Resumen

Para garantizar la operación segura y económica de los sistemas eléctricos, es esencial monitorear y medir el estado operativo de los equipos eléctricos. Para la seguridad, los dispositivos de medición y protección están conectados indirectamente al sistema a través de transformadores de corriente (CT). Este artículo analiza los problemas comunes encontrados con los transformadores de corriente en sistemas eléctricos, identifica sus causas y propone soluciones para mantener la estabilidad del sistema.

Función de los Transformadores de Corriente

Para garantizar la operación segura y económica del sistema eléctrico, es crucial monitorear y medir los equipos eléctricos. Sin embargo, los dispositivos de medición y protección estándar no pueden conectarse directamente a equipos de alta tensión. En su lugar, se utilizan los CT para transformar proporcionalmente las grandes corrientes primarias en corrientes secundarias más pequeñas y estandarizadas (5A o 1A según las normas nacionales).

Además, dado que la medición directa de circuitos de alta tensión es peligrosa, los CT proporcionan tanto la transformación de corriente como el aislamiento eléctrico. Como sensores, los CT convierten las grandes corrientes primarias en corrientes secundarias más bajas, las cuales se conectan a los instrumentos de medición y dispositivos de protección.

Principio de Funcionamiento de los Transformadores de Corriente

Los CTs consisten en devanados primarios y secundarios, un núcleo magnético, soportes de aislamiento y terminales de salida. El núcleo magnético está hecho de láminas de acero silicioso. El devanado primario está conectado en serie con el circuito principal, permitiendo que la corriente medida \(I_1\) genere un flujo magnético alternante en el núcleo, lo que induce una corriente proporcional \(I_2\) en el devanado secundario. Despreciando la pérdida por magnetización:

\[
I_1 N_1 = I_2 N_2
\]

Donde \(N_1\) y \(N_2\) son el número de vueltas en los devanados primario y secundario, respectivamente. La relación de transformación \(K = \frac{I_1}{I_2} = \frac{N_2}{N_1}\). Dado que el devanado primario está conectado directamente al circuito principal, se requiere aislamiento adecuado al voltaje del sistema para garantizar la seguridad.

Clasificación de los Transformadores de Corriente

Los CTs se clasifican en:

1. CTs de Medición: Utilizados para facturación (medición) y para medir la corriente en equipos operativos.
2. CTs de Protección: Se emparejan con dispositivos de protección por relé para detectar fallos (por ejemplo, cortocircuitos o sobrecargas) y enviar señales para desconectar circuitos defectuosos, protegiendo así el sistema.

Precauciones de Uso para los Transformadores de Corriente

Conexión Correcta de Polaridad: Una polaridad incorrecta afecta las mediciones y puede causar accidentes de cortocircuito en conexiones en paralelo.

Conexión a Tierra Protectora: Los circuitos secundarios deben tener un único punto de puesta a tierra protector para evitar que altos voltajes pongan en peligro al personal o los instrumentos si falla el aislamiento entre el primario y el secundario.

Evitar Circuitos Abiertos en el Circuito Secundario: Los circuitos abiertos pueden llevar a altos voltajes secundarios, sobrecalentamiento o imprecisiones en las mediciones. Es vital prevenir tales situaciones durante la operación.

Circuitos Dedicados: Los CTs usados para medición de energía no deben compartirse con dispositivos de protección para evitar interferencias mutuas.

Fallos Comunes y Solución de Problemas

Operación Anormal

Los CTs pueden presentar circuitos abiertos, sobrecalentamiento, humo, ruidos anormales o pernos de devanado flojos. Los operadores deben diagnosticar estos problemas basándose en los síntomas, tales como:

• Circuitos abiertos indicados por lecturas de corriente cero o medidores de energía que no giran.
• Sonidos de descarga agudos o tableros de terminales quemados.

En tales casos, retire inmediatamente el CT fuera de servicio.
Ruido Anormal o Sobrecalentamiento del Núcleo
Causas: Sobrecarga, circuitos secundarios abiertos, fallas en el aislamiento que causan descarga, sujeción incorrecta del núcleo.
Soluciones: Reduzca la carga a los niveles nominales. Corrija los problemas en el circuito secundario. Reemplace los CTs con aislamiento dañado.
Circuito Secundario Abierto
Síntomas: Alto voltaje secundario (varios kilovoltios). Chispas y sonidos de descarga en el punto de circuito abierto. Sobrecalentamiento del núcleo magnético.

Soluciones: Apague el sistema y resuelva el circuito abierto de inmediato. Si no es posible, reduzca la carga primaria y realice un cortocircuito en el circuito secundario con herramientas aisladas bajo supervisión.

Mantenimiento e Inspección de los Transformadores de Corriente

1. Revise regularmente en busca de sobrecalentamiento, sonidos inusuales o olores a quemado.
2. Inspeccione el aislamiento, limpie las partes de porcelana y asegúrese de que no haya fugas de aceite en los CTs llenos de aceite.
3. Pruebe periódicamente la calidad del aislamiento y el aceite.
4. Asegúrese de que la puesta a tierra sea correcta y evite circuitos abiertos en el circuito secundario.

Garantizar la operación segura y estable de los sistemas eléctricos requiere adherirse a las pautas de seguridad y técnicas durante el mantenimiento y la operación de los equipos. Abordar rápidamente las anormalidades mejora la confiabilidad y eficiencia del equipo.

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