Article Content

«`html

Guía Técnica de Instalación – Transformador de Corriente CT-35kV

Versión 1.0 – Aplicable a sistemas de 33 kV (nominal en redes de 35 kV)

Esta guía proporciona instrucciones detalladas y requisitos técnicos esenciales para la correcta instalación del transformador de corriente modelo CT-35kV, diseñado específicamente para operar en sistemas eléctricos con tensión máxima de operación continua de 33 kV dentro de una clase de sistema de 35 kV. El CT-35kV cumple con las normas internacionales IEC 61869-2 (para transformadores instrumento), IEC 60044-1 (versión previa aún vigente en muchos proyectos), IEEE C57.13 (para sistemas norteamericanos) y la norma mexicana NMX-J-549-ANCE. Este equipo está optimizado para aplicaciones de medición clase 0.2S/0.5 y protección clase 5P10/5P20, con un factor de sobrecorriente nominal (FS o ALF) de hasta 20×In en configuraciones estándar. Su comportamiento bajo saturación ha sido validado mediante curvas de excitación normalizadas según IEC 61869-10, garantizando estabilidad en regímenes de falla asimétricos o con componente DC. El cumplimiento riguroso de los procedimientos aquí descritos asegura no solo el desempeño seguro y confiable del transformador, sino también la integridad de los sistemas de protección y medición asociados, evitando errores catastróficos como disparos no selectivos o lecturas erróneas de energía.

1. Requisitos previos y verificación de sitio

Antes de iniciar cualquier actividad física en el campo, se debe realizar una inspección exhaustiva del sitio de instalación. Esta etapa es crítica para prevenir errores costosos, retrasos en la puesta en servicio o riesgos para la seguridad del personal. La verificación debe incluir aspectos ambientales, estructurales y eléctricos, todos ellos alineados con las especificaciones únicas del CT-35kV, cuyo diseño incorpora aislamiento externo tipo porcelana vidriada o compuesto polimérico HTV (alta temperatura vulcanizada), dependiendo de la versión adquirida.

1.1. Verificación de condiciones ambientales

• Altitud: El CT-35kV está certificado para operar hasta 1000 msnm sin correcciones en sus niveles de aislamiento. Para altitudes superiores, se requiere ajuste conforme a IEC 60071-2: cada 100 m adicionales sobre 1000 msnm exigen un incremento del 1% en los niveles de soportabilidad de impulso (BIL) y tensión de frecuencia de potencia. Por ejemplo, a 2000 msnm, el BIL mínimo requerido aumenta de 170 kV a 187 kV. En tales casos, se debe seleccionar una variante del CT-35kV con aislamiento reforzado o solicitar un modelo específico para alta altitud.
• Temperatura ambiente: Rango operativo típico: -25 °C a +40 °C. El límite superior puede extenderse a +45 °C si se utiliza compuesto polimérico con estabilizadores UV y antioxidantes. En zonas con temperaturas extremas, verificar compatibilidad del material aislante: la porcelana es más resistente a la radiación UV pero frágil ante impactos térmicos bruscos, mientras que el polímero ofrece mejor rendimiento en ambientes contaminados pero requiere sellado hermético de alta integridad para evitar absorción de humedad. La viscosidad del aceite aislante (en modelos tipo tanque) también debe considerarse; a -25 °C, la viscosidad cinemática no debe exceder 150 cSt para garantizar disipación térmica adecuada.
• Contaminación ambiental: Evaluar el nivel de contaminación según IEC 60815-1 (NSDD y ESDD). En ambientes industriales (Clase III) o costeros (Clase IV), se recomienda el uso de unidades con perfil de aislamiento anticontaminación (creepage distance ≥ 25 mm/kV). Para el CT-35kV en sistemas de 35 kV, esto implica una distancia de fuga mínima de 875 mm (35 kV × 25 mm/kV). Los modelos con aislamiento polimérico incluyen nervaduras hidrofóbicas que reducen la formación de capas conductoras continuas, mejorando el rendimiento en lluvia ligera o niebla salina.

1.2. Verificación del soporte estructural

El soporte (poste, bastidor o estructura metálica) debe cumplir con los siguientes requisitos mecánicos, derivados del análisis de cargas combinadas (viento, cortocircuito y peso propio del CT-35kV):

• Resistencia mecánica mínima de 5 kN en cualquier dirección, calculada considerando una presión dinámica de viento de 1.2 kN/m² (equivalente a 150 km/h según IEC 60826) y una fuerza electromagnética de cortocircuito de 3 kN (basada en una corriente de cortocircuito simétrica de 25 kA durante 1 s).
• Nivelación horizontal dentro de ±2° para evitar tensiones residuales en la brida de montaje, que podrían inducir microfisuras en aislantes cerámicos.
• Presencia de puntos de anclaje adecuados: roscas M16 o superiores, con profundidad mínima de 25 mm en acero estructural ASTM A36 o equivalente. Las roscas deben estar libres de rebabas y recubiertas con grasa anticorrosiva si el ambiente es agresivo.
• Ausencia de corrosión significativa (>20% de pérdida de sección) o deformaciones estructurales que comprometan la rigidez torsional.

La distancia mínima de fase a tierra debe ser ≥ 300 mm, y entre fases ≥ 400 mm, conforme a la norma IEC 60694 para sistemas de 35 kV. Estos valores se basan en la tensión máxima de operación (U_m = 36 kV) y consideran un margen de seguridad del 15% sobre la distancia de ruptura en aire seco.

1.3. Verificación eléctrica previa

• Confirmar que el sistema esté desenergizado, puesto a tierra y señalizado conforme al procedimiento de trabajo seguro (permiso de trabajo, bloqueo/etiquetado según OSHA 1910.147 o norma local equivalente).
• Verificar la ausencia de tensión con detector de tensión calibrado (clase CAT IV 30 kV) antes de cualquier manipulación. El detector debe probarse antes y después en una fuente viva conocida.
• Revisar que las barras o conductores primarios estén libres de óxido, grasa o recubrimientos no conductores en las zonas de contacto. La rugosidad superficial ideal está entre 3.2 y 6.3 µm Ra para maximizar el área de contacto real.

2. Herramientas y equipos necesarios

La instalación debe realizarse únicamente con herramientas calibradas y en buen estado. A continuación, se lista el equipo mínimo requerido, validado para las características físicas y eléctricas del CT-35kV:

2.1. Herramientas manuales

• Llaves dinamométricas (rango 10–100 N·m), calibradas trazablemente a ISO/IEC 17025 y con certificado vigente (máximo 12 meses de antigüedad). La precisión debe ser ±3% del valor indicado.
• Llaves de vaso e insertos hexagonales de acero aleado S2 (dureza ≥ 58 HRC), sin recubrimiento cromado en ambientes húmedos o salinos para evitar galvanización accidental.
• Destornilladores aislados (1000 V CAT III), con mango ergonómico y punta magnética para bornes secundarios pequeños.
• Limas suaves y lija fina (grano 400 a 600) para limpieza de superficies de contacto primarias, evitando rayaduras profundas que incrementen la resistencia de contacto.
• Cepillo de cerdas metálicas inoxidables (acero 316L) para limpieza mecánica controlada, sin generar partículas ferrosas que puedan adherirse al núcleo magnético.

2.2. Equipos de protección personal (EPP)

• Casco dieléctrico con barbuquejo, certificado según ANSI Z89.1 Tipo II Clase E (soporta hasta 20 kV).
• Guantes aislantes clase 00 (500 V) o clase 0 (1000 V) con funda protectora de cuero, inspeccionados visualmente antes de uso y probados dieléctricamente cada 6 meses según ASTM D120.
• Ropa ignífuga (FR) conforme a NFPA 70E, categoría 2 (mínimo 8 cal/cm² ATPV) y calzado dieléctrico con suela resistente a ácidos y aceites.
• Arnés de seguridad con doble mosquetón auto-bloqueante si se trabaja a más de 1.8 m de altura, conectado a líneas de vida certificadas.

2.3. Equipos auxiliares

• Grúa o montacargas con capacidad mínima de 200 kg (el CT-35kV pesa entre 80–120 kg según diseño: 85 kg para versión bushing, 115 kg para versión tanque con expansor).
• Plataforma elevadora estable o andamio certificado con barandillas y sistema antivuelco.
• Multímetro digital de precisión (resolución 0.1 mA en rango de 5 A, exactitud ±0.1%) para pruebas secundarias posteriores.
• Compresor de aire seco (presión ≤ 2 bar, punto de rocío ≤ -40 °C) para limpieza de terminales secundarios sin introducir humedad.

3. Preparación de la base y fijación

El transformador debe instalarse en posición vertical, con el terminal primario superior orientado hacia la fuente de alimentación (según diagrama unifilar). Esta orientación es crítica para garantizar la correcta evacuación de burbujas de gas en modelos con aceite y para mantener la simetría del campo magnético en el núcleo toroidal.

3.1. Limpieza y acondicionamiento de la base

• Retirar todo residuo de pintura, óxido o grasa en los puntos de contacto entre la brida del CT y la estructura de soporte, utilizando disolvente no clorado (como acetona técnica) y paños libres de pelusa.
• Aplicar una capa delgada (≈20 µm) de grasa antioxidante (tipo NO-OX-ID A-Special o equivalente Dow Corning 4) en las superficies metálicas expuestas para prevenir corrosión galvánica, especialmente en uniones aluminio-acero.

3.2. Posicionamiento inicial

Utilizando la grúa, eleve el CT-35kV con eslingas de poliéster de alta tenacidad (ángulo ≤ 60°) sujetas exclusivamente por los puntos de izaje indicados en la carcasa (marcados con símbolo ISO 7000-0341). Nunca sujetar por los terminales primarios o secundarios, ya que las cargas mecánicas pueden deformar los conductores internos o dañar los sellos herméticos. Alinee cuidadosamente los orificios de la brida con los pernos de anclaje en la estructura, asegurando una holgura radial ≤ 0.5 mm para evitar tensiones de montaje.

3.3. Torque de apriete para fijación mecánica

Los pernos de montaje deben ajustarse en dos etapas, siguiendo una secuencia cruzada (como en bridas de tubería) para distribuir uniformemente las tensiones y prevenir grietas en la brida cerámica. Los valores de torque se basan en ensayos de fatiga mecánica del fabricante y en la norma ISO 16047.

Tamaño del perno	Material	Torque de apriete (N·m)	Observaciones
M16	Acero grado 8.8	180 ± 10	Aplicar en dos pasos: 50% → 100%. Usar arandela plana DIN 125 y arandela crecida DIN 9021.
M20	Acero grado 8.8	300 ± 15	Usar arandela plana y crecida. Verificar alargamiento del perno si se requiere monitoreo crítico.

Precaución: No exceder el torque especificado. Un apriete excesivo puede agrietar la brida de porcelana (resistencia a la tracción ≈ 40 MPa) o deformar la carcasa del transformador, comprometiendo el sellado IP54.

4. Manipulación y posicionamiento seguro

El CT-35kV contiene aceite aislante mineral inhibido (en modelos tipo tanque, volumen ≈ 3.5 L) o está relleno con resina epóxica autonivelante (modelos tipo bushing, índice de refracción ≈ 1.55). Cualquier inclinación brusca (>15° desde la vertical) o impacto (aceleración >5 g) puede comprometer la integridad del aislamiento interno, generando burbujas de gas o microfisuras que reducen la rigidez dieléctrica.

4.1. Procedimiento de izaje

• Nunca arrastrar ni rodar el transformador sobre el suelo; usar carretillas con ruedas neumáticas si se requiere traslado horizontal.
• Mantener el eje longitudinal del CT lo más vertical posible durante todo el movimiento (desviación ≤ 5°). Los modelos con aceite incluyen un indicador de nivel visible en la tapa superior; el menisco debe permanecer dentro de las marcas “MIN/MAX”.
• Evitar oscilaciones durante el izaje; usar cuerdas guía operadas por personal capacitado, con longitud suficiente para mantener ángulos de tiro ≤ 30° respecto a la vertical.

4.2. Verificación post-izaje

Una vez fijado, inspeccione visualmente:

• Ausencia de grietas en la cubierta aislante (porcelana o compuesto), utilizando luz oblicua o lámpara UV si se sospecha de defectos subsuperficiales.
• Integridad del sello en la tapa superior (si aplica): verificar que el empaque de nitrilo (NBR) no presente extrusión o endurecimiento.
• Correcta alineación del terminal primario con la barra o conductor: la desalineación angular no debe exceder 2° para evitar esfuerzos de flexión en la conexión.

En caso de detectar daños, no energice y contacte al fabricante inmediatamente. Se recomienda realizar una prueba de rigidez dieléctrica en campo si el equipo ha sufrido impactos severos.

5. Conexiones primarias y secundarias

5.1. Conexiones primarias

El terminal primario del CT-35kV está diseñado para conexión directa mediante pernos M12/M16 o abrazadera de compresión tipo “C”. La sección transversal efectiva del conductor primario interno es de 120 mm² (equivalente a AWG 0000), permitiendo soportar corrientes nominales hasta 1200 A continuo y 25 kA durante 1 s en cortocircuito.

Superficies de contacto

• Limpie con lija fina (grano 600) hasta brillo metálico, eliminando completamente la capa de óxido natural del cobre o aluminio.
• Elimine partículas con aire seco o paño libre de pelusa impregnado en alcohol isopropílico técnico.
• Aplique una capa uniforme (≈30 µm) de pasta conductiva (tipo Kopr-Shield para cobre o Penetrox A para aluminio) para reducir la resistencia de contacto a valores inferiores a 10 µΩ.

Torque de apriete – Terminales primarios

Los valores de torque se determinaron mediante ensayos de calentamiento según IEC 61869-2, garantizando que la elevación de temperatura en la unión no exceda 50 K sobre el ambiente a corriente nominal.

Tipo de conector	Tamaño de perno	Torque (N·m)	Norma de referencia
Bornes planos	M12	50 ± 5	IEC 61238-1 Clase A
Bornes planos	M16	110 ± 10	IEC 61238-1 Clase A
Abrazaderas tipo “C”	M10	35 ± 3	ANSI C119.4

Importante: Nunca utilice soldadura en los terminales primarios. La temperatura excesiva (>200 °C) puede dañar el núcleo magnético interno (láminas de acero silicio grado M6), alterando su permeabilidad y aumentando las pérdidas en el hierro.

5.2. Conexiones secundarias

Los terminales secundarios están ubicados en la caja de bornes inferior o lateral, protegidos por tapa IP54 con junta de silicona. La caja incluye barreras aislantes entre bornes para prevenir cortocircuitos accidentales.

• Antes de conectar, verifique la polaridad marcada (“P1”, “P2” en primario; “S1”, “S2” en secundario). La convención es tal que cuando la corriente entra por P1, sale por S1.
• Use únicamente cable flexible de cobre estañado, sección mínima 2.5 mm² (AWG 14) para circuitos de medición (clase 0.2S), y 4 mm² (AWG 12) para protección (clase 5P20), conforme a IEC 60228 Clase 5.
• Conecte S1 al lado de la fuente (relé o medidor), y S2 al retorno. En sistemas trifásicos, todos los S1 deben orientarse hacia la misma dirección (fuente o carga) para mantener coherencia fasorial.
• Jamás deje el secundario en circuito abierto cuando el primario esté energizado. Esto genera tensiones peligrosas (> 2 kV) debido a la saturación del núcleo, pudiendo destruir el CT y representar un riesgo letal para el personal.

Torque de apriete – Bornes secundarios

Los tornillos de los bornes secundarios son generalmente M4 o M5 de latón niquelado, con rosca métrica ISO 262. El torque debe ser preciso para evitar aflojamiento por vibración o daño a la rosca plástica del bloque terminal.

• M4: 1.8 ± 0.2 N·m
• M5: 3.0 ± 0.3 N·m

Verifique que el cable esté bien pelado (longitud de pelado = 8 mm ± 0.5 mm) y completamente insertado bajo la lengüeta de contacto, sin filamentos sueltos que puedan causar arcos eléctricos.

Puesta a tierra del secundario

El borne S2 debe conectarse a tierra en un solo punto, preferentemente en la caja de bornes del relé o medidor, para evitar bucles de tierra que induzcan corrientes parásitas y distorsionen las mediciones. Use conductor de cobre desnudo o aislado verde/amarillo, sección mínima 4 mm² (AWG 12), con resistencia de continuidad < 0.1 Ω medida con inyector de corriente DC de 10 A. La impedancia de tierra del sistema no debe exceder 1 Ω en subestaciones de transmisión.

«`