¿Qué es un Transformador de Aislamiento de Alta Tensión?
Un transformador de aislamiento de alta tensión es un dispositivo utilizado para proteger los equipos eléctricos de precisión y el cuerpo humano de las tensiones anormales causadas por grandes entradas de corriente (sobretensiones de rayo) debidas a descargas de rayo y accidentes en las líneas eléctricas.
Otro tipo de dispositivo que también protege los equipos de tensiones anormales se denomina dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD). Mientras que los descargadores de sobretensiones protegen los equipos eléctricos descargando las sobretensiones de los rayos a tierra, los transformadores de aislamiento de alta tensión protegen los equipos de las sobretensiones de los rayos aislándolos con un transformador mientras descargan las sobretensiones de los rayos a tierra.
Usos de los Transformadores de Aislamiento de Alta Tensión
Los transformadores de aislamiento de alta tensión se utilizan en diversos lugares. Los siguientes son ejemplos de aplicaciones
- Fuentes de alimentación utilizadas en estaciones y subestaciones de radioenlace
- Fuentes de alimentación para ordenadores y telémetros
- Sistemas de seguridad como cámaras de vigilancia
- Equipos de comunicación y control de tráfico para ferrocarriles, aviones y carreteras
Equipos especialmente importantes para proteger equipos de precisión de tensiones anómalas, por ejemplo, en zonas propensas a los rayos. Los transformadores de aislamiento de alta tensión se instalan entre la línea de alimentación y el equipo protegido para proteger el equipo contra tensiones anormales.
Principio de los Transformadores de Aislamiento de Alta Tensión
Existen dos tipos principales de transformadores de aislamiento de alta tensión: aislados y aislados de tierra, cada uno con un principio diferente.
1. Transformadores de Aislamiento de Alta Tensión
Los transformadores de aislamiento de alta tensión reducen la diferencia de tensión entre tierra y tierra mediante un transformador de aislamiento, mientras que la tensión anormal causada por las sobretensiones de rayo que entran por el lado de la alimentación se libera a tierra mediante un pararrayos.
2. Transformadores de Aislamiento de Alta Tensión a Tierra
Los transformadores de aislamiento de alta tensión reducen la entrada de sobretensiones de rayo entre líneas y entre líneas y tierra por medio de descargadores múltiples de sobretensión, mientras que protegen aún más el equipo proporcionando un alto aislamiento por medio de un transformador de aislamiento. El tipo de aislamiento de tierra también se denomina protección contra sobretensiones.
En ambos casos, el lado del equipo protegido está completamente aislado contra las sobretensiones de rayo mediante un transformador de rayos, de modo que las sobretensiones de rayo no fluyen hacia el interior. El transformador de aislamiento de alta tensión reduce la tasa de transferencia de sobretensiones de 1/100 a 1/10.000, lo que resulta más eficaz que instalar únicamente descargadores de sobretensiones. Además, la tensión soportada a tensiones anormales es extremadamente alta, de varias decenas de kilovoltios, lo que proporciona una protección excelente.
Más información sobre los Transformadores de Aislamiento de Alta Tensión
1. Diferencia entre Transformadores de Aislamiento de Alta Tensión y Descargadores de Sobretensiones
Los transformadores de aislamiento de alta tensión y los descargadores de sobretensiones son dispositivos que se utilizan para proteger los equipos contra las sobretensiones causadas por los rayos. Sin embargo, existen diferencias estructurales entre los transformadores de aislamiento de alta tensión y los descargadores de sobretensiones.
El descargador de sobretensión (también llamado “pararrayos”) se conecta en paralelo con el aparato a proteger y el propio pararrayos está conectado a tierra. En condiciones normales, el pararrayos actúa como aislante, pero cuando se producen sobretensiones como las de los rayos, el pararrayos se convierte en conductor y libera la tensión de sobretensión a tierra. A menudo se utiliza ZnO (óxido de zinc) como material para los descargadores de sobretensiones.
Los transformadores de aislamiento de alta tensión se conectan a tierra de forma similar mediante ZnO en el lado de alimentación. Sin embargo, los transformadores de aislamiento de alta tensión se construyen de forma que los lados primario y secundario estén aislados por un transformador. De este modo, la tensión límite puede reducirse considerablemente. Debido a la diferencia de estructura descrita anteriormente, los transformadores de aislamiento de alta tensión son superiores contra sobretensiones de rayo.
2. Desventajas de los Transformadores de Aislamiento de Alta Tensión
Los transformadores de aislamiento de alta tensión son superiores a los descargadores de sobretensiones en términos de protección contra el rayo. Sin embargo, presentan los tres inconvenientes siguientes.
- El Número de Piezas Aumenta en Comparación con los Pararrayos
El aumento del número de piezas no sólo incrementa el riesgo de fallo, sino que también tiende a aumentar los costes de mantenimiento. El espacio de instalación también es mayor y los costes de instalación son más elevados. - Los Transformadores Reducen el Factor de Potencia Superior
Los transformadores son cargas inductivas, por lo que aumenta la corriente reactiva. Como contramedida, se pueden conectar condensadores de potencia en paralelo, pero de nuevo aumentan los costes. - El Polo de Tierra Debe Estar Separado de la Carga
La mayoría de las cargas deben conectarse a tierra a la caja, etc., pero los transformadores de aislamiento de alta tensión requieren un polo de tierra adicional para las sobretensiones de rayo. Si la pértiga de puesta a tierra para sobretensiones de rayo y la pértiga de puesta a tierra del lado de carga están combinadas, el potencial entre el cable de carga y la tierra también aumentará durante las sobretensiones de rayo. La separación de las pértigas de puesta a tierra tiene la desventaja de que aumenta el trabajo de enterramiento de la puesta a tierra y el sistema se complica.
Basándose en las ventajas y desventajas anteriores, decida si utilizar un pararrayos o un transformador de aislamiento de alta tensión.