos de espacio de trabajo definidos en la norma OSHA 1910.269 o su equivalente local.

2. Herramientas y equipos necesarios

La instalación requiere herramientas especializadas y equipo de protección personal (EPP). A continuación, se lista lo indispensable:

Herramientas manuales y de medición

• Llaves dinamométricas calibradas (rango 10–100 N·m), trazables a normas ISO/IEC 17025.
• Llaves ajustables y de vaso (métricas), preferiblemente con recubrimiento anti-chispa para entornos potencialmente explosivos.
• Multímetro digital de aislamiento (capaz de medir ≥5 kV DC), con precisión clase 1.0.
• Megóhmetro (para pruebas de aislamiento), con salida de 5 kV DC y capacidad de medir resistencia de aislamiento >10 GΩ.
• Pinza amperimétrica True RMS (para verificación post-instalación), con rango mínimo de 0–1000 A AC.
• Cinta métrica y nivel de burbuja de precisión (±0.5 mm/m).
• Limpieza con paños libres de pelusa y alcohol isopropílico grado técnico (pureza ≥99%), para terminales y superficies de contacto.

Equipo de protección personal (EPP)

• Casco dieléctrico clase 2 (para 17 kV), conforme a norma ASTM F1446 o UNE-EN 50321.
• Guantes de goma clase 00 (500 V) o clase 0 (1000 V), con forro de cuero protector, certificados según IEC 60903.
• Ropa ignífuga (FR) y calzado dieléctrico (resistencia >100 MΩ), cumpliendo con NFPA 70E Artículo 130.
• Gafas de seguridad con protección lateral y protección auditiva (si aplica), según normativa local de seguridad industrial.
• Arnés de seguridad tipo paracaidista si se trabaja en altura (>1.8 m), con doble punto de anclaje y absorbedor de energía.

Documentación de referencia

• Dibujo unifilar del sistema actualizado, con indicación clara del punto de instalación del TC.
• Plano de ubicación del TC, incluyendo cotas de montaje y orientación de polaridad.
• Manual técnico del fabricante del LJK-100240, con diagramas dimensionales y curvas de excitación.
• Normas aplicables: IEC 61869-2:2012, IEEE C57.13-2019, NEC Artículo 450 (si aplica), y UNE-EN 50180 para redes aéreas.

3. Preparación de la base y fijación

El TC LJK-100240 generalmente se suministra con bridas de montaje integradas o agujeros roscados para fijación en poste o estructura metálica. La alineación y estabilidad mecánica son esenciales para evitar tensiones en los conductores primarios. Las dimensiones exactas del modelo son: altura total 320 mm, diámetro exterior 140 mm, distancia entre centros de agujeros de montaje 120 mm (patrón rectangular), y longitud del núcleo magnético 180 mm. Estas cotas están disponibles en el plano dimensional adjunto al manual del fabricante.

Pasos para la fijación

1. Identifique los puntos de montaje en la estructura. Deben coincidir con los orificios del soporte del TC (consultar plano dimensional del fabricante).
2. Coloque arandelas planas y de presión (si se especifican) en los pernos de fijación M10 o M12 (según modelo). Se recomienda usar arandelas de acero inoxidable AISI 304 para evitar corrosión galvánica.
3. Eleve cuidadosamente el TC y alinéelo con los orificios. No fuerce el equipo.
4. Ajuste los pernos manualmente hasta asentar completamente el TC contra la superficie de montaje.
5. Ajuste los pernos en secuencia cruzada (patrón de estrella) usando llave dinamométrica, para distribuir uniformemente la carga y evitar deformaciones en la brida de montaje.

Torque de apriete recomendado para fijación mecánica

4. Manipulación y posicionamiento seguro

El TC LJK-100240 contiene materiales cerámicos y compuestos epoxi que pueden fracturarse bajo impacto o torsión indebida. Su manipulación debe realizarse con extremo cuidado.

Recomendaciones de manejo

• Nunca levante el TC sujetándolo únicamente por los terminales primarios o secundarios. Esto puede causar fisuras en el aislamiento o desconexión interna del devanado.
• Utilice correas de elevación en los puntos de agarre designados (generalmente en la base o bridas). Las correas deben tener capacidad mínima de 50 kg y ángulo de elevación <60°.
• Evite golpes, caídas o torsiones durante el transporte e instalación. La resistencia al impacto del cuerpo epoxi es de 20 J (prueba IEC 60068-2-75).
• Almacene el equipo en posición vertical, en ambiente seco y protegido de la intemperie hasta su instalación. La temperatura de almacenamiento permitida es de -40 °C a +70 °C.
• Inspeccione visualmente el aislamiento externo (epoxi o porcelana) en busca de grietas, astillamientos o contaminación antes de instalar. Cualquier defecto superficial >2 mm de profundidad requiere rechazo del equipo.

Orientación del TC

El sentido de bobinado del TC es crítico para la correcta polaridad en sistemas de protección y medición. El terminal primario marcado con “P1” debe orientarse hacia la fuente de energía (por ejemplo, barra colectora), y “P2” hacia la carga. En el lado secundario, “S1” corresponde a la salida polarizada. Esta convención sigue la norma IEC 60617-12 para simbología eléctrica.

5. Conexiones primarias y secundarias

Las conexiones eléctricas deben realizarse con conductores adecuados, limpios y correctamente dimensionados. Se recomienda usar terminales prensados o soldados, nunca empalmes temporales.

Conexión primaria

• Utilice conductores rígidos o barras de cobre/aluminio compatibles con la corriente nominal. Para 400 A, se recomienda barra de cobre de 20×5 mm o cable AAC de 150 mm².
• Limpie los terminales del TC y del conductor con alcohol isopropílico y paño sin pelusa. La rugosidad superficial debe ser <3.2 µm Ra.
• Aplique pasta antioxidante (tipo NO-OX-ID A-Special o similar) en contactos de aluminio, para prevenir óxido y reducir la resistencia de contacto.
• Asegure los tornillos de conexión con torque controlado, según tabla siguiente.

Torque de apriete para terminales primarios

Conexión secundaria

• Use cable flexible de cobre, aislado con XLPE o EPR, mínimo 2.5 mm² (AWG 14) para circuitos de medición/protección. La impedancia total del circuito secundario no debe exceder la carga nominal del TC (típicamente 2.5 VA para clase 0.5).
• Conecte siempre S1 y S2 a su respectivo circuito. Nunca deje el secundario en circuito abierto cuando el primario esté energizado. Esto induce tensiones peligrosas en el devanado secundario.
• Proteja los cables secundarios con canalizado metálico o ducto PVC, separado al menos 300 mm de conductores de potencia para minimizar acoplamiento inductivo.
• Conecte el terminal S2 a tierra en un solo punto (generalmente en el tablero de control), conforme a la norma IEEE C57.13.3-2014, para evitar bucles de tierra.

6. Datos Técnicos Específicos del LJK-100240

El modelo LJK-100240 presenta características eléctricas y constructivas únicas que deben considerarse durante la instalación y puesta en servicio.

Parámetros eléctricos nominales

Curva de excitación característica

La curva de excitación del LJK-100240 define la relación entre la tensión secundaria (V_s) y la corriente de excitación (I_e). Esta curva es crítica para evaluar la saturación del núcleo durante fallas. Para la versión 400/5 A, 5P20, la tensión de rodilla (knee-point voltage) es ≥150 V. Los valores exactos se proporcionan en el certificado de prueba individual del equipo. Durante la puesta en marcha, se recomienda comparar la curva medida con la curva de fábrica; una desviación >10% puede indicar daño en el núcleo magnético.

7. Lista de Verificación para Instalación en Campo

Utilice esta lista como guía final antes de la puesta en servicio:

Pre-instalación

• □ Sistema desenergizado, bloqueado y puesto a tierra (LOTO implementado)
• □ Plano de instalación aprobado y disponible en sitio
• □ Herramientas calibradas y EPP completo
• □ Inspección visual del TC: sin daños, marcas de polaridad legibles

Instalación mecánica

• □ TC fijado con pernos M10/M12 y torque correcto
• □ Alineación vertical y horizontal verificada con nivel
• □ Distancias de seguridad a tierra y entre fases cumplidas

Conexiones eléctricas

• □ Terminales primarios limpios, con pasta antioxidante (si aplica)
• □ Torque de bornes primarios verificado
• □ Cableado secundario ≥2.5 mm², protegido y separado
• □ S2 conectado a tierra en un solo punto
• □ Circuito secundario cerrado (sin aperturas)

Pruebas preliminares

• □ Resistencia de aislamiento >1000 MΩ (5 kV DC, 1 min)
• □ Continuidad del devanado secundario verificada
• □ Polaridad confirmada mediante prueba de CC

8. Preguntas Técnicas Frecuentes (Implícitas)

¿Qué ocurre si invierto P1 y P2?

La inversión de los terminales primarios invierte la polaridad de la señal secundaria. En sistemas de protección diferencial, esto provoca que el relé interprete una falla interna cuando no existe ninguna, causando disparos falsos. En medición, el error de fase puede superar 180°, invalidando la lectura de energía activa. Siempre verifique la orientación antes de fijar el TC.

¿Puedo dejar el secundario sin carga durante pruebas?

No. Incluso durante pruebas breves, si el primario está energizado, el secundario debe estar cortocircuitado. La única excepción es durante la prueba de relación con equipos especializados que limitan la corriente primaria a valores muy bajos (<1% I_pn).

¿Cómo verifico la clase de precisión en campo?

La verificación completa requiere un analizador de TC con fuente de corriente programable. Sin embargo, una comprobación práctica consiste en inyectar 100% I_pn y medir I_sn. Para clase 0.5, el error no debe exceder ±0.5%. Por ejemplo, en un TC 100/5 A, la corriente secundaria medida debe estar entre 4.975 A y 5.025 A.

¿Es necesario probar la tensión aplicada en campo?

Generalmente no, ya que el equipo ya fue sometido a esta prueba en fábrica. En campo, basta con una prueba de aislamiento con megóhmetro (5 kV DC, 1 minuto). Solo se recomienda la prueba de tensión AC si el TC ha sufrido impacto mecánico o exposición prolongada a humedad.

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