El transformador de corriente (CT) de alta y extra alta tensión es un equipo independiente, con núcleos en la parte superior (núcleo superior) o en la base (tanque o hairpin), aislado en aceite-papel con gradación capacitiva o en SF6. Tiene varios núcleos de medida y protección; en extra alta tensión se especifican clases transitorias TPY o TPZ. Su aislamiento se vigila con capacitancia y tan delta, o con la presión del gas.
Qué es y dónde se ubica
El transformador de corriente, CT, de alta y extra alta tensión es un equipo independiente, montado sobre su propia estructura en la bahía, normalmente entre el interruptor y el seccionador de línea o de barra. Entrega a relés y medidores una corriente secundaria de 1 A o 5 A y aísla esos circuitos de la tensión de la red.
En alta tensión el CT soporta, además de la corriente, toda la tensión fase-tierra en su aislamiento principal. Por eso su diseño gira alrededor del aislamiento y de su vigilancia. La guía general del equipo es la del transformador de corriente.
Partes principales
- Primario con sus terminales P1 y P2.
- Varios núcleos de medida y protección, cada uno con su secundario.
- Aislamiento principal: papel impregnado en aceite con pantallas de gradación, o gas SF6.
- Aislador de porcelana o compuesto de caucho de silicona.
- Sistema de expansión del aceite e indicador de nivel, o manómetro o densímetro del gas con alarma y bloqueo.
- Dispositivo de alivio de presión, en los diseños de SF6.
- Caja de bornes secundarios y, en muchos diseños de aceite-papel, un terminal para medir capacitancia y tan delta.
Cómo funciona
El principio magnético es el mismo de cualquier CT: el flujo creado por la corriente primaria induce la corriente secundaria, y la corriente de excitación produce el error. Lo que cambia es el aislamiento.
En aceite-papel, el papel se enrolla en capas con láminas conductoras intercaladas. Esas láminas forman condensadores en serie que reparten la tensión de forma uniforme entre la parte de alta tensión y la de tierra; es la gradación capacitiva. En muchos diseños la última lámina se lleva a un terminal de medición, que permite medir la capacitancia y el factor de disipación del aislamiento sin desarmar el equipo.
En SF6, el gas a presión es el aislamiento principal. La presión se supervisa con un manómetro o densímetro con dos umbrales, alarma y bloqueo, que se cablean al control de la subestación.
Durante una falla con componente continua, el flujo del núcleo crece mucho más que con la falla simétrica, y el remanente de una falla anterior se suma. Por eso en alta y extra alta tensión importan las clases de comportamiento transitorio.
Variantes y diferencias con otros niveles
- Núcleo superior (top-core o invertido): los núcleos están en la cabeza, al potencial de línea, y el primario es corto. Permite corrientes nominales altas. IEC 61869-2 indica que en los de aceite el origen de las fallas internas suele estar en la parte superior del aislamiento.
- Tanque o hairpin: los núcleos están en la base, al potencial de tierra, y el primario baja en U por dentro del aislador. Tiene el centro de gravedad bajo, útil en zonas sísmicas. En estos, según la misma norma, las fallas suelen originarse en la parte inferior. Algunos fabricantes rellenan el tanque con arena de cuarzo para reducir el volumen de aceite.
- Aislados en SF6: normalmente de núcleo superior, sin aceite, con dispositivo de alivio de presión.
- CT tipo buje: toroides montados en los bujes de un interruptor de tanque muerto o de un transformador de potencia.
En media tensión el CT es un bloque de resina o un toroide dentro de la celda, sin exigencias de tan delta; vea el transformador de corriente de media tensión.
Valores asignados y placa
Además de relación, núcleos, clases y cargas, la placa de un CT de alta tensión muestra la tensión más elevada del material (Um), los niveles de aislamiento, la corriente térmica de corta duración (Ith, normalmente para 1 s), la corriente dinámica (Idyn), la corriente térmica permanente y, en SF6, las presiones de llenado, alarma y bloqueo.
Clases de protección según IEC 61869-2:
- 5P y 10P, y sus variantes PR con límite de remanencia.
- PX y PXR, definidas por la curva de excitación.
- TPX, TPY y TPZ, definidas por el error transitorio con una corriente asimétrica y un ciclo de operación especificado. TPX no limita el remanente; TPY y TPZ lo limitan al 10 %. La corriente secundaria normalizada de las clases TP es 1 A.
IEEE C57.13 usa sus propias clases de protección (C y T), y IEEE C37.110 orienta la selección.
Integración con protección y control
Cada núcleo alimenta una función: la distancia 21 y la diferencial de línea, la diferencial de barras 87B, la falla de interruptor 50BF y la medida. La posición del CT respecto al interruptor define qué zonas se traslapan. En IEC 61850 el CT se modela con el nodo lógico TCTR; en una subestación digital, una unidad de fusión convierte sus corrientes en valores muestreados.
Pruebas de puesta en servicio y mantenimiento
Las pruebas a transformadores de corriente y tensión incluyen:
- Relación, polaridad y curva de excitación de cada núcleo; vea la prueba de excitación de CT.
- Resistencia del devanado secundario y carga real.
- Capacitancia y tan delta en los de aceite-papel. IEC 61869-1 la define como prueba especial para Um ≥ 72,5 kV e indica que el factor de disipación a Um/√3 normalmente no supera 0,005; en sitio se compara con el protocolo de fábrica y con mediciones anteriores.
- Resistencia de aislamiento de primario y secundarios.
- Nivel de aceite o presión del gas, y prueba de los contactos de alarma y bloqueo.
- Desmagnetización al terminar.
Fallas comunes y qué revisar primero
- Aumento de tan delta o de capacitancia: humedad o perforación de capas de gradación. Compare contra el valor de fábrica.
- Pérdida de aceite o de gas: empaques, densímetro y alarmas.
- Diferencial que opera en fallas externas: saturación por componente continua o remanencia; revise la clase y la carga real.
- Terminal de medición sin tapa o sin puesta a tierra después de una prueba.
- Explosión del CT: falla interna del aislamiento; los diseños de SF6 incluyen alivio de presión.
Pruebas y puesta en servicio con Tiza Group
En Tiza Group probamos CT de alta y extra alta tensión, de aceite-papel y SF6, y verificamos sus circuitos hasta las protecciones. Escríbanos y le proponemos el alcance de las pruebas y la puesta en servicio.
Referencias
- IEC 61869-1, Transformadores de medida: requisitos generales.
- IEC 61869-2, Requisitos adicionales para transformadores de corriente.
- IEEE C57.13, Requisitos para transformadores de medida.
- IEEE C37.110, Guía de aplicación de transformadores de corriente para protección.
- Blackburn y Domin, Protective Relaying: Principles and Applications.
Preguntas frecuentes
¿Qué diferencia hay entre un CT de núcleo superior y uno de tanque?
En el de núcleo superior, los núcleos están arriba, al potencial de línea, y el primario es corto y recto. En el de tanque o hairpin, los núcleos están abajo, al potencial de tierra, y el primario baja en forma de U por dentro del aislador. Cambian el centro de gravedad, la corriente nominal posible y la zona donde suelen originarse las fallas internas.
¿Cuándo se especifica un CT clase TPY o TPZ?
Cuando la protección debe operar bien durante la componente continua de una falla y en ciclos de recierre, como en líneas y barras de alta y extra alta tensión. Las clases TP se definen en IEC 61869-2 por su error transitorio; TPY y TPZ limitan además el flujo remanente.
¿Se puede medir tan delta en un CT de SF6?
IEC 61869-1 indica que la medición de factor de disipación no aplica a transformadores de medida aislados en gas. En ellos se vigilan la presión o densidad del gas y, según el fabricante, la calidad del gas.