Los transformadores de corriente (TC) son componentes esenciales en los sistemas eléctricos, ya que garantizan la medición precisa de la corriente y la protección segura de los relés. Sin embargo, no todos los TC son iguales. Una pregunta frecuente entre ingenieros y electricistas es: ¿Cuál es la diferencia entre un transformador de corriente de barra colectora y un transformador de corriente de columna?
A primera vista, estos términos pueden parecer intercambiables, pero se refieren a estructuras, funciones y aplicaciones distintas . Analicémoslas.
¿Qué son los transformadores de corriente (TC)?
Principio de funcionamiento básico
Los transformadores de corriente reducen las altas corrientes a un nivel manejable para los medidores y relés de protección, lo que permite una monitorización segura y precisa en sistemas de alta tensión.
Aplicaciones en protección y medición
Se utilizan ampliamente en cuadros eléctricos, subestaciones, distribución de energía industrial y sistemas de protección de relés , garantizando el rendimiento del sistema y el aislamiento de fallos.
Clasificación de los transformadores de corriente
Descripción general de los tipos comunes
Los transformadores de corriente (TC) se pueden clasificar según su instalación (interior/exterior), aislamiento (seco/sumergido en aceite) y forma estructural; los tipos de barra colectora y de columna son dos de los más comunes en equipos de media y alta tensión.
Enfoque en los TC de tipo bus y de tipo pilar
Estos dos tipos varían significativamente en cuanto a diseño y entorno de aplicación, especialmente en configuraciones de tableros de distribución y barras colectoras de alto voltaje.
Transformadores de corriente tipo bus
También conocidos como TC de núcleo pasante
En los transformadores de corriente tipo barra conductora, el conductor primario pasa a través de un orificio central , mientras que el núcleo del transformador y el devanado secundario están moldeados juntos con material aislante.
Estructura y método de aislamiento
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El conductor primario no forma parte de la estructura moldeada.
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Existe aislamiento de aire entre el circuito primario y el secundario.
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El núcleo y el devanado secundario están fundidos en resina epoxi u otra resina aislante.
Aplicaciones en puentes de barras y cuadros de distribución de alta tensión
Ideal para lugares donde las barras conductoras de corriente atraviesan transformadores , como en armarios de distribución y puentes de barras.
Transformadores de corriente tipo pilar
Integración de núcleo y bobinado
En este caso, tanto el devanado primario como el secundario se enrollan sobre el núcleo y se funden en un solo cuerpo con material aislante.
Funciona como soporte mecánico y de TC
Los transformadores de corriente de tipo columna cumplen una doble función : como transformador y como estructura de soporte físico para el conductor primario.
Uso común en entornos compactos y con espacio limitado
Su tamaño reducido y su estructura integrada los hacen idóneos para paneles compactos e instalaciones con espacio limitado.
Diferencias estructurales entre transformadores de corriente de tipo barra y de tipo pilar
Disposición del bobinado
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Tipo bus : Solo se moldea el devanado secundario ; el primario pasa a través de él.
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Tipo pilar : Tanto la herida primaria como la secundaria se realizan sobre el mismo núcleo.
Método de aislamiento
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Tipo de bus : El espacio de aire proporciona aislamiento, reduciendo el riesgo de fallo del aislamiento.
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Tipo pilar : La fundición directa implica un mayor riesgo de aislamiento en condiciones de falla.
Enfoque de aislamiento
Los sistemas de tipo bus utilizan una combinación de aislamiento sólido y de aire , mientras que los sistemas de tipo pilar dependen completamente de un aislamiento dieléctrico sólido como el epoxi.
Comparación de características de rendimiento
Estabilidad dinámica y térmica
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Tipo bus : No circula corriente a través del cuerpo del CT; no hay problemas dinámicos ni térmicos.
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Tipo pilar : La corriente primaria pasa a través del cuerpo; debe soportar el calor y el estrés electromagnético.
Problemas de contacto y calor
Los transformadores de corriente tipo columna tienen dos terminales para las conexiones primarias . Un mal contacto puede provocar calentamiento localizado y degradación del rendimiento.
Tolerancia a fallos en condiciones de cortocircuito
La reducida distancia entre terminales en los transformadores de corriente de columna puede provocar descargas disruptivas durante fallos de cortocircuito, lo que afecta a la integridad del aislamiento.
Consideraciones sobre la relación de transformación
Diferencias en la capacidad de proporción en las primeras etapas
Históricamente, los TC de tipo pilar no podían lograr relaciones altas debido a limitaciones de diseño.
Mejoras modernas en los TC de tipo pilar
Gracias a los avances en materiales y procesos de fundición, los transformadores de corriente de pilar ahora admiten índices de transformación más altos , aunque los de tipo bus siguen predominando en aplicaciones de corriente extremadamente alta.
Instalación y eficiencia del espacio
Comparación de tamaño
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Tipo autobús : Generalmente más voluminoso , lo que requiere más espacio para su instalación.
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Tipo columna : Diseño compacto , ideal para cuadros eléctricos y aparamenta.
Adecuación para instalaciones compactas
Los transformadores de corriente tipo pilar son la opción preferida en entornos con espacio limitado debido a su menor tamaño y su estructura integrada.
Riesgos de aislamiento y descarga de corona
Materiales dieléctricos utilizados en transformadores de corriente de tipo bus
Normalmente utiliza resina epoxi y cámaras de aire para el aislamiento.
Distribución de voltaje a través de medios de aislamiento
La combinación en serie de dos condensadores —uno de epoxi y otro de aire— comparte la tensión dieléctrica. Sin embargo, el aire soporta mayor voltaje debido a su menor constante dieléctrica.
Descarga de Corona: Riesgos y mitigación
El efecto corona se produce cuando el voltaje supera la rigidez dieléctrica del aire. En los transformadores de corriente de tipo barra, la descarga corona representa un riesgo grave si no se implementan medidas de protección en el diseño.
Soluciones de diseño equipotencial
Uso de recubrimiento semiconductor
La aplicación de una capa semiconductora en la superficie interior de la carcasa del transformador de corriente ayuda a igualar el potencial eléctrico y a prevenir las descargas parciales.
Conexiones equipotenciales y su propósito
Al conectar un extremo del cable equipotencial al bus primario , el sistema garantiza una distribución uniforme del voltaje , eliminando el efecto de capacitancia del entrehierro.
Ventajas de los transformadores de corriente tipo bus
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Excelente confiabilidad del aislamiento
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No es necesario que el cuerpo del transformador transporte corriente
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Bajo riesgo de daño térmico o dinámico
Ventajas de los transformadores de corriente tipo pilar
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Tamaño más pequeño, ahorro de espacio.
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Multifuncional: actúa como soporte estructural.
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Ahora capaz de alcanzar relaciones de transformación más altas
Cuándo elegir qué tipo
Toma de decisiones específica de la aplicación
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Elija barras colectoras para aplicaciones de alta tensión y alta corriente que requieran un aislamiento y una seguridad superiores.
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Utilice paneles tipo pilar para espacios reducidos donde la integración sea una prioridad.
Factores como el espacio, los niveles actuales y los márgenes de seguridad
Deje que las condiciones de instalación y los requisitos de rendimiento guíen su elección, y no solo el coste o la familiaridad con el producto.
Preguntas Frecuentes
1. ¿Cuál es la principal aplicación de los TC tipo bus?
Se utilizan principalmente en sistemas de barras colectoras y aparamenta de alta tensión donde los conductores primarios pasan a través del núcleo del TC.
2. ¿Pueden los TC tipo pilar soportar altas relaciones de transformación?
Sí, los TC de columna modernos pueden soportar relaciones más altas que antes, pero aún pueden quedar rezagados respecto de los TC de tipo bus en cuanto a clasificaciones de corriente extremas.
3. ¿Por qué la descarga de corona es un problema en los transformadores de corriente tipo bus?
Debido a la presencia de espacios de aire, El estrés por voltaje puede causar corona, lo que puede provocar averías en el aislamiento si no se controla adecuadamente.
4. ¿Qué tipo de TC es mejor para cuadros de distribución compactos?
TC de tipo pilar Son más adecuados para instalaciones con espacio limitado debido a su huella más pequeña.
5. ¿Cómo previenen las capas equipotenciales la ruptura del aislamiento?
Se igualar el campo de voltaje, reduciendo el riesgo de descarga de corona a través de los espacios de aire en la carcasa del TC.
