¿Qué son los estándares de transformadores combinados? Especificaciones clave y pruebas

Transformadores Combinados de Instrumentación: Requisitos Técnicos y Estándares de Prueba Explicados con Datos

Un transformador combinado de instrumentación integra un transformador de tensión (VT) y un transformador de corriente (CT) en una sola unidad. Su diseño y rendimiento están regidos por estándares comprehensivos que cubren especificaciones técnicas, procedimientos de prueba y confiabilidad operativa.

1. Requisitos Técnicos

Tensión Nominal:
Las tensiones primarias nominales incluyen 3kV, 6kV, 10kV y 35kV, entre otras. La tensión secundaria suele ser estándarizada a 100V o 100/√3 V. Por ejemplo, en un sistema de 10kV, la tensión nominal primaria del transformador combinado es 10kV, mientras que la salida secundaria es 100V—cumpliendo tanto con los requisitos de medición como de protección.

Relación de Corriente Nominal:
La sección CT ofrece diversas relaciones de corriente nominal como 50/5, 100/5 y 200/5. Estas relaciones pueden seleccionarse según los niveles reales de corriente del sistema para transformar con precisión la corriente primaria al lado secundario (típicamente 5A), asegurando un monitoreo preciso y el funcionamiento de la protección relé.

2. Estándares de Prueba

Pruebas de Aislamiento:
Estas verifican la resistencia dieléctrica del transformador bajo condiciones normales y de sobretensión transitoria.

• Prueba de Resistencia a Frecuencia de Potencia:
  Para un transformador combinado de 10kV, la tensión de prueba es típicamente 42kV RMS, aplicada durante 1 minuto. Esto asegura que el aislamiento pueda soportar sobretensiones de frecuencia de potencia sostenidas durante el servicio.

• Prueba de Resistencia a Impulso:
  La tensión de impulso pico es generalmente 75kV, simulando condiciones de descarga atmosférica. Esta prueba evalúa la capacidad del transformador para soportar sobretensiones transitorias sin sufrir un fallo.

Pruebas de Precisión (Error):
Se definen límites estrictos de error basados en clases de precisión.

• Transformador de Tensión (Clase 0.2):
  A la tensión nominal, el error de relación no debe exceder ±0.2%, y el error de ángulo de fase debe estar dentro de ±10 minutos (′).

• Transformador de Corriente (Clase 0.2S):
  En un amplio rango desde el 1% hasta el 120% de la corriente nominal, el error de relación permanece dentro de aproximadamente ±0.2%, con un error de ángulo de fase controlado de manera estricta. Esta alta precisión es esencial para las aplicaciones de medición, especialmente bajo condiciones de baja carga.

Prueba de Elevación de Temperatura:
Esta prueba asegura la operación segura a largo plazo bajo carga completa.

• Realizada a carga nominal y temperatura ambiente especificada (generalmente 40°C), el aumento de temperatura promedio del bobinado no debe exceder 65K. Este límite previene la degradación del aislamiento y asegura un rendimiento confiable a lo largo de la vida útil del transformador.

Resumen

Los transformadores combinados de instrumentación están diseñados para cumplir con rigurosos estándares internacionales (como la serie IEC 61869 y GB/T 20840). Sus parámetros técnicos—como 10kV de tensión primaria, 100V de salida secundaria y relación de corriente 100/5—se seleccionan según los requisitos del sistema. El cumplimiento con pruebas que incluyen 42kV de frecuencia de potencia, 75kV de resistencia a impulso, ±0.2% de precisión y 65K de elevación de temperatura garantiza seguridad, precisión y durabilidad en los sistemas de energía.