Article Content

«`html

Guía de Instalación Técnica – Transformador de Corriente ZW-10

Tensión nominal del sistema: 10 kV (aislamiento para 11 kV)
Tipo de equipo: Transformador de corriente (TC) tipo poste o montaje en celda
Documento: Requisitos de Instalación – Primera Mitad

Esta guía proporciona instrucciones técnicas detalladas para la instalación segura y conforme del transformador de corriente modelo ZW-10, diseñado específicamente para sistemas de distribución con tensión nominal de 10 kV (con aislamiento certificado para 11 kV). El ZW-10 es un TC de núcleo toroidal encapsulado en resina epoxi reforzada con sílice, optimizado para aplicaciones de protección y medición en redes aéreas y subterráneas. La correcta ejecución de los pasos descritos es fundamental para garantizar la seguridad del personal, la integridad del equipo y el cumplimiento estricto de normativas internacionales como IEC 61869-2, IEC 61869-3, IEEE C57.13, así como la norma mexicana NMX-E-045-1986 (equivalente nacional de IEC 60044-1). Este documento incluye especificaciones únicas del ZW-10, comparativas técnicas frente a modelos competidores, parámetros críticos de instalación y requisitos normativos específicos para sistemas de 10/11 kV.

1. Requisitos previos y verificación de sitio

Antes de iniciar cualquier actividad física en el lugar de instalación, es imperativo realizar una inspección exhaustiva del sitio y verificar que se cumplan todas las condiciones previas. Esta etapa evita retrasos, errores costosos y riesgos operativos. En el caso del ZW-10, su diseño compacto y alto nivel de integración exige tolerancias más estrictas que otros TCs genéricos, especialmente en lo referente a distancias de fuga, niveles de aislamiento y compatibilidad ambiental.

1.1. Condiciones ambientales

• Temperatura ambiente: El rango operativo del ZW-10 es de -25 °C a +40 °C, con capacidad de soportar picos transitorios hasta +55 °C durante 24 h sin degradación permanente. No instalar si se esperan temperaturas fuera de este rango durante o inmediatamente después de la instalación, ya que la resina epoxi puede sufrir microfisuras térmicas irreversibles.
• Humedad relativa: Máximo 95% sin condensación. Evitar la instalación en días de lluvia o alta humedad si no se cuenta con protección adecuada (carpas, toldos dieléctricos). El ZW-10 no está clasificado para ambientes sumergidos ni para uso continuo en presencia de rocío salino sin recubrimiento adicional.
• Contaminación ambiental: El sitio debe estar libre de polvo conductor, salinidad excesiva o agentes químicos corrosivos. El ZW-10 está diseñado para grado de contaminación II según IEC 60664-1. En ambientes industriales (grado III) o costeros (grado IV), se requiere la aplicación de recubrimientos protectores adicionales autorizados por el fabricante, como silicona RTV de alto rendimiento, para mantener la distancia de fuga efectiva.
• Altitud: La instalación está limitada a altitudes ≤1000 m.s.n.m. Por cada 100 m adicionales, la tensión de prueba debe reducirse un 1% según IEC 60060-1. El ZW-10 no está certificado para operación en zonas de alta montaña sin ajustes en el diseño del aislamiento.

1.2. Verificación del soporte estructural

El ZW-10 puede instalarse en postes de concreto, estructuras metálicas o dentro de celdas de media tensión tipo RMU (Unidades Modulares Anulares). Verifique lo siguiente:

• La estructura de soporte debe tener capacidad mecánica mínima de 2.5 veces el peso del TC más cargas dinámicas (viento, vibraciones). El peso del ZW-10 varía entre 18 kg (relación 100/5 A) y 25 kg (relación 600/1 A), por lo que la carga mínima de diseño es de 62.5 kg.
• Las dimensiones de la base o brida deben coincidir con las especificadas en los planos del fabricante (consultar hoja técnica adjunta). El patrón de montaje estándar es rectangular de 120 mm × 80 mm con orificios de Ø12 mm.
• No deben existir deformaciones, grietas o corrosión significativa en el área de fijación. En estructuras galvanizadas, la pérdida de recubrimiento >10% en el área de contacto requiere tratamiento anticorrosivo antes de la instalación.
• La desalineación angular máxima permitida entre el eje del conductor primario y el eje del TC es de ±2°. Desviaciones mayores inducen esfuerzos asimétricos en el núcleo, alterando la precisión en clases superiores a 1P.

1.3. Desenergización y bloqueo (LOTO)

La instalación del ZW-10 requiere que el circuito primario esté completamente desenergizado y puesto a tierra de forma visible. Aplique estrictamente el procedimiento de Bloqueo y Etiquetado (Lockout/Tagout – LOTO) conforme a OSHA 1910.147 y normas locales:

• Aísle la sección del sistema donde se instalará el TC mediante interruptores o seccionadores con apertura visible. Verifique que los contactos estén separados ≥125 mm (distancia mínima de seguridad para 11 kV según IEC 61439-2).
• Verifique ausencia de tensión con detector calibrado clase CAT III 1000 V antes de tocar cualquier conductor. Realice la prueba en las tres fases y neutro (si aplica).
• Conecte tierras de seguridad temporales en ambos lados del punto de trabajo, con cable flexible de cobre mínimo 35 mm² y pinzas de cortocircuito con capacidad de 20 kA durante 1 s.
• Solo el personal autorizado con certificación vigente en trabajos en media tensión debe tener acceso al área de trabajo. El perímetro debe señalizarse con cintas reflectivas y carteles de “PELIGRO – ALTA TENSIÓN”.

2. Herramientas y equipos necesarios

Utilice únicamente herramientas en buen estado, calibradas y adecuadas para trabajos en media tensión. A continuación se lista el equipamiento mínimo requerido, validado específicamente para el ZW-10:

2.1. Herramientas manuales

• Llaves dinamométricas (rango 5–50 N·m) con certificación vigente trazable a ISO/IEC 17025. El torque crítico en bornes secundarios es de 2.0 N·m; un error >±0.2 N·m puede fracturar los terminales cerámicos.
• Juego de llaves ajustables y fijas (acero forjado, sin rebabas), preferentemente con revestimiento anti-chispa para ambientes con riesgo de explosión.
• Destornilladores aislados (clase 1000 V, según IEC 60900), con punta magnética para evitar caída de tornillos en celdas.
• Limas y lijas finas (grano 400+) para limpieza de superficies de contacto sin generar estrías profundas.
• Cepillo de cerdas metálicas (no abrasivo, acero inoxidable) para remoción de óxido superficial en conductores de cobre o aluminio.

2.2. Equipos de protección personal (EPP)

• Casco dieléctrico con barbuquejo, certificado según ANSI Z89.1 Tipo II Clase E.
• Guantes de goma clase 00 (500 V) o clase 0 (1000 V), con forro de cuero protector, inspeccionados visualmente antes de cada uso.
• Ropa ignífuga (AR/FR) certificada según NFPA 70E Artículo 130, con ATPV ≥8 cal/cm².
• Calzado dieléctrico con suela antideslizante, resistencia a 18 kV durante 1 minuto (ASTM F2413-18 EH).
• Gafas de seguridad con protección lateral y resistencia a impacto (ANSI Z87.1+).
• Cinturón de seguridad con doble anclaje (para trabajos en altura), certificado EN 361, con absorvedor de energía.

2.3. Materiales auxiliares

• Pasta antioxidante para contactos de cobre/aluminio (tipo NO-OX-ID A-Special o equivalente), libre de cloruros y azufre.
• Limpiador dieléctrico (isopropílico técnico, 99% pureza), en envase no metálico para evitar contaminación iónica.
• Cinta aislante de alta tensión (clase 10 kV mínima), con respaldo de PVC auto-fusionante para sellado hermético.
• Etiquetas termocontraíbles para identificación de bornes secundarios, resistentes a UV y temperaturas de -40 °C a +105 °C.
• Cortocircuito de seguridad para bornes secundarios (puente S1-S2), fabricado en cobre estañado con funda aislante roja.

3. Preparación de la base y fijación

Una base estable y correctamente alineada es crítica para la vida útil mecánica y eléctrica del transformador. El ZW-10, al carecer de amortiguadores internos, transmite directamente las vibraciones al núcleo, afectando la precisión en clases 0.5 y superiores.

3.1. Limpieza y alineación

1. Limpie la superficie de montaje con paño seco y luego con limpiador dieléctrico. Elimine todo residuo de grasa, óxido o pintura. La rugosidad superficial máxima permitida es Ra ≤3.2 µm.
2. Verifique que los orificios de fijación coincidan con los del TC ZW-10. El patrón estándar es de 4 agujeros en configuración rectangular (120 mm × 80 mm, Ø12 mm). Utilice plantilla de alineación provista por el fabricante.
3. Utilice un nivel láser o burbuja para asegurar que la base esté perfectamente horizontal. La desalineación máxima permitida es de ±1°. En instalaciones en poste, compense la inclinación natural del soporte con arandelas cónicas.

3.2. Fijación mecánica

El ZW-10 se fija mediante pernos de acero inoxidable A2-70 o galvanizados en caliente (mínimo grado 8.8). Siga estos pasos:

1. Coloque arandelas planas y arandelas de presión (grower) en cada perno. Las arandelas deben ser de acero inoxidable para evitar corrosión galvánica.
2. Apriete manualmente los pernos hasta asentar el TC sin deformar la brida.
3. Proceda al apriete final en secuencia cruzada (en “X”) para distribuir uniformemente la carga y evitar tensiones residuales en la resina epoxi.

4. Manipulación y posicionamiento seguro

El ZW-10 pesa entre 18 y 25 kg (según relación de transformación). Su manipulación requiere técnicas seguras para evitar lesiones y daños al equipo, especialmente considerando la fragilidad del núcleo laminado de acero silicio-aluminio.

4.1. Transporte al sitio

• Nunca arrastre ni golpee el transformador. Use siempre carretilla o plataforma con sujeción antivibración.
• Mantenga el equipo en posición vertical durante el transporte. Invertirlo puede desplazar componentes internos y alterar la relación de transformación.
• Proteja los bornes primarios y secundarios con tapones plásticos hasta el momento de la conexión. Los terminales secundarios son particularmente frágiles debido a su encapsulamiento cerámico.
• Evite exposición prolongada a la radiación solar directa (>4 h), ya que la expansión térmica diferencial entre resina y metal puede generar grietas.

4.2. Izado e instalación

1. Si se trabaja en altura, utilice eslingas de poliéster con capacidad mínima de 50 kg. Nunca use cadenas metálicas directamente sobre el cuerpo del TC, ya que pueden rayar el aislamiento y crear puntos de concentración de campo eléctrico.
2. Levante el equipo lentamente y manténgalo estable. Evite oscilaciones que puedan inducir esfuerzos dinámicos en el núcleo.
3. Al posicionarlo sobre la base, alinee cuidadosamente los orificios sin forzar. Una fuerza lateral >50 N puede deformar la brida de montaje.
4. Una vez fijado, verifique que no exista juego o movimiento lateral. La holgura máxima permitida es de 0.5 mm en cualquier dirección.

5. Conexiones primarias y secundarias

Las conexiones eléctricas deben realizarse con extremo cuidado para garantizar baja resistencia de contacto, estabilidad térmica y compatibilidad de materiales. El ZW-10 utiliza tecnología de contacto bimetálico patentada para minimizar la resistencia térmica en interfaces Cu-Al.

5.1. Conexión primaria

El ZW-10 tiene un conductor primario tipo barra o tubo pasante (según versión). Siga estos pasos:

1. Limpie las superficies de contacto del conductor primario y del borne del TC con cepillo metálico fino y luego con alcohol isopropílico. La rugosidad superficial debe ser ≤1.6 µm para minimizar la resistencia de contacto.
2. Aplique una capa delgada (0.1 mm) de pasta antioxidante en toda el área de contacto. No exceda esta cantidad, ya que el exceso puede migrar y contaminar el aislamiento.
3. Inserte el conductor a través del orificio central del TC. Asegúrese de que no haya torsión ni esfuerzo mecánico en el aislador. La excentricidad máxima permitida es de 2 mm.
4. Fije con pernos de conexión (normalmente M10 o M12). Apriete al torque especificado:

5.2. Conexión secundaria

Los bornes secundarios del ZW-10 están claramente marcados como “S1” y “S2”. Es vital respetar la polaridad, especialmente en aplicaciones de protección diferencial:

• Conecte siempre S1 hacia el lado del relevador o medidor (carga). Una inversión de polaridad en sistemas trifásicos puede causar disparos erróneos en relés diferenciales.
• Use cable flexible de cobre estañado, sección mínima 2.5 mm² (AWG 14) para protecciones, o 4 mm² (AWG 12) para medición de precisión. La longitud máxima recomendada es de 30 m para evitar caídas de tensión que afecten la exactitud.
• Termine los conductores con terminales prensados (no soldados) y aplique calor a las cubiertas termocontraíbles hasta lograr sellado completo.
• Torque de apriete en bornes secundarios: 2.0 N·m (¡muy bajo! Un exceso puede romper los terminales cerámicos). Utilice llave dinamométrica con resolución de 0.1 N·m.

¿Cómo se compara el ZW-10 con otros transformadores de corriente en sistemas de 10/11 kV?

El ZW-10 incorpora mejoras técnicas significativas frente a modelos convencionales como el TCG-10 o el CT-11kV genérico. La siguiente tabla resume las diferencias clave:

¿Qué requisitos únicos del sistema 10/11 kV afectan la instalación del ZW-10?

Los sistemas de 10 kV (tensión nominal) con aislamiento para 11 kV imponen exigencias específicas que el ZW-10 está diseñado para cumplir, pero que requieren atención especial durante la instalación:

• Distancias de fuga: Según IEC 60815-1, para grado de contaminación II en 11 kV, la distancia de fuga mínima es de 22 mm/kV, es decir, 242 mm. El ZW-10 ofrece 275 mm, pero esta ventaja se pierde si el aislador se instala en posición horizontal sin drenaje, acumulando polvo y humedad. Siempre instale el TC en posición vertical o con inclinación mínima de 15° para facilitar el escurrimiento.
• Niveles de BIL (Basic Impulse Level): El sistema 10/11 kV típicamente requiere BIL de 95 kV. El ZW-10 está probado a 95 kV, pero cualquier contaminación superficial (sal, polvo carbonoso) puede reducir la rigidez dieléctrica en hasta un 30%. Limpie el aislador con paño seco antes de la puesta en servicio si ha estado expuesto al ambiente >24 h.
• Normativa NMX-E-045-1986: Esta norma mexicana exige que los TCs para 10 kV tengan una tensión de prueba a frecuencia industrial de 28 kV durante 1 minuto. El ZW-10 supera esta prueba con margen (soporta 32 kV), pero solo si las conexiones están libres de bordes afilados que concentren el campo eléctrico. Redondee todos los extremos de conductores con lima fina.
• Coordinación de aislamiento: En redes con pararrayos de 11 kV, la onda residual del pararrayos debe ser ≤75 kV para coordinar con el BIL de 95 kV del ZW-10. Verifique que los pararrayos instalados cumplan esta condición; de lo contrario, el TC podría fallar ante descargas indirectas.

¿Qué pasos de verificación son críticos tras la instalación del ZW-10?

Antes de energizar, realice estas verificaciones técnicas específicas para el ZW-10:

• Continuidad del circuito secundario: Mida la resistencia entre S1 y S2 con multímetro. Debe ser <1 Ω. Valores superiores indican conexión floja o rotura del devanado.
• Aislamiento primario-secundario: Mida con megóhmetro a 1000 V DC. La resistencia debe ser >1000 MΩ. Valores bajos sugieren humedad atrapada o contaminación interna.
• Verificación de derivaciones: Si el ZW-10 tiene múltiples relaciones (ej. 400/5 y 200/5), confirme que las derivaciones no utilizadas estén aisladas y no en cortocircuito.
• Inspección visual del aislador: Busque marcas de arco, grietas o decoloración. El color blanco uniforme de la resina indica ausencia de degradación térmica.
• Prueba de cortocircuito de seguridad: Si se usó puente S1-S2, confirme su presencia con detector de continuidad antes de retirarlo.

«`