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Guía Técnica de Instalación – Transformador de Corriente LJK-100240

Versión: 1.0
Tensión nominal del sistema: 10 kV (aislamiento para 11 kV)
Modelo: LJK-100240

Esta guía técnica describe los procedimientos y requisitos esenciales para la instalación segura, confiable y conforme a normas del transformador de corriente (TC) modelo LJK-100240, diseñado específicamente para sistemas eléctricos de media tensión con tensión nominal de 10 kV (aislado para 11 kV). El LJK-100240 es un TC tipo poste (post-type) de núcleo toroidal encapsulado en resina epoxi reforzada con fibra de vidrio, con aisladores compuestos de silicona HTV (alta temperatura vulcanizada), optimizado para aplicaciones de protección y medición en subestaciones exteriores. La correcta ejecución de estos pasos garantiza la integridad del equipo, la seguridad del personal, el cumplimiento de las normas IEC 61869-2/3 y el desempeño óptimo durante su vida útil proyectada de ≥30 años.

1. Requisitos previos y verificación de sitio

Antes de iniciar cualquier actividad física en el lugar de instalación, se deben cumplir rigurosamente los siguientes requisitos previos. Estos pasos son fundamentales para evitar errores costosos, retrasos operativos o riesgos de seguridad derivados de incompatibilidades técnicas o ambientales no anticipadas.

1.1 Verificación de las condiciones ambientales

El TC LJK-100240 está diseñado para operar en ambientes exteriores (outdoor) bajo condiciones normales definidas por la norma IEC 61869-3:2011. Se debe confirmar que el sitio cumpla con los siguientes parámetros técnicos específicos para este modelo:

Altitud: Máximo 1000 m sobre el nivel del mar. Para altitudes superiores, se requiere corrección dieléctrica según IEC 60071-2 (factor de corrección K = 1 / [1 + 0.000115 × (H – 1000)], donde H es la altitud en metros) y evaluación térmica adicional, ya que la disipación de calor se reduce en aire enrarecido.
Temperatura ambiente: Rango operativo continuo entre -25 °C y +40 °C. El almacenamiento temporal puede extenderse a -40 °C si el equipo no está energizado, aunque se recomienda aclimatación gradual antes de la puesta en servicio para evitar condensación interna.
Humedad relativa: Hasta 95% sin condensación. En zonas con alta salinidad (clase C3/C4 según ISO 9223), polvo conductor o contaminación química industrial, se recomienda evaluar el uso de recubrimientos hidrofóbicos adicionales o distancias de fuga aumentadas (>31 mm/kV).
Contaminación ambiental: Clase de contaminación II según IEC 60815-1:2018 (equivalente a densidad de depósito no soluble NSDD ≤ 0.1 mg/cm² y conductividad ≤ 0.03 mS/cm). Si el entorno presenta niveles superiores (industrial pesado, costero con niebla salina), se debe considerar un diseño alternativo con perfil de aislador más largo o medidas de protección complementarias como limpieza periódica o aplicación de RTV (recubrimiento de silicona curable a temperatura ambiente).

1.2 Verificación del soporte estructural

El TC LJK-100240 es un transformador tipo poste con bridas de montaje circulares en la base (patrón ANSI C57.12.20-2018 / IEC 61869-3 Annex B). Antes de la instalación, se debe inspeccionar visual y mecánicamente el soporte (estructura metálica, cruzeta o bastidor) donde se fijará el equipo:

La estructura debe estar nivelada (desviación máxima ±2 mm/m), libre de corrosión significativa (pérdida de espesor >10%) y capaz de soportar cargas estáticas (peso propio: 95 kg promedio) y dinámicas (viento hasta 150 km/h, cortocircuito con fuerza electromagnética F = 0.2 × (I_cc)² × l / d, donde I_cc es la corriente de cortocircuito simétrica en kA, l la distancia entre apoyos en m, y d la distancia entre fases en m).
Verificar que los agujeros de fijación coincidan con el patrón de montaje del TC: 4 orificios Ø18 mm dispuestos en círculo de Ø140 mm (ver Tabla 1).
La distancia mínima de separación entre fases debe respetar los valores establecidos en la norma local (por ejemplo, ≥250 mm para 10 kV en aire según NMX-J-549-ANCE-2015) y las distancias de fuga efectivas no deben ser inferiores a 310 mm (equivalente a 28 mm/kV para 11 kV).

1.3 Verificación eléctrica del sistema

Se debe confirmar que el sistema al que se conectará el TC esté desenergizado, puesto a tierra y bloqueado (LOTO: Lockout-Tagout) conforme a las normas de seguridad ocupacional (OSHA 1910.147, NOM-029-STPS-2011, etc.). Además:

Revisar que la corriente nominal primaria del sistema sea compatible con la relación de transformación del LJK-100240. Este modelo admite múltiples relaciones: 100/1 A, 100/5 A, 200/1 A, 200/5 A, 400/1 A, 400/5 A, 600/1 A, 600/5 A, seleccionables mediante taps internos accesibles desde la caja de bornes. La corriente térmica continua nominal (I_th) es de 1.2 × I_n, y la corriente dinámica admisible (I_dyn) es de 40 kA durante 1 s.
Confirmar que la clase de precisión requerida y la carga secundaria conectada estén dentro de las especificaciones técnicas del equipo. El LJK-100240 ofrece configuraciones duales: Clase 0.5 (medición) + 5P20 (protección) o Clase 1.0 + 5P10. La carga máxima admisible es de 15 VA a cos φ = 0.8 para la bobina de protección y 5 VA para la de medición. Cargas superiores provocan errores fuera de clase.
Validar que el sistema de puesta a tierra de la subestación cumpla con la resistencia máxima permitida (generalmente ≤5 Ω según IEEE 80), y que la malla de tierra tenga baja impedancia de secuencia cero para asegurar correcta operación de relés diferenciales.

2. Herramientas y equipos necesarios

La instalación debe realizarse exclusivamente con herramientas calibradas (certificación vigente ISO/IEC 17025) y en buen estado. A continuación, se detalla el listado mínimo requerido, específico para el manejo del LJK-100240.

2.1 Herramientas manuales

Llaves dinamométricas digitales o analógicas (con rango de 10–100 N·m y precisión ±3%) para apriete controlado de conexiones primarias y de montaje.
Llaves ajustables y de vaso (tamaños métricos M12, M16, M5, M6 según pernos de montaje y terminales).
Destornilladores aislados (clase 1000 V, norma IEC 60900) con puntas imantadas para bornes secundarios.
Limas finas y cepillos de acero inoxidable o latón para limpieza de superficies de contacto (nunca usar abrasivos ferrosos que contaminen con partículas magnéticas).
Cinta métrica calibrada y nivel láser digital (precisión ±0.5 mm/m) para verificación de verticalidad.

2.2 Equipos de protección personal (EPP)

Casco dieléctrico con barbuquejo y protección lateral (norma ANSI Z89.1 Tipo II Clase E).
Guantes aislantes clase 00 (500 V AC) o clase 0 (1000 V AC) según norma ASTM D120 o IEC 60903, con fundas protectoras de cuero y prueba dieléctrica vigente.
Ropa ignífuga (FR) certificada NFPA 70E HRC 2 y calzado dieléctrico con resistencia >100 MΩ.
Gafas de seguridad con protección UV/IR y protección auditiva si se usan herramientas neumáticas o en ambientes ruidosos (>85 dB).

2.3 Equipos auxiliares

Grúa hidráulica o elevador telescópico con capacidad mínima de 150 kg (el TC pesa aproximadamente 85–110 kg, según versión de relación y material de terminales).
Plataforma elevable o andamio certificado (norma OSHA 1926 Subpart L) si la instalación es en altura (>2 m).
Multímetro True RMS y megóhmetro de 5 kV (para pruebas de aislamiento post-instalación).
Compresor de aire seco (presión ≤3 bar) o soplador de aire caliente para limpieza de aisladores antes de la puesta en servicio, evitando humedad residual.

3. Preparación de la base y fijación

El TC LJK-100240 se monta verticalmente mediante cuatro pernos pasantes en su base fundida en aluminio. Esta sección describe el procedimiento de fijación mecánica, crítico para evitar tensiones residuales en el núcleo magnético.

3.1 Inspección previa del equipo

Antes de levantar el TC, verificar:

Ausencia de grietas, burbujas o fisuras en los aisladores compuestos de silicona HTV (color blanco o gris, índice de hidrofobicidad HC1-HC2 según STRI).
Integridad de los terminales primarios (planchas de cobre estañado o aluminio) y secundarios (bornes roscados M6 en latón niquelado): sin dobleces, corrosión o marcas de arco.
Estado del tapón de drenaje (debe estar cerrado si no se usa) y de la caja de bornes secundarios (sellada herméticamente con junta de EPDM, grado IP67 según IEC 60529).
Etiquetado legible con relación de transformación, polaridad (marcada con “*” o “P1”), clase de precisión, factor de sobrecorriente (FS = 5 para medición, ALF = 10/20 para protección), y datos nominales según placa de características (ver Tabla 2).

3.2 Posicionamiento de la base

Colocar el TC sobre la estructura de soporte asegurando que:

El eje longitudinal del TC sea perfectamente vertical (desviación máxima: ±1°). Desviaciones mayores inducen errores de fase y afectan la precisión en mediciones vectoriales.
Los orificios de la brida coincidan con los de la estructura. No forzar ni alargar agujeros; si hay desalineación >1 mm, corregir la estructura.
La orientación permita acceso seguro a la caja de bornes secundarios (generalmente hacia el lado de mantenimiento o pasillo de inspección), evitando exposición directa a lluvia persistente.

3.3 Fijación mecánica

Utilizar pernos, arandelas planas y tuercas galvanizadas en caliente (grado 8.8 o superior según ISO 898-1). El procedimiento es:

Insertar los cuatro pernos M16 desde la parte inferior de la estructura hacia arriba (si el diseño lo permite) o viceversa, según el fabricante de la estructura.
Colocar arandelas planas (Ø18×3 mm) y arandelas de presión (grower) en ambos lados para distribuir la carga y prevenir aflojamiento por vibración.
Aplicar un torque progresivo en secuencia cruzada (en “X”) en tres pasos: 30%, 60%, 100% del valor final, para evitar deformaciones asimétricas en la brida.

Torque de apriete recomendado para pernos M16 (típicos en este modelo): 85 ± 5 N·m.

Nota: No exceder el torque máximo, ya que puede dañar la brida de fundición de aluminio (resistencia a tracción ≥240 MPa) o provocar tensiones residuales en el núcleo magnético, alterando la curva de magnetización y generando errores de saturación prematura.

4. Manipulación y posicionamiento seguro

Debido a su peso (95 kg promedio) y fragilidad de los aisladores compuestos, el manejo del TC LJK-100240 requiere protocolos estrictos para evitar daños irreversibles.

4.1 Levantamiento

Usar siempre las argollas de izado provistas por el fabricante (ubicadas en la parte superior del tanque, capacidad certificada de 200 kg cada una, marcadas con símbolo de elevación).
Nunca levantar por los terminales primarios o secundarios, ya que pueden fracturarse o desalinearse.
Emplear eslingas de poliéster con ángulo de agarre ≤60°. Evitar cadenas o cables metálicos sin protección, que puedan rayar la cubierta de silicona y comprometer su hidrofobicidad.
Mantener el TC en posición vertical durante todo el traslado; inclinaciones >15° pueden desplazar el núcleo interno.

4.2 Transporte en sitio

Si se requiere mover el equipo horizontalmente sobre el terreno:

Utilizar carretilla con amortiguación neumática o plataforma rodante con ruedas de goma maciza.
No arrastrar ni golpear contra obstáculos; impactos >50 J pueden generar microfisuras no visibles.
Proteger los aisladores con fundas de plástico corrugado si hay riesgo de impacto o exposición a polvo abrasivo.

4.3 Precauciones generales

Nunca dejar el TC suspendido sin supervisión; el viento puede oscilarlo y causar colisiones.
Evitar cambios bruscos de temperatura o humedad durante el almacenamiento previo (máximo 72 h sin protección); diferencias >20 °C/hora inducen condensación interna.
Si el equipo ha estado expuesto a temperaturas bajo cero (< -10 °C), permitir aclimatación a temperatura ambiente (≥4 h) antes de retirar empaques, para evitar formación de rocío en superficies internas.

5. Conexiones primarias y secundarias

Las conexiones eléctricas son críticas para la precisión y seguridad del TC. Se deben seguir estrictamente las indicaciones de polaridad, torque y compatibilidad de materiales.

5.1 Conexiones primarias

El LJK-100240 tiene terminales tipo plancha en la parte superior e inferior (dimensiones típicas: 30×6 mm para 600 A). El conductor primario (barra o cable) debe pasar axialmente a través del núcleo sin contacto con paredes internas.

Limpie las superficies de contacto con un cepillo de latón y alcohol isopropílico (pureza ≥99%). No use lijas abrasivas metálicas, que dejan residuos conductores.
Aplique una capa fina de grasa antioxidante (tipo NO-OX-ID A-Special o Penetrox A) en las superficies de contacto para prevenir oxidación galvánica.
Asegure el conductor con pernos de bronce o aluminio (según material del bus), evitando mezcla de metales disímiles sin transición bimetálica (ej. cupro-alumínico), que genera corrosión electrolítica.

Torque de apriete para terminales primarios:

M12: 45 ± 3 N·m
M16: 85 ± 5 N·m

Verifique que el conductor esté centrado y que no exista tensión mecánica sobre el terminal del TC. La flexibilidad del sistema de barras debe absorber expansiones térmicas sin transferir esfuerzos al TC.

5.2 Conexiones secundarias

La caja de bornes contiene los terminales secundarios (S1 y S2) y, en versiones multirrelación, taps intermedios (S3, S4). Todos los bornes son roscados M6 en latón niquelado.

Abra la caja solo en ambiente seco (HR < 70%) y limpio (clase ISO 8 o mejor).
Conecte los cables del relé, medidor o registrador respetando la polaridad: S1 debe ir hacia la fuente (lado del sistema), S2 hacia la carga (instrumento). Una inversión causa errores de 180° en fasores.
Use únicamente cable flexible de cobre, aislado para 600 V como mínimo (THHN/THWN-2), con sección adecuada a la corriente secundaria (típicamente 4 mm² o 6 mm² AWG 12/10) y longitud ≤20 m para minimizar caída de tensión.
Proteja los cables con canalizado metálico flexible o manguera corrugada IP67 hasta el gabinete de instrumentos, asegurando continuidad de tierra del blindaje.

Torque de apriete para bornes secundarios:

M5: 2.5 ± 0.2 N·m
M6: 4.0 ± 0.3 N·m

¡ADVERTENCIA CRÍTICA! Nunca dejar el circuito secundario en circuito abierto mientras el primario esté energizado. Esto genera sobretensiones peligrosas (> 5 kV pico) que pueden destruir el aislamiento interno y causar accidentes fatales. Siempre cortocircuitar S1-S2 con puente de seguridad antes de desconectar cualquier carga. El LJK-100240 incluye bornes de cortocircuito integrados en la caja para este propósito.

6. Puesta en Marcha y Verificación del Transformador de Corriente LJK-100240

Una vez completada la instalación física y eléctrica del transformador de corriente (TC) modelo LJK-100240 en un sistema de 10 kV (tensión nominal 11 kV), se debe proceder con una serie rigurosa de verificaciones, pruebas y procedimientos de puesta en servicio. Estos pasos son fundamentales para garantizar que el equipo opere dentro de sus especificaciones técnicas, cumpla con los requisitos de seguridad y proporcione mediciones precisas y confiables a los dispositivos de protección, medición o control conectados a su secundario. La presente sección detalla las actividades críticas posteriores a la instalación, enfocándose en la validación funcional, la seguridad operativa y la trazabilidad documental.

6.1 Verificaciones Post-Instalación

Antes de aplicar cualquier tensión o corriente al sistema, es imperativo realizar una inspección visual y mecánica exhaustiva del TC LJK-100240 y su entorno inmediato. Esta etapa previene errores de montaje que podrían derivar en fallas catastróficas o lecturas erróneas.

Integridad física: Inspeccionar el cuerpo del TC en busca de grietas, deformaciones, marcas de arco o contaminación superficial (polvo, humedad, residuos conductores). El aislamiento compuesto (silicona o EPDM) debe estar intacto y libre de daños que comprometan su rigidez dieléctrica.
Conexiones primarias: Verificar que los terminales primarios estén correctamente torneados según el torque especificado por el fabricante (típicamente entre 25–35 N·m para conexiones M12/M16). Asegurar que no existan objetos extraños (tuercas sueltas, herramientas) en la zona de paso del conductor primario.
Conexiones secundarias: Confirmar que todos los terminales secundarios (S1, S2, etc.) estén debidamente identificados, apretados y protegidos contra cortocircuitos accidentales. Es crucial que ningún circuito secundario quede en circuito abierto durante la puesta en marcha, ya que esto generaría tensiones peligrosas y podría dañar el núcleo magnético.
Tierra del chasis: Validar la continuidad y resistencia de la conexión a tierra del soporte metálico del TC. La resistencia a tierra debe ser inferior a 1 Ω en sistemas industriales bien diseñados.
Distancias de separación: Medir las distancias mínimas de aire (creepage y clearance) entre el TC y otros elementos energizados o a tierra, asegurando el cumplimiento con la norma IEC 61869-3 (mínimo 125 mm para 10 kV en condiciones estándar).

6.2 Pruebas de Relación y Polaridad

Estas pruebas son esenciales para confirmar que el TC entrega la corriente secundaria correcta en magnitud y fase respecto a la corriente primaria. Se realizan con equipos especializados (analizadores de TC o fuentes de prueba de inyección).

6.2.1. Prueba de Relación de Transformación (Ratio Test)

Se inyecta una corriente alterna conocida (generalmente entre 10 % y 100 % de la corriente nominal primaria, ej. 10–100 A para un TC 100/1 A) en el devanado primario y se mide la corriente resultante en el secundario. La relación medida debe coincidir con la relación nominal (en este caso, 100:1 o 240:1, según configuración del LJK-100240) dentro de la clase de precisión declarada (ej. 0,5; 1; 5P10, etc.).

Procedimiento típico:

Cortocircuitar todos los devanados secundarios no utilizados.
Conectar el analizador de TC: salida de corriente al primario, entradas de medición al secundario.
Inyectar corriente progresivamente (10 %, 50 %, 100 % In).
Registrar la relación real y el error de relación (%).
Comparar con los límites de la clase de precisión (ej. ±0,5 % para clase 0,5).

6.2.2. Prueba de Polaridad

La polaridad determina la dirección del flujo de corriente secundaria respecto a la primaria. Una polaridad incorrecta puede hacer que los relés de protección actúen de forma errónea (ej. disparo innecesario o falta de disparo ante falla).

El TC LJK-100240 utiliza marcación estándar: P1 indica el terminal por donde entra la corriente primaria, y S1 es el terminal secundario correspondiente (marcado con punto o “*”).

Método de prueba (inyección DC):

Conectar una batería de 1,5–9 V entre P1 (+) y P2 (–).
Conectar un voltímetro DC entre S1 (+) y S2 (–).
Al cerrar momentáneamente el circuito primario, la aguja del voltímetro debe desviarse en sentido positivo.
Si la desviación es negativa, la polaridad está invertida.

Alternativamente, los analizadores modernos realizan esta prueba automáticamente mediante inyección AC y análisis fasorial.

6.3 Prueba de Tensión Aplicada

Esta prueba verifica la integridad del aislamiento principal del TC bajo condiciones de sobretensión controlada. Se realiza de acuerdo con la norma IEC 61869-2 y los requisitos del cliente o la red eléctrica local.

6.3.1. Prueba de Tensión Industrial (AC Power Frequency Withstand)

Se aplica una tensión alterna de frecuencia industrial (50/60 Hz) entre los terminales primarios unidos y tierra, así como entre primario y secundario, durante 1 minuto.

Valores típicos para TC 11 kV:

Tensión de prueba a tierra: 28 kV RMS (valor eficaz) durante 1 min.
Tensión de prueba primario-secundario: 3 kV RMS durante 1 min.

Precauciones:

Cortocircuitar y conectar a tierra todos los devanados secundarios antes de la prueba.
Utilizar equipo de prueba con limitación de corriente (máx. 5 mA en caso de falla).
No exceder la duración de la prueba; una exposición prolongada puede dañar el aislamiento.
La ausencia de descargas parciales intensas o ruptura dieléctrica constituye un resultado satisfactorio.

6.3.2. Prueba de Impulso Atmosférico (Opcional pero recomendada)

En sistemas críticos, se recomienda aplicar un impulso de tensión normalizado (1,2/50 μs) de 75 kV pico para simular sobretensiones por rayos. Esta prueba generalmente se realiza en fábrica, pero puede repetirse en campo si hay sospecha de daño durante el transporte o instalación.

6.4 Puesta en Servicio y Monitoreo Inicial

Tras superar todas las pruebas anteriores, se procede a la energización controlada del sistema.

6.4.1. Secuencia de Energización

Asegurar que todos los circuitos secundarios estén cortocircuitados y puestos a tierra temporalmente (usando puentes de seguridad).
Energizar el sistema primario (10 kV) sin carga o con carga mínima.
Verificar ausencia de ruidos anormales (zumbido excesivo, chisporroteo) en el TC.
Medir temperatura superficial del TC con termómetro infrarrojo: no debe superar 60 °C en condiciones normales.
Retirar los puentes de cortocircuito solo cuando los dispositivos secundarios (relés, medidores) estén conectados y listos para operar.

6.4.2. Monitoreo Inicial (primeras 24–72 horas)

Corrientes secundarias: Registrar valores RMS en cada devanado secundario y comparar con cálculos teóricos (In = Ip / relación).
Desbalance: En sistemas trifásicos, verificar que las corrientes en los tres TCs sean simétricas (diferencias < 3 %).
Tensión secundaria en circuito abierto: Nunca permitir que un TC opere en vacío. Si se requiere desconexión, usar terminales de cortocircuito automáticos.
Registro térmico: Realizar termografía infrarroja a las 4, 24 y 72 horas para detectar puntos calientes en conexiones.

6.5 Documentación y Registros

La trazabilidad es clave para la gestión del activo a lo largo de su vida útil. Todo el proceso de puesta en marcha debe quedar registrado formalmente.

6.5.1. Contenido Mínimo del Informe de Puesta en Marcha

Datos del equipo: modelo (LJK-100240), número de serie, relación(s) nominal(es), clase(s) de precisión, fecha de fabricación.
Fecha y hora de las pruebas.
Nombre y firma del personal técnico autorizado.
Resultados numéricos de:
- Prueba de relación (error % a distintos niveles de corriente).
- Verificación de polaridad (resultado: correcta/incorrecta).
- Tensión aplicada (valor, duración, corriente de fuga medida).
- Resistencia de aislamiento (primario-tierra, primario-secundario, secundario-tierra) – mínimo 1000 MΩ a 500 V DC.
Fotos de la instalación final (con etiquetado visible).
Declaración de conformidad con normas aplicables (IEC 61869-2, IEEE C57.13, etc.).

6.5.2. Archivo y Gestión

El informe debe archivarse tanto en formato físico (en el expediente del activo) como digital (en el sistema de gestión de activos – EAM). Además, se recomienda:

Actualizar el diagrama unifilar con los datos reales del TC instalado.
Registrar la ubicación exacta (subestación, celda, fase) en la base de datos de infraestruct

Para Medición y Protección de Subestaciones: LJK-100240 11kV cast-resin transformador de corriente IEC 61869-2