Transformadores de Medida y Protección: Funcionamiento y Aplicaciones Técnicas

Objetivos de los Transformadores de Medida y Protección

Los principales objetivos de estos equipos son:

• 1. Aislar los aparatos de medida de la Alta Tensión (AT).
• 2. Evitar perturbaciones electromagnéticas.
• 3. Procurar un aislamiento galvánico entre la instalación y los circuitos de medida.
• 4. Obtener tensiones e intensidades adecuadas a los rangos en los que se desea medir.

Transformadores de Intensidad (TI)

Los Transformadores de Intensidad son equipos de medida en los que la intensidad secundaria es prácticamente proporcional a la intensidad primaria. En estos dispositivos, el devanado primario se conecta en serie con el circuito.

Designación de Bornes

• Primarios: Pueden ser de simple acción o contar con dos secciones de arrollamiento primario para su conexión en serie o paralelo.
• Secundarios: Pueden incluir una toma intermedia en el secundario o disponer de dos arrollamientos secundarios.

TI de Tipo Óptico

Basan su funcionamiento en el Efecto Faraday, que consiste en la rotación del plano de polarización de la luz por acción de un campo magnético; el ángulo de dicha rotación depende directamente de la intensidad del campo.

Características principales:

• No se satura.
• No requiere mantenimiento.
• Aislamiento sólido y seco.
• Sin límite de tensión.

Aplicaciones de los TI

Son ideales en puntos de medida por su alta protección y resultan aptos para su instalación en filtros de corriente alterna (AC) y corriente continua (DC) en subestaciones convertidoras de HVDC (High Voltage Direct Current).

Valores Característicos y Precisión

Valores Nominales de los TI

• Intensidades Primarias: 10, 12.5, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 75 A.
• Intensidades Secundarias: 1A, 2A, 5A.
• Potencias de Precisión: 2.5, 5, 10, 15, 30 VA.

Clases de Precisión para TI de Medida

• 0,1: Uso en laboratorios.
• 0,2: Laboratorios, equipos portátiles y contadores de alta precisión.
• 0,5: Contadores y equipos de medida estándar.
• 1: Aparatos de cuadro.
• 3 y 5: Usos generales en los que no se requiere una elevada precisión.

Transformadores de Gama Extendida

Son transformadores de intensidad para medida cuyas características de precisión y calentamiento se extienden hasta un 120% superior a la nominal.

Carga (Burden)

Se define como la impedancia del circuito exterior alimentado por el arrollamiento secundario, expresada en ohmios.

Elección y Seguridad en los TI

Criterios de Elección de un TI

1. La intensidad primaria debe ser la inmediatamente superior normalizada a la que se va a medir.
2. Elegir como intensidad secundaria 1A o 5A.
3. Definir la potencia en VA del transformador.
4. Definir la clase de precisión requerida.

Advertencias de Seguridad Críticas

• Los Transformadores de Tensión (TT) nunca deben ser cortocircuitados en el lado secundario.
• Nunca se debe abrir el secundario de un TI cuando el primario está en tensión. Ante cualquier intervención en el secundario, los bornes secundarios del TI deben estar previamente en cortocircuito.

Limitador de tensión: Protege al transformador contra la apertura inoportuna del circuito secundario; este dispositivo no se rearma automáticamente.

Otros Componentes de la Instalación

Juntas de Dilatación

Equipos utilizados para absorber las dilataciones mecánicas en las barras conductoras debido a los cambios de temperatura.

Puesta a Tierra

La puesta a tierra debe realizarse directamente en los bornes secundarios y debe ser imposible desconectarla involuntariamente. Se recomienda una sección de 2.5 mm² o 4 mm².

Transformadores de Tensión (TT)

Al igual que los de intensidad, su función es adaptar los niveles de señal, pero se conectan en paralelo con el circuito principal.

Arrollamiento de Tensión Residual

Es el devanado destinado a formar un triángulo abierto, con el fin de suministrar tensión en caso de producirse una falta o avería.

Nota técnica: En los transformadores de intensidad, la corriente secundaria depende de la corriente primaria, siendo la carga primaria independiente de la secundaria.

Tipos de Transformadores de Tensión

• 1. Transformadores de tipo inductivo con aislamiento de papel-aceite (utilizados en > 362 kV).
• 2. Transformadores combinados con aislamiento de papel-aceite.
• 3. Transformadores de tensión de tipo capacitivo y condensadores de acoplamiento (hasta 765 kV).

Equipos de Comunicación y Bloqueo

• Condensadores de acoplamiento: Permiten el acoplamiento de señales de comunicación de alta frecuencia.
• Bobinas de bloqueo: Bloquean el paso de la señal hacia otras líneas para evitar pérdidas de señal.

Nota: Los condensadores de acoplamiento deben instalarse cerca de la bobina de bloqueo.

Clasificación Adicional de los TT

Los transformadores de tensión aislados en gas se dividen en monofásicos y trifásicos. Se clasifican en 5 grupos:

• Grupo 1 y 2: Transformadores que pueden instalarse entre fases o entre fase y tierra.
• Grupo 3, 4 y 5: Transformadores diseñados para instalarse exclusivamente entre fase y tierra.

Valores normales de tensiones asignadas en Europa: 100V, 110V y 200V.