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Guía de Instalación Técnica – Transformador de Tensión SZF-3 (11kV)

Esta guía proporciona instrucciones detalladas para la instalación segura y correcta del transformador de tensión tipo SZF-3, diseñado específicamente para operar en sistemas eléctricos con tensión nominal de 10 kV (tensión máxima de sistema: 11 kV). El modelo SZF-3 es un transformador monofásico encapsulado en resina epoxi, con aislamiento seco, optimizado para aplicaciones de medición y protección en redes de distribución. Cumple con las normas internacionales IEC 61869-3 (para transformadores de instrumento) y UNE-EN 61869-3 en su versión española. El cumplimiento riguroso de los procedimientos aquí descritos es esencial para garantizar la integridad del equipo, la seguridad del personal y el correcto funcionamiento del sistema de medición o protección al que se conecte.

Nota: Esta guía cubre todos los aspectos técnicos desde los requisitos previos hasta la puesta en servicio, incluyendo especificaciones únicas del SZF-3, análisis de comportamiento bajo falla, coordinación de aislamiento y requisitos diferenciados para montaje en celda blindada o en poste.

1. Requisitos previos y verificación de sitio

Antes de iniciar cualquier actividad física relacionada con la instalación del transformador SZF-3, es fundamental realizar una inspección exhaustiva del lugar de instalación y verificar que se cumplen todas las condiciones técnicas y de seguridad necesarias. El SZF-3 está certificado para operar en ambientes industriales y rurales, pero sus características de diseño exigen consideraciones específicas según el tipo de instalación (poste aéreo vs. celda blindada).

1.1. Condiciones ambientales

• Ubicación: El SZF-3 está homologado para instalación exterior (outdoor) y también para interior en celdas blindadas metálicas. En montaje sobre poste, debe instalarse con inclinación mínima de 3° hacia el drenaje inferior para evitar acumulación de condensación. En celda, debe respetarse una distancia mínima de 150 mm entre la carcasa y paredes metálicas para disipación térmica.
• Altitud: La instalación estándar se limita a altitudes ≤ 1000 m s.n.m. Para altitudes superiores, el factor de corrección dieléctrico según IEC 60071-2 reduce la tensión soportable; por ejemplo, a 2000 m, el BIL efectivo disminuye ~12%. Consulte con el fabricante si se requiere versión especial para alta montaña.
• Temperatura ambiente: Rango operativo continuo: -25 °C a +40 °C. Temperatura media diaria no superior a 35 °C. En zonas con temperaturas extremas, se recomienda monitoreo térmico inicial durante las primeras 72 h de operación.
• Contaminación ambiental: Grado de contaminación II (IEC 60664-1) para zonas rurales/urbanas; grado III para áreas industriales o costeras. El diseño del bushing del SZF-3 incluye perfiles anticontaminación con relación de fuga ≥ 25 mm/kV (fase-tierra), lo que permite operación segura incluso en ambientes salinos moderados sin limpieza frecuente.

1.2. Verificación del soporte estructural

El transformador SZF-3 puede instalarse en dos configuraciones principales: sobre poste de hormigón/acero o dentro de celdas blindadas metálicas tipo RMU (Unidades Modulares Anulares). Las exigencias mecánicas difieren significativamente entre ambos escenarios:

• Montaje en poste: La estructura debe resistir una carga estática mínima de 120 kg (incluyendo viento de 120 km/h según IEC 61284). Verifique ausencia de corrosión en herrajes y planitud de la placa de montaje (desviación ≤ 1 mm/m).
• Montaje en celda blindada: El bastidor interno de la celda debe estar nivelado y asegurado contra vibraciones. No se permite soldadura directa sobre la carcasa del transformador; únicamente se aceptan fijaciones mediante tornillería M10/M12 en los orificios predefinidos.
• En ambos casos, confirme que las dimensiones de montaje coinciden con el plano dimensional del fabricante (distancia entre centros: 200 ± 2 mm para versión estándar).
• Peso del equipo: 48 kg (versión básica), 55 kg (con supresor de sobretensión integrado).

1.3. Desenergización y bloqueo (LOTO)

¡ADVERTENCIA CRÍTICA! Todo trabajo en cercanías de equipos de media tensión requiere la desenergización total del circuito, aplicación de bloqueos mecánicos (Lockout/Tagout) y verificación de ausencia de tensión mediante detector calibrado antes de cualquier manipulación.

• Coordine con el operador del sistema la desconexión programada del alimentador correspondiente, incluyendo apertura de interruptores aguas arriba y aguas abajo.
• Coloque señales de advertencia normalizadas (UNE-EN ISO 7010) y restrinja el acceso al área de trabajo mediante barreras físicas.
• Verifique la ausencia de tensión en todos los conductores primarios y en tierra con detector de tensión clase II (IEC 61243-1), probado antes y después de uso.
• Conecte cables de puesta a tierra portátiles (capacidad ≥ 16 kA/1 s) en bornes primarios antes de manipular el equipo.

2. Herramientas y equipos necesarios

La instalación del SZF-3 requiere herramientas especializadas y equipos de protección personal (EPP) adecuados. A continuación, se detalla la lista mínima recomendada, ajustada a las especificaciones técnicas del equipo y normas UNE/IEC.

2.1. Equipos de protección personal (EPP)

• Casco dieléctrico con barbuquejo, certificado UNE-EN 50365.
• Guantes aislantes Clase 00 (máx. 500 V) o Clase 0 (máx. 1000 V) según IEC 60903, con funda protectora de cuero.
• Ropa ignífuga (FR) conforme a UNE-EN ISO 11612, y calzado dieléctrico UNE-EN 61340-5-1.
• Gafas de seguridad con protección lateral (UNE-EN 166) y protección auditiva si se usan herramientas neumáticas.
• Arnés de seguridad con línea de vida (UNE-EN 361) si se trabaja en altura > 1.8 m.

2.2. Herramientas manuales y de torque

• Llaves dinamométricas ajustables (rango 5–100 N·m), calibradas anualmente según ISO 6789.
• Juego de llaves de vaso y trinquete con recubrimiento dieléctrico.
• Llave inglesa y alicates de presión con mango aislado (1000 V).
• Destornilladores aislados (UNE-EN 60900) para conexiones secundarias.
• Medidor de par (torque wrench) con certificado de trazabilidad a patrones nacionales.

2.3. Materiales auxiliares

• Conectores tipo compresión o perno-partidor aptos para cobre/aluminio, homologados para 10/11 kV (UNE-EN 50483).
• Pasta antioxidante para uniones Al/Cu, libre de ácidos (ej. NO-OX-ID A-Special).
• Cinta aislante de alta tensión (clase 10 kV), autoamalgamante, UNE-EN 50482.
• Barras de cobre estañado o latón para conexiones secundarias, sección mínima 16 mm².
• Tornillería inoxidable A2/A4 (M10 o M12 según modelo), con coeficiente de fricción controlado (µ = 0.12–0.16).

3. Preparación de la base y fijación

El SZF-3 se suministra con cuatro orificios pasantes en su base para fijación mecánica. La correcta alineación y apriete son críticos para evitar vibraciones inducidas por campos magnéticos y fallas por fatiga mecánica. El diseño incluye bridas reforzadas para soportar esfuerzos sísmicos hasta 0.3 g (IEC 60068-2-57).

3.1. Limpieza y alineación

• Limpie la superficie de montaje con paño libre de pelusa y desengrasante no iónico (ej. isopropanol técnico).
• Verifique que los orificios de la base del transformador coincidan con los de la estructura. Use plantilla de montaje proporcionada por el fabricante (referencia: SZF-3-MTPLT-01).
• Asegúrese de que el transformador quede perfectamente vertical (uso de nivel de burbuja con precisión ±0.5°). Una inclinación > 2° puede afectar el drenaje de condensación interna y alterar la distribución térmica.

3.2. Fijación mecánica

Utilice exclusivamente tornillos de acero inoxidable A2 (ISO 3506) o galvanizados en caliente (UNE-EN ISO 1461). No reutilice tornillería dañada ni aplique lubricantes en roscas, ya que alteran el torque efectivo.

Componente	Tamaño típico	Torque de apriete recomendado	Norma de referencia
Tornillos de fijación a base (montaje en poste)	M12	45 ± 5 N·m	ISO 16047
Tornillos de fijación a estructura metálica (celda blindada)	M10	30 ± 3 N·m	ISO 16047
Tornillos de conexión de tierra	M8	15 ± 2 N·m	IEC 61869-3, Anexo D

Nota: Los valores de torque pueden variar ligeramente según el fabricante específico. Consulte siempre la hoja técnica adjunta al equipo. Un apriete insuficiente puede causar aflojamiento por vibración; un exceso puede dañar roscas o deformar bridas. Se recomienda secuencia de apriete en “X” con tres pasos progresivos (30%, 60%, 100%).

4. Manipulación y posicionamiento seguro

El SZF-3 contiene núcleo magnético laminado y bushings compuestos de resina reforzada con fibra de vidrio. Su manipulación requiere extremo cuidado para evitar daños irreversibles en el aislamiento.

4.1. Procedimientos de izado

• Nunca levante el transformador por sus bornes primarios o secundarios. El esfuerzo máximo admisible en bornes es de 250 N (IEC 61869-3, Tabla 8).
• Use eslingas de poliéster con capacidad ≥ 100 kg y protectores en los puntos de contacto. Evite ángulos de izado superiores a 60° para minimizar componentes horizontales de fuerza.
• Si el equipo posee argollas de izado (integradas en la carcasa), úselas exclusivamente para este propósito y verifique su integridad antes del uso (inspección visual + prueba de carga estática al 125%).
• Mantenga el transformador en posición vertical durante todo el traslado e izado. Inclinaciones > 15° pueden causar desplazamiento del núcleo.

4.2. Inspección post-transporte

Antes de fijarlo definitivamente, realice una inspección visual detallada:

• Revisar bushings compuestos en busca de grietas, astillamientos o marcas de arco. El perfil anticontaminación debe estar intacto (relación de fuga ≥ 25 mm/kV).
• Verificar que no haya fugas de humedad en sellos o juntas. El SZF-3 es sellado herméticamente (grado IP54 según IEC 60529).
• Confirmar que la placa de características esté legible y sin daños. Debe incluir: clase de precisión, factor de sobrecarga térmica (FS), BIL, número de serie y año de fabricación.
• Agitar suavemente el equipo: no debe escucharse ruido de partes sueltas en el interior (indicativo de rotura de láminas del núcleo).

¡IMPORTANTE! Si se detecta cualquier anomalía, suspenda la instalación y contacte al fabricante o proveedor. Nunca instale un equipo dañado.

5. Conexiones primarias y secundarias

Las conexiones eléctricas deben realizarse con precisión, limpieza y torque adecuado para garantizar baja resistencia de contacto y evitar puntos calientes. El SZF-3 está diseñado para minimizar la impedancia de magnetización, lo que mejora su respuesta transitoria.

5.1. Conexiones primarias (11 kV)

• Utilice únicamente conectores homologados para 10/11 kV y compatibles con el material del conductor (Cu o Al), con corriente nominal ≥ 400 A.
• Limpie los bornes del transformador y los conductores con un cepillo de alambre de latón y alcohol isopropílico (pureza ≥ 99%).
• Aplique una capa fina de pasta antioxidante en uniones Al/Cu. No use grasas conductoras.
• Ajuste los conectores con torque especificado por el fabricante del conector (típicamente 25–40 N·m para conectores de compresión). Verifique con torque wrench calibrado.
• No someta los bushings a esfuerzos mecánicos. Use soportes independientes para los conductores si la longitud excede 500 mm desde el borne.

5.2. Conexiones secundarias (típicamente 100 V o 110 V)

• Use cable flexible de cobre, aislado con XLPE, sección mínima 2.5 mm² (preferiblemente 4 mm² para longitudes >10 m). Capacidad de corriente ≥ 25 A.
• Proteja los cables secundarios en canalizado metálico o tubo corrugado hasta el gabinete de medición/protección, con radio de curvatura ≥ 6× diámetro exterior.
• Conecte los terminales secundarios (marcados como a, n o 1S1, 1S2) con destornilladores aislados. El borne “a” (1S1) corresponde a la fase.
• El torque de apriete en bornes secundarios es de 2.0 ± 0.2 N·m. Un exceso puede romper el terminal cerámico interno o deformar la tuerca de bronce.
• Verifique polaridad: el borne marcado “a” o “1S1” debe corresponder a la fase del lado primario. Error de polaridad causa errores en medición de potencia y malfuncionamiento de protecciones direccionales.

Recordatorio: El circuito secundario nunca debe dejarse en circuito abierto 1 kV) en el secundario.

6. Especificaciones técnicas únicas del SZF-3

El transformador SZF-3 incorpora características técnicas diferenciadas que deben considerarse durante la instalación y puesta en servicio.

6.1. Clase de precisión y factor de sobrecarga térmica

El SZF-3 está disponible en clases de precisión 0.2, 0.5 y 1.0 para medición, y 3P/6P para protección, según IEC 61869-3. El factor de sobrecarga térmica (FS) es de 1.2 continuo y 1.9 por 8 horas, lo que permite operación segura bajo sobretensiones temporales. La clase 0.2 requiere carga secundaria entre 25% y 100% de la nominal (25–100 VA); fuera de este rango, el error compuesto puede exceder ±0.2%.

Parámetro	Valor típico	Norma
Tensión primaria nominal	10 / √3 kV (sistema 10 kV)	IEC 60038
Tensión secundaria nominal	100 / √3 V	IEC 61869-3
Clase de precisión (medición)	0.2 / 0.5 / 1.0	IEC 61869-3, Tabla 3
Clase de precisión (protección)	3P / 6P	IEC 61869-3, Tabla 4
Factor de sobrecarga térmica (FS)	1.2 continuo / 1.9 (8 h)	IEC 61869-3, 5.3.2
Potencia nominal (carga)	25 / 50 / 100 VA	IEC 61869-3

6.2. Nivel de aislamiento (BIL)

El nivel básico de aislamiento (BIL) del SZF-3 es de 75 kV para ondas de impulso tipo rayo (1.2/50 µs), conforme a IEC 60060-1. Este valor es coherente con la coordinación de aislamiento para redes de 10 kV, donde el BIL típico es 75 kV. La tensión de ensayo a frecuencia industrial es de 28 kV eficaces durante 1 minuto (IEC 61869-3, Tabla 6).

7. Comportamiento bajo condiciones de falla y coordinación de aislamiento

7.1. Impedancia de magnetización y saturación

La impedancia de magnetización del SZF-3 es de aproximadamente 15 kΩ a 50 Hz, con inductancia de magnetización de 48 H. Esta alta impedancia minimiza la corriente de excitación (< 10 mA a tensión nominal), mejorando la precisión. Sin embargo, bajo sobretensiones transitorias (ej. maniobras o rayos), el núcleo puede saturarse si la tensión supera 1.9 × Un durante más de 1 ciclo. La saturación provoca distorsión armónica y errores en relés de sobretensión.

7.2. Comportamiento bajo falla monofásica a tierra

En sistemas de 10 kV con neutro aislado o compensado (bobina de Petersen), una falla monofásica eleva la tensión de las fases sanas a √3 × Un (≈ 17.3 kV). El SZF-3 está diseñado para soportar esta condición durante hasta 8 horas gracias a su FS = 1.9. Durante este evento:

• La tensión secundaria en las fases sanas aumenta proporcionalmente (√3 × 57.7 V ≈ 100 V).
• El error de relación puede incrementarse hasta ±1.5% en clase 0.5, pero permanece dentro de límites aceptables para protecciones.
• No se recomienda usar el SZF-3 en sistemas con neutro sólidamente puesto a tierra sin protección adicional, ya que las corrientes de falla pueden inducir sobretensiones secundarias peligrosas.

7.3. Coordinación de aislamiento para redes de 10 kV

Para garantizar la protección contra sobretensiones, se recomienda la siguiente coordinación:

• Instalar pararrayos de óxido de zinc (ZnO) con tensión residual ≤ 45 kV (8/20 µs) en paralelo con el primario del SZF-3.
• La distancia de separación entre el pararrayos y el transformador no debe exceder 10 m para minimizar la onda reflejada.
• El BIL del sistema (75 kV) debe ser al menos 1.25 veces la tensión residual del pararrayos (45 kV × 1.25 = 56.25 kV < 75 kV → cumple).

8. Puesta a tierra y blindaje

8.1. Conexión de puesta a tierra

La carcasa metálica del SZF-3 debe conectarse al sistema de puesta a tierra de la subestación mediante conductor de cobre desnudo de sección mínima 35 mm² (UNE-HD 60364-5-54). La resistencia de tierra no debe exceder 1 Ω. En montaje en celda blindada, la conexión debe realizarse en dos puntos diametralmente opuestos para reducir impedancia de malla a frecuencias transitorias.

8.2. Blindaje electrostático

El SZF-3 incluye un blindaje electrostático entre primario y secundario, conectado internamente a tierra. Este blindaje atenúa interferencias electromagnéticas (EMI) y reduce la capacitancia entre devanados a < 100 pF, mejorando la inmunidad a transitorios rápidos (IEC 61000-4-4).

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