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Guía Técnica de Instalación – Transformador de Corriente CT-11kV

Tensión nominal del sistema: 11 kV
Tensión máxima de operación (Um): 12 kV
Tipo de equipo: Transformador de corriente (TC) monofásico para instalación en subestaciones o gabinetes metálicos
Tecnología de aislamiento: Aislamiento en seco con resina epoxi reforzada con sílice (clase térmica F, 155 °C)
Núcleo magnético: Núcleo toroidal de chapa de acero silicio orientado, con baja histéresis y alta permeabilidad

Esta guía proporciona instrucciones detalladas y requisitos técnicos esenciales para la instalación segura y correcta del transformador de corriente modelo CT-11kV. La primera mitad de este documento cubre desde la verificación previa del sitio hasta las conexiones eléctricas primarias y secundarias. Se recomienda que todo el personal involucrado en la instalación esté debidamente capacitado y autorizado para trabajar en sistemas de media tensión, conforme a los procedimientos establecidos en la norma IEC 61936-1 y las prácticas de seguridad locales.

1. Requisitos previos y verificación de sitio

Antes de proceder con la instalación física del transformador de corriente, es fundamental realizar una inspección exhaustiva del lugar donde se instalará el equipo. Esta etapa previene errores costosos, garantiza la compatibilidad mecánica y eléctrica, y asegura el cumplimiento de normativas internacionales como IEC 61869-2 (Transformadores de instrumento – Parte 2: Transformadores de corriente), UNE-EN 61869-2, y IEEE C57.13. El CT-11kV está diseñado específicamente para aplicaciones en redes de distribución con tensión asignada de 12 kV y frecuencia nominal de 50/60 Hz.

Verificación ambiental

• Temperatura ambiente: El rango operativo típico del CT-11kV es de -25 °C a +40 °C. Para aplicaciones en climas extremos (por ejemplo, desiertos o regiones polares), el fabricante ofrece versiones especiales con rango extendido (-40 °C a +55 °C). No se permite la operación continua fuera de estos límites sin validación previa.
• Humedad relativa: No debe superar el 95% sin condensación. En ambientes altamente húmedos, salinos o con presencia de contaminantes químicos (SO₂, NOₓ, polvo conductivo), se recomienda el uso de accesorios de protección adicional, como fundas termorretráctiles selladas o montaje en gabinetes con grado de protección IP54 o superior según IEC 60529.
• Altitud: El diseño estándar asume instalación a menos de 1000 msnm. Para altitudes superiores, las distancias de fuga y las pruebas dieléctricas deben ajustarse conforme al factor de corrección de la norma IEC 60071-2. Por ejemplo, a 2000 msnm, la tensión de prueba de frecuencia de potencia se reduce a 25 kV RMS (vs. 28 kV a nivel del mar).
• Compatibilidad con GIS/AIS: El CT-11kV está certificado para instalación tanto en sistemas AIS (Air Insulated Switchgear) como en GIS (Gas Insulated Switchgear) modulares, siempre que se respeten las distancias mínimas de aislamiento y se utilicen bridas de adaptación homologadas por el fabricante del switchgear.

Verificación mecánica y espacial

• Espacio disponible: Confirme que el espacio asignado en el tablero o estructura soporte permita la instalación sin tensiones mecánicas ni interferencias con otros componentes (barras, aisladores, interruptores, etc.). El CT-11kV requiere un radio mínimo de curvatura de 150 mm para cables secundarios y al menos 200 mm de holgura axial para facilitar el acceso a bornes.
• Orientación: El CT-11kV suele instalarse en posición vertical con el terminal P1 hacia arriba (fuente). Sin embargo, también admite montaje horizontal si se especifica en el pedido. Verifique que la base o soporte permita esta orientación y que exista suficiente holgura para las conexiones primarias y secundarias.
• Puntos de fijación: Inspeccione que los orificios de montaje en la estructura coincidan con los del TC (consulte plano dimensional del fabricante, referencia Dwg-CT11kV-M01). Asegúrese de que la superficie de montaje sea plana (tolerancia ≤ 0.5 mm/m), rígida y libre de corrosión. No se permite el uso de suplementos metálicos no homologados para compensar desniveles.

Verificación eléctrica

• Tensión del sistema: Confirme que el sistema opera efectivamente a 11 kV (con pico de 12 kV), y que el TC ha sido seleccionado con la clase de tensión adecuada (Um = 12 kV). El nivel básico de aislamiento (BIL) es de 75 kV pico según IEC 60071-1.
• Corriente nominal: Verifique que la corriente primaria nominal del TC coincida con la corriente de carga esperada en el circuito (ejemplos comunes: 400/5 A, 600/1 A, 800/5 A). El devanado secundario puede tener múltiples tomas (multi-ratio) si así se solicitó.
• Protección contra sobretensiones: Asegúrese de que el sistema cuente con pararrayos de óxido metálico (MOV) coordinados con la clase de aislamiento del TC. La tensión residual del pararrayos a corriente nominal (10 kA, 8/20 µs) debe ser inferior a 45 kV para proteger eficazmente el aislamiento del TC.
• Requisitos de puesta a tierra del secundario: Todos los terminales secundarios no utilizados deben cortocircuitarse y conectarse al sistema de tierra de protección de la subestación. El núcleo magnético interno incluye una derivación permanente a tierra accesible mediante borne dedicado (marcado “E”). La resistencia de esta conexión no debe exceder 0.1 Ω.

2. Herramientas y equipos necesarios

La instalación requiere herramientas especializadas y equipos de protección personal (EPP) adecuados. A continuación, se lista el material mínimo recomendado, calibrado y certificado según ISO/IEC 17025.

Herramientas manuales

• Llaves dinamométricas (ajustables o fijas) calibradas recientemente, con certificado de trazabilidad vigente
• Juego de destornilladores aislados (clase 1000 V, IEC 60900)
• Llaves de vaso o abiertas de acero inoxidable (tamaños según especificación del fabricante: M10, M12, M16)
• Cinta métrica y nivel de burbuja (precisión ±0.5 mm/m)
• Limpieza con alcohol isopropílico (pureza ≥99%) y paños libres de pelusa (tipo lint-free)

Equipos de medición y prueba

• Megóhmetro de 2500 V DC (para verificar aislamiento antes de la puesta en servicio)
• Fuente de inyección de corriente programable (rango 0–20 A AC, precisión ±0.1%) para pruebas de relación y polaridad
• Multímetro digital de alta precisión (6½ dígitos, clase 0.01%)
• Análizador de descargas parciales (opcional, para instalaciones críticas)

Equipo de protección personal (EPP)

• Casco dieléctrico (norma IEC 60363)
• Guantes aislantes clase 00 o superior (con protector exterior, norma IEC 60903)
• Ropa ignífuga (FR – Flame Resistant, norma IEC 61482-1-2, ATPV ≥ 8 cal/cm²)
• Calzado dieléctrico (norma IEC 61111)
• Gafas de seguridad y protección auditiva (si se trabaja en entornos ruidosos)

3. Preparación de la base y fijación

Una instalación mecánicamente estable es clave para la vida útil y precisión del transformador de corriente. Siga estos pasos cuidadosamente:

1. Limpieza de la superficie de montaje: Elimine cualquier residuo de pintura, óxido, grasa o partículas sueltas de la base o estructura metálica donde se fijará el TC. Use disolvente compatible con metales y paño seco.
2. Verificación de alineación: Utilice un nivel de burbuja para asegurar que la base esté perfectamente horizontal o vertical, según lo requiera el diseño del TC. La desviación angular máxima permitida es de ±1°.
3. Colocación de arandelas: Use arandelas planas y de resorte (grower) en todos los pernos de fijación para evitar aflojamiento por vibración. Las arandelas deben ser de acero inoxidable AISI 304 o zincado con capa mínima de 12 µm.
4. Apriete controlado: Apriete los pernos gradualmente en secuencia cruzada (como en bridas) hasta alcanzar el torque especificado. No apriete completamente un perno antes de iniciar con los demás.

Torque de apriete recomendado para fijación mecánica

Nota: Estos valores asumen superficies limpias y secas. Si se utilizan lubricantes o compuestos anticorrosivos (ej. Molycote G-1052), consulte al fabricante para ajustes en el torque (reducción típica del 15–20%).

4. Manipulación y posicionamiento seguro

El CT-11kV es un equipo frágil desde el punto de vista electromagnético. El manejo inadecuado puede provocar daños internos no visibles que comprometan su funcionamiento, especialmente en el núcleo toroidal y los devanados secundarios.

• Levantamiento: Utilice siempre las argollas de izaje provistas por el fabricante (capacidad mínima 50 kg). Nunca levante el TC por sus terminales primarios o secundarios, ya que esto puede romper soldaduras internas o deformar el núcleo.
• Transporte: Mantenga el equipo en posición vertical durante el transporte. Evite golpes, caídas o vibraciones excesivas. La aceleración máxima permitida es de 2 g (según IEC 60068-2-6).
• Almacenamiento temporal: Si el equipo no se instala inmediatamente, guárdelo en su embalaje original, en un lugar seco (HR < 70%), protegido de polvo, humedad y temperaturas extremas. No almacene más de 12 meses sin inspección periódica.
• Inspección visual previa: Antes de la instalación, revise el aislamiento compuesto (resina epoxi) en busca de grietas, astillamientos, burbujas o contaminación conductora. Cualquier defecto superficial mayor a 2 mm de profundidad requiere evaluación del fabricante.

Durante el posicionamiento:

1. Alinee cuidadosamente los orificios del TC con los de la base, usando pasadores guía si están disponibles.
2. Deslice el TC sobre los pernos de fijación sin forzar. No use martillos ni palancas metálicas directamente sobre la carcasa.
3. Verifique que el terminal primario “P1” (o marcado como “H1”) quede orientado hacia la fuente de alimentación, según el diagrama unifilar del sistema. Esta orientación es crítica para la coordinación con relés diferenciales.

5. Conexiones primarias y secundarias

Conexiones primarias

Las conexiones primarias deben garantizar baja resistencia de contacto (< 20 µΩ) y adecuada capacidad de corriente. El CT-11kV generalmente cuenta con terminales tipo perno o brida para conexión directa a barras o cables.

• Limpieza de contactos: Limpie los terminales con alcohol isopropílico antes de conectar. No use lijas metálicas abrasivas, ya que generan partículas conductoras.
• Uso de pasta antioxidante: Aplique una capa fina de pasta dieléctrica o antioxidante (tipo NO-OX-ID A-Special o equivalente IEC 62271-1) en las superficies de contacto para prevenir oxidación galvánica.
• Torque de apriete: Consulte la tabla siguiente.

Torque de apriete para terminales primarios

Conexiones secundarias

Las conexiones secundarias son críticas para la precisión y seguridad. Errores aquí pueden causar sobretensiones peligrosas o mediciones erróneas, especialmente en esquemas de protección diferencial.

• Nunca dejar el secundario en circuito abierto: Durante la instalación, mantenga siempre un cortocircuito en los terminales secundarios (S1-S2) usando un puente de cortocircuito o un fusible de cortocircuito temporal. Este puente solo se retira tras verificar que todos los relés/medidores están conectados.
• Verificación de polaridad: Asegúrese de que S1 corresponda a P1 (marcado con punto o “*”). La inversión de polaridad invalida protecciones diferenciales y mediciones fasoriales.
• Sección mínima del cable: Use cable flexible de cobre con aislamiento para 600 V, mínimo 2.5 mm² (AWG 14) para circuitos de protección, y 4 mm² (AWG 12) si la distancia excede 15 metros. Para distancias >30 m, se recomienda 6 mm² para minimizar caída de tensión.
• Terminales: Utilice terminales prensados con funda aislante (tipo F-Crimp, norma DIN 46228). Evite soldaduras directas en los bornes del TC, ya que el calor puede dañar el aislamiento interno.
• Torque secundario: Generalmente entre 1.5 y 2.5 N·m. Consulte la placa del equipo. Use destornillador con limitador de torque.
• Blindaje: En entornos con alta interferencia electromagnética (EMI), se recomienda cable blindado con malla de cobre trenzado (cobertura ≥85%) y conexión unipuntual del blindaje a tierra en el lado del relé.

6. Características eléctricas únicas del CT-11kV

El modelo CT-11kV incorpora especificaciones técnicas avanzadas que lo diferencian de transformadores genéricos. A continuación se detallan sus parámetros eléctricos fundamentales, validados según IEC 61869-2.

Especificaciones técnicas clave

Curvas de excitación

El CT-11kV incluye curvas de excitación normalizadas (corriente de magnetización vs. tensión secundaria) que permiten verificar la integridad del núcleo toroidal y calcular la impedancia de saturación. Estas curvas son esenciales para:

• Validar la ausencia de cortocircuitos inter-espiras
• Calcular la corriente de saturación en fallas
• Coordinar con relés diferenciales de alta impedancia

La curva típica muestra una tensión de rodilla (Vk) claramente definida, seguida de una pendiente abrupta que indica saturación. Una curva «suave» o sin rodilla sugiere daño en el núcleo.

7. Diagramas de conexión y coordinación con relés

Diagramas de conexión recomendados

Los esquemas de conexión dependen de la aplicación (medición, protección sobrecorriente, protección diferencial). A continuación se presentan configuraciones típicas para sistemas de 11 kV.

• Medición monofásica: Conexión simple S1→medidor→S2, con S2 puesto a tierra en el medidor.
• Protección sobrecorriente trifásica: Conexión en estrella completa (S1 de cada fase al relé, S2 común puesto a tierra en el relé).
• Protección diferencial de transformador: Conexión en anillo diferencial, con todos los S1 orientados hacia el transformador protegido. La suma fasorial debe ser cero en condiciones normales.

Ejemplos de coordinación con relés

Para garantizar operación confiable, el CT-11kV debe coordinarse con los relés asociados:

• Relés de sobrecorriente (ej. Siemens 7SJ62): La clase 5P20 asegura que el error no exceda el 5% hasta 20 veces la corriente nominal, permitiendo ajustes de tap precisos. La carga total del circuito secundario (cable + relé) no debe superar el burden nominal del TC.
• Relés diferenciales (ej. SEL-387): La baja tensión de rodilla (Vk ≥ 200 V) y la alta relación X/R del sistema 11 kV requieren verificación de la corriente de saturación durante fallas externas. Se recomienda usar la curva de excitación para simular el comportamiento con software (ej. ETAP, DigSILENT).

En todos los casos, la impedancia total del circuito secundario (Z_burden) debe cumplir:

Z_burden ≤ (V_k / (FLP × I_n)) – R_s

Donde R_s es la resistencia del devanado secundario a 75°C.

8. Preguntas frecuentes implícitas (FAQ técnica)

¿Se puede instalar en intemperie?

Sí, el CT-11kV está diseñado para instalación en intemperie gracias a su aislamiento en seco con resina epoxi UV-estable y clasificación IP54. Sin embargo, en zonas con alta contaminación (clases III y IV según IEC 60815), se recomienda aumentar la distancia de fuga a ≥25 mm/kV (Um), lo que implica versión especial con aletas extendidas.

¿Es compatible con GIS/AIS?

Totalmente compatible con ambos. Para GIS, se suministra con brida de acoplamiento SF₆ y junta tórica Viton®. Para AIS, incluye terminales estándar con rosca métrica o brida plana. En ambos casos, se cumple la tensión de prueba de frecuencia de potencia de 28 kV RMS.

¿Cuáles son los requisitos de puesta a tierra del secundario?

El secundario debe ponerse a tierra en un único punto, preferiblemente en el panel de relés, para evitar lazos de tierra. El núcleo magnético tiene una conexión permanente a tierra accesible mediante borne “E”. La resistencia de tierra del sistema no debe exceder 1 Ω (UNE-HD 60364-4-41).

¿Qué ocurre si se invierte la polaridad?

En mediciones, causa error de signo en potencia activa/reactiva. En protecciones diferenciales, provoca disparo innecesario durante cargas normales. Siempre verifique polaridad con prueba de pulso DC antes de la puesta en servicio.

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