La cargabilidad de un transformador de potencial es un estudio eléctrico para determinar si los equipos a conectar a sus secundarios, cumplen con los rangos de carga que el TT/PP puede soportar, de acuerdo a sus especificaciones, en dónde se garantizan las correctas medidas y errores.

La cargabilidad es un estudio obligatorio que se hace en una etapa previa a la compra de los equipos, ya que, con este, se determinan si las especificaciones del TT/PP indicadas para el proyecto, cumplen con los aspectos normativos internacionales y/o propios de cada país, ya que, de él, dependen las correctas medidas de tensión para los sistemas de control, protección y facturación.

La cargabilidad de un transformador de potencial se calcula para las diferentes tecnologías de estos equipos primarios. Estos pueden ser inductivos o capacitivos. Para cada uno se tiene una norma específica y dedicada, que regula la forma en que se indican sus características y capacidades, siendo en gran manera muy similares entre ambas.

Existen, además, transformadores de potencial con tecnología óptica, pero para estos aplican otros criterios, indicados en una norma separada. Esto ya que las señales de medidas, son transmitidos digitalmente vía fibra óptica, por lo que la cargabilidad, desde un punto de vista eléctrico, no aplica para estas tecnologías.

La norma IEC 61869-3 aplica para transformadores de potencial inductivos nuevos para su uso con equipos de medidas y protecciones eléctricas a frecuencias entre 15Hz hasta 100Hz.

La norma IEC 61869-5 aplica para transformadores de potencial monofásicos capacitivos nuevos para conectar entre fase y tierra en sistemas de voltaje ≥ 72,5 kV para frecuencias entre 15Hz hasta 100Hz. Su uso será para suministrar una medida de tensión para los equipos de control, protección y medidas.

Ambas normas entregan los lineamientos de cómo se deben especificar los transformadores de potencial y los parámetros que deben de indicarse. En esencia para los sistemas de control, protección y medidas en las subestaciones, los puntos importantes a considerar de la norma son:

1.- Burden de un Transformador de Potencial (Rango de carga I o II)

2.- Clase de Precisión de un Transformador de Potencial (Medidas y/o Protección)

3.- Errores Límites (Asociados a la Clase de Precisión)

4.- Factor de Tensión (Respecto a la tensión máxima de servicio)

5.- Valores de Tensión Asignados (Primario y Secundario)

La cargabilidad se considera desde los terminales de los secundarios de los transformadores de potencial hacia el exterior, esto implica cables de conexión, equipos secundarios, resistencias, relés auxiliares, etc. Todo aquello que se conecte a los secundarios del TT/PP, se considera en la cargabilidad, como se aprecia en la siguiente imagen.

En el caso de la cargabilidad que representan los cables, se deben considerar el material del mismo, la sección, el largo y las condiciones ambientales. Se deben de realizar correcciones de temperatura, de acuerdo a las normas locales o internacionales, que sean aplicables al estudio de cargabilidad.

Para realizar la estimación de las cargas, se deben de conocer los equipos que se conectarán en marca y modelo, ya que, por medio de los manuales de los proveedores de estos, tendremos los valores de carga que representan para nuestro estudio. En la siguiente representación se puede apreciar una visión general de la cargabilidad de un transformador de potencial en una subestación eléctrica.

Posteriormente, los valores obtenidos deben ser contrastados con la norma, para saber si la cargabilidad que tendrán los transformadores de potencial cumplen con los criterios de los límites de error de tensión y desfase de los transformadores de tensión para medida, que indica la norma para la clase de precisión y burden del equipo primario.

Una vez calculado/estimado la carga que se conectará en sus secundarios, de acuerdo a las exigencias de la norma que lo rija, se realiza un informe en el cual se presentan los cálculos realizados, la metodología llevada a cabo, las fórmulas utilizadas, los análisis inferidos y las conclusiones a las que finalmente se llegaron. Con este informe, se presenta la información a las instituciones y/o compañías involucradas en el proyecto, con el fin de validar los resultados y proceder a las compras de los equipamientos.

Si te interesa saber en más detalles de cómo realizar los cálculos de cargabilidad de los transformadores de potencial, puedes revisar el curso de “Especificación y Cargabilidad de un Transformador de Potencial” de IDS – Ingeniería de Subestaciones.

En el curso se abordan todos los aspectos requeridos y necesarios para realizar este estudio. Se revisan las normas involucradas en detalle, las metodologías y el paso a paso de los cálculos, junto a sus análisis.