¿Qué se debe tener en cuenta al elegir un transformador de corriente para un circuito de transformador estación de 10kV?

Compartiendo Experiencias Prácticas de un Ingeniero Eléctrico en el Campo
Por James, 10 Años en la Industria Eléctrica

Hola a todos, soy James, y he estado trabajando en la industria eléctrica durante 10 años.

Desde mi temprana participación en el diseño de subestaciones y la selección de equipos, hasta luego encargarme de la puesta en marcha de sistemas de protección por relés y automatización para proyectos completos, uno de los dispositivos que más uso en mi trabajo ha sido el transformador de corriente (TC).

Recientemente, un amigo que está empezando me preguntó:

“¿En qué debo fijarme al seleccionar transformadores de corriente para circuitos de transformadores de estación de 10kV?”

¡Excelente pregunta! Muchas personas piensan que elegir un TC se trata solo de la relación de corriente nominal, pero para realmente adaptarse a las necesidades de un circuito, debes considerar múltiples factores.

Hoy, compartiré contigo, en lenguaje sencillo, basado en mi experiencia práctica de los últimos años, cuáles son los puntos clave a considerar al seleccionar TCs para circuitos de transformadores de estación de 10kV, qué significa cada parámetro y cómo hacer la elección correcta.

Sin jerga complicada, sin estándares interminables, solo conocimientos prácticos que puedes usar en la vida real.

1. ¿Por qué es importante elegir cuidadosamente los TCs para los circuitos de transformadores de estación?

Aunque el transformador de servicio de la estación no es el transformador principal, desempeña un papel crucial en el suministro de energía interna dentro de una subestación, incluyendo la energía de control, iluminación, mantenimiento y sistemas UPS.

Si el transformador de la estación falla o su protección no funciona correctamente, podría llevar a:

• Pérdida de la energía de control;

• Sistema DC perdiendo la capacidad de carga;

• El cierre completo de la subestación.

Y dado que el transformador de corriente es el componente central para la protección y medición, su selección afecta directamente si la protección es confiable y las mediciones son precisas.

Así que, elegir el TC correcto = seguridad + confiabilidad + rentabilidad.

2. Seis puntos clave al seleccionar TCs para circuitos de transformadores de estación de 10kV

Basado en mis 10 años de experiencia en campo y práctica de proyectos, aquí están las seis consideraciones más importantes:

Punto 1: Corriente primaria y secundaria nominal

Propósito: Asegurar que el TC funcione normalmente y cumpla con los requisitos de sensibilidad de protección.

Este es el parámetro más básico e importante.

Combinaciones comunes:

• Corriente primaria: 50A, 75A, 100A, 150A (dependiendo de la capacidad del transformador de estación)

• Corriente secundaria: 5A o 0.5A (la mayoría de los dispositivos de protección modernos usan 0.5A)

Mi consejo:

• Generalmente, elige la corriente primaria como 1.2~1.5 veces la corriente nominal del transformador de estación;

• Para la protección basada en microprocesadores, prefiere la salida de 0.5A para reducir la carga secundaria;

• Evita seleccionar una calificación demasiado alta, de lo contrario, la precisión puede ser pobre a bajas corrientes, afectando el rendimiento de la protección.

Punto 2: Clase de precisión que coincide con la aplicación

Propósito: Asegurar que diferentes funciones (como protección, medición, facturación) reciban señales precisas.

Diferentes aplicaciones requieren diferentes niveles de precisión.

Clases comunes:

• Bobina de medición: Clase 0.5

• Bobina de facturación: Clase 0.2S

• Bobina de protección: 5P10, 5P20, 10P10, etc.

Mi experiencia:

• Los circuitos de transformadores de estación generalmente no requieren medición de alta precisión a menos que haya facturación involucrada;

• Las bobinas de protección deben mantener la linealidad durante cortocircuitos;

• Se recomienda usar TCs de varias bobinas, ya que ofrecen mayor flexibilidad.

Punto 3: Capacidad nominal de salida (valor VA)

Propósito: Asegurar que el TC pueda alimentar los instrumentos o dispositivos de protección conectados.

Una capacidad insuficiente puede causar caída de tensión, afectando la precisión de la medición o la operación de la protección.

Fórmula de cálculo:

Carga total = Impedancia del cable + Impedancia de entrada del instrumento/dispositivo de protección

Mi consejo:

• Generalmente, elige entre 10~30 VA;

• Los dispositivos de protección basados en microprocesadores consumen menos energía, por lo que se acepta una capacidad menor;

• Si el cable secundario es largo (por ejemplo, más de 50 metros), aumenta la capacidad apropiadamente;

• No selecciones una capacidad muy alta, evita la saturación del núcleo.

Punto 4: Verificación de estabilidad térmica y dinámica

Propósito: Asegurar que el TC pueda soportar la corriente de cortocircuito sin dañarse.

En sistemas de 10kV, las corrientes de cortocircuito pueden alcanzar miles de amperios.

Cómo hacerlo:

• Verifica la corriente máxima de cortocircuito (Ik);

• Verifica la corriente de estabilidad térmica del TC (It) y la corriente de estabilidad dinámica (Idyn);

• Generalmente, It ≥ Ik (durante 1 segundo), Idyn ≥ 2.5 × Ik

Caso real: Una vez tuve un TC que explotó después de un cortocircuito, resultó que la corriente de estabilidad dinámica no cumplía con los requisitos del sistema. Reemplazarlo con un TC de mayor calificación solucionó el problema.

Punto 5: Método de instalación y tipo de estructura

Propósito: Asegurar que el TC sea fácil de instalar y mantener, y se ajuste al espacio disponible.

Tipos comunes de TC incluyen:

• De núcleo (común en equipos de conmutación)

• De poste (apto para uso al aire libre)

• De empalme (generalmente usado en transformadores)

Mi consejo:

• En equipos de conmutación de 10kV, los TC de núcleo son los más comunes;

• Asegúrate de que el tamaño del conductor coincida con el diámetro del agujero del núcleo;

• Para espacios reducidos, considera TCs de núcleo dividido para una instalación y extracción más fáciles;

• En entornos húmedos o corrosivos, elige modelos resistentes a la humedad o a la corrosión.

Punto 6: Polaridad y método de conexión

Propósito: Asegurar que la dirección de la señal a los relés de protección e instrumentos sea correcta, evitando malas interpretaciones.

Una polaridad incorrecta puede llevar a:

• Mal funcionamiento o falla de la protección;

• Juzgar incorrectamente la dirección del flujo de potencia;

• Falsas alarmas en la protección diferencial.

Mi experiencia:

• Todos los TCs deben marcar claramente los terminales de polaridad (P1, P2);

• Usa consistentemente la conexión de polaridad reductiva;

• Realiza siempre una prueba de polaridad después de la instalación o el mantenimiento;

• Usa un probador de polaridad dedicado o el método DC para la verificación.

3. Otros consejos prácticos

Además de los seis puntos clave mencionados anteriormente, aquí hay algunas otras notas importantes:

Configuración de varias bobinas:

• Bobinas separadas para protección, medición y facturación para evitar interferencias;

• Reserva bobinas adicionales para futuras expansiones.

Características de excitación:

• Especialmente para las bobinas de protección, buenas características de excitación mejoran la confiabilidad de la protección;

• Si es posible, realiza una prueba de curva de excitación para confirmar el rendimiento del núcleo.

Referencia de selección de muestra para un transformador de estación de 50kVA

4. Mis sugerencias finales

Como alguien con 10 años de experiencia en campo, quiero recordar a todos los profesionales:

“No solo mires el número de modelo, siempre considera el circuito real, la configuración de protección y el entorno de instalación al seleccionar un TC.”

Especialmente en circuitos de transformadores de estación de 10kV, que parecen "simples", una selección inadecuada a menudo lleva a consecuencias graves.

Aquí están mis recomendaciones para diferentes roles:

Para el personal de mantenimiento:

• Aprende a leer la información de la placa de identificación del TC;

• Entiende el significado de los parámetros básicos;

• Familiarízate con los métodos de prueba de polaridad;

• Reporta cualquier anomalía de inmediato.

Para el personal técnico:

• Domina los métodos de cálculo para la selección de TCs;

• Entiende las características de las bobinas de protección;

• Sabe cómo interpretar los parámetros de cortocircuito del sistema;

• Sé capaz de analizar las curvas de excitación.

Para gerentes o equipos de adquisiciones:

• Define claramente las especificaciones técnicas;

• Elige fabricantes de renombre con calidad estable;

• Solicita informes de pruebas completos a los proveedores;

• Mantén registros de equipo para rastreabilidad.

5. Pensamientos finales

Los transformadores de corriente pueden parecer pequeños, pero son los ojos y oídos de todo el sistema de energía.

No se trata solo de reducir la corriente, sino que son la base de la protección, la fundación de la medición y la garantía de la seguridad.

Después de 10 años en el campo eléctrico, a menudo digo:

“Los detalles determinan el éxito o el fracaso, y la selección adecuada asegura la seguridad.”

Si alguna vez te encuentras con dificultades al seleccionar TCs, lidiar con operaciones frecuentes de protección incorrectas o no estás seguro de si tus parámetros son adecuados, no dudes en contactarme, estaré encantado de compartir más experiencias prácticas y soluciones.

¡Que cada transformador de corriente opere de manera estable y segura, protegiendo la precisión y confiabilidad de nuestra red eléctrica!

— James