Transformadores de potencial (PT): medición y protección de alta tensión

Transformadores de potencial: los ojos de la red

Los Transformadores de Potencial (PT), también llamados Transformadores de Voltaje (VT), son transformadores de instrumento que reducen voltajes altos del sistema (kV–MV) a voltajes bajos estandarizados (típicamente 120 V o 115 V secundario) para medición, protección y control—aislando de forma segura al personal y al equipo.

Función principal

• Relación: p. ej., 13,8 kV : 120 V = 115:1. Vueltas primarias >> Vueltas secundarias.
• Clase de precisión: Medición (0,3, 0,6, 1,2) — error de relación/fase ajustado para facturación. Protección (1,2, 3,0, 5,0) — reproducción fiel durante fallos/transitorios.
• Carga: Carga VA de los dispositivos conectados (relés, medidores, transductores). No debe exceder la carga nominal (p. ej., 50 VA, 100 VA, 200 VA) o la precisión se degrada.
• Factor de voltaje: 1,2× continuo (1,5× 30 s para efectivamente puesta a tierra; 1,9× 8 h para no efectivamente puesta a tierra).

Tipos de construcción

Análisis profundo del Transformador de Voltaje Capacitivo (CVT)

Los CVT usan un divisor capacitivo (C1, C2) para tomar una fracción del voltaje de línea, alimentado a una Unidad Electromagnética (UEE) (reactor compensador + transformador reductor). El reactor ajusta la reactancia capacitiva del divisor, permitiendo una transformación lineal. Bono: Acoplamiento de portadora para PLC (Comunicación por Línea de Potencia) mediante trampa de alta frecuencia.

Aplicaciones críticas

• Relés de protección: Distancia (21), Sobrevoltaje (59), Subvoltaje (27), Verificación de sincronismo (25). La precisión del PT durante fallos = disparo correcto/no disparo.
• Medición de ingresos: PTs de clase 0,15S/0,3S + TA = precisión de facturación.
• Verificación de sincronismo / Reencierre automático: Comparación de magnitud/fase/frecuencia de voltaje.
• SCADA / SEG: Telemetría en tiempo real de V, FP, MW/MVAR.
• Supresión de ferroresonancia: Los CVT incluyen resistencia de amortiguamiento; los PT inductivos pueden necesitar devanado terciario antiferroresonante.

Seguridad e instalación

• Fusibles primarios: Fusibles limitadores de corriente (clase E) en el lado de alta tensión — protegen al PT, no aguas abajo.
• Puesta a tierra secundaria: Un borne (típicamente X2/Y2) a tierra en la primera caja — evita el flotamiento por acoplamiento capacitivo, garantiza seguridad.
• Nunca cortocircuitar el secundario: A diferencia de los TA, cortocircuito secundario del PT = corriente masiva → destrucción del PT. Los fusibles protegen el primario.
• Polaridad: H1–X1, H2–X2 (restante) estándar. Crítico para elementos direccionales de relés.

Resumen

Los PT son la interfaz de precisión entre el sistema de energía de alta tensión y el cerebro de baja tensión (relés, medidores, SCADA). La selección correcta (tipo, relación, clase, carga), instalación (fusibles, puesta a tierra, polaridad) y mantenimiento (prueba de aislamiento, verificación de relación) son innegociables para la fiabilidad y seguridad del sistema.