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Transformador de corriente de 245 kV (tipo «hair-pin»)

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Transformador de corriente de 245 kV

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El transformador de corriente de 245 kV (tipo «hair-pin») es un transformador de medida para exterior de muy alta tensión (MAT) que se utiliza en subestaciones aisladas por aire (AIS) de 220 kV y 245 kV. Convierte las altas corrientes primarias en corrientes secundarias normalizadas (1 A o 5 A) para protección, medición, supervisión y control, al tiempo que proporciona un aislamiento eléctrico completo entre el circuito primario de alta tensión y los equipos secundarios de baja tensión.

El tipo «hair-pin» emplea un conductor primario integral en forma de U de una sola vuelta, lo que ofrece una elevada resistencia mecánica, un excelente comportamiento ante cortocircuitos y una fiabilidad a largo plazo superior.

Principio de funcionamiento
Un transformador de corriente de 245 kV tipo «hair-pin» funciona según el principio de la inducción electromagnética.

Cuando la corriente alterna circula por el conductor primario en forma de U, se establece un flujo magnético alterno en el núcleo magnético. Este flujo induce una corriente proporcional en el devanado secundario, al tiempo que se mantiene el aislamiento galvánico.

Construcción
Un transformador de corriente típico de 245 kV de tipo «hair-pin» incluye:
·Conductor primario integral en forma de U de cobre o aluminio
·Núcleo magnético toroidal de alta permeabilidad
·Múltiples devanados secundarios para protección y medición
·Sistema de aislamiento de papel impregnado en aceite (el más habitual para este nivel de tensión)
·Aislador hueco de porcelana o material compuesto
·Fuelle de expansión de aceite o conservador
·Sistema de gradación capacitiva para el control del campo eléctrico
·Caja de bornes secundaria
·Borne de puesta a tierra
·Base de montaje de acero galvanizado
·Placa de identificación de acero inoxidable

Características
·Conductor primario integral en forma de horquilla de una sola vuelta.
·Excelente precisión en un amplio rango de funcionamiento.
·Múltiples núcleos secundarios independientes.
·Alta rigidez dieléctrica adecuada para sistemas de muy alta tensión (EHV).
·Bajo nivel de descargas parciales.
·Alta resistencia térmica y dinámica a los cortocircuitos.
·Construcción para exteriores resistente a la intemperie.
·Larga vida útil con un mantenimiento mínimo.

Parámetros típicos
·Tensión máxima del sistema: 245 kV
·Frecuencia nominal: 50 o 60 Hz
·Corriente primaria: 300–4000 A
·Corriente secundaria: 1 A o 5 A
·Clase de precisión de medición: 0,1, 0,2, 0,2S, 0,5, 0,5S
·Clase de precisión de protección: 5P10, 5P20, 10P10, PX, TPX, TPY, TPZ
·Carga nominal: 15–60 VA
·Resistencia a impulsos de rayo: típicamente 1050 kV
·Resistencia al impulso de conmutación: según los requisitos de la IEC y de la empresa de suministro eléctrico
·Resistencia a la frecuencia industrial: típicamente 460 kV (1 min)
·Instalación: AIS en exteriores

Ventajas
·Alta precisión para la medición comercial y los relés de protección.
·Excelente coordinación de aislamiento para sistemas de transmisión de 220/245 kV.
·Robusto conductor primario de una sola vuelta con alta resistencia mecánica.
·Los múltiples núcleos secundarios permiten circuitos independientes de medición y protección.
·Alta resistencia a las fuerzas térmicas y electromecánicas durante las faltas.
·Rendimiento fiable en entornos exteriores adversos.

Limitaciones
·Su gran tamaño físico y peso requieren estructuras de soporte considerables.
·Los sistemas de aislamiento llenos de aceite requieren inspección y mantenimiento periódicos.
·Coste inicial más elevado que el de los transformadores de corriente de media tensión.
·El devanado secundario nunca debe quedar en circuito abierto mientras el primario esté energizado, ya que pueden generarse tensiones peligrosas en los terminales secundarios.

Aplicaciones
·Los transformadores de corriente de 245 kV tipo «hair-pin» se utilizan ampliamente en:
·Subestaciones de transmisión de 220 kV y 245 kV
·Bajas de líneas de transmisión
·Bajas de transformadores de potencia
·Protección diferencial de barras colectoras
·Protección de interruptores automáticos
·Medición comercial y de servicios públicos
·Subestaciones de interconexión de la red
·Estaciones de conmutación
·Subestaciones de transmisión de energía renovable
·Instalaciones industriales de muy alta tensión

Disposición típica de los núcleos secundarios
·Núcleo 1 Medición comercial 0,2S
·Núcleo 2 Medición operativa 0,5
·Núcleo 3 Protección contra sobrecorriente y fallos a tierra 5P20
·Núcleo 4 Protección diferencial de transformadores o barras colectoras PX / TPX / TPY / TPZ
·Núcleo 5 Protección de respaldo o registro de perturbaciones 5P20 o PX

Usos típicos
El transformador de corriente tipo «hair-pin» de 245 kV está diseñado para exigentes redes de transmisión de 220 kV y 245 kV, en las que son esenciales una alta precisión y fiabilidad. Entre sus funciones típicas se incluyen:
·Medición de consumo y liquidación
·Protección contra sobrecorriente y fallos a tierra
·Protección diferencial de transformadores y barras colectoras
·Registro de fallos y análisis de perturbaciones
·Control de supervisión y adquisición de datos (SCADA)
·Monitorización de área amplia y automatización de subestaciones

Su conductor primario de tipo «hair-pin» de una sola vuelta, su avanzado sistema de aislamiento, sus múltiples núcleos secundarios y su alto rendimiento dieléctrico lo convierten en la solución preferida para las modernas subestaciones de muy alta tensión con aislamiento en aire, garantizando una medición precisa de la corriente y una protección fiable durante toda la vida útil de la instalación.