Verificación de la puesta a tierra del secundario de transformadores de instrumento

Qué es

La verificación de la puesta a tierra del secundario comprueba cómo está unido a tierra el circuito secundario de un transformador de corriente o de potencial. La práctica aceptada es poner a tierra cada circuito secundario en un solo punto, elegido deliberadamente, normalmente en el primer punto de aplicación, como la regleta de bornes del transformador o el compartimiento del tablero, según los planos del ingeniero. La verificación tiene tres partes: confirmar que la conexión a tierra prevista está presente, firme y apretada; confirmar que no existe ninguna otra conexión a tierra en el resto del cableado secundario, los relés, los medidores o los interruptores de prueba; y confirmar que el punto de puesta a tierra coincide con el diseño. Se aplica a transformadores de corriente, de potencial y de potencial con divisor capacitivo en tableros y subestaciones, y la misma disciplina de verificar las conexiones a tierra forma parte de las pruebas de los dispositivos de protección contra sobretensiones, cuya trayectoria a tierra conduce grandes corrientes transitorias. Es una prueba de continuidad y aislamiento del cableado, no una medición de una propiedad del transformador.

Por qué se realiza

Poner a tierra el secundario cumple una función de seguridad y de funcionamiento. Un secundario sin tierra puede flotar a un potencial peligroso si falla el aislamiento entre primario y secundario o si el acoplamiento capacitivo lo eleva, lo que pone en riesgo a las personas y a los instrumentos. Un secundario con tierra en dos o más puntos es igual de malo, aunque de otra manera, porque la trayectoria a tierra es un conductor en paralelo y las diferencias de potencial de tierra durante una falla hacen circular corriente por el cableado secundario. Esa corriente parásita puede distorsionar lo que ve un relé, operar en falso un esquema diferencial, dañar una pantalla o quemar un conductor. En los circuitos de corriente, una segunda tierra puede además puentear parte de la carga y cambiar el comportamiento del transformador. Encontrar una tierra faltante o sobrante durante la puesta en servicio es rutinario, y es uno de los errores de cableado más comunes en instalaciones nuevas y tras cambios de relés, cuando se modifican puentes y enlaces de prueba.

El principio

El secundario de un transformador de instrumento está eléctricamente separado del primario, de modo que su potencial respecto de tierra queda indefinido hasta que se aplica una tierra. Una sola tierra fija ese potencial sin crear un lazo. Una segunda tierra en otro lugar crea un lazo cerrado a través del sistema de tierra, y la malla de tierra nunca está a un solo potencial durante una falla: la corriente que circula hacia la falla produce diferencias de voltaje entre puntos de la malla, y esas diferencias hacen circular corriente por cualquier lazo que conecte dos de ellos. El riesgo es entonces proporcional a la distancia entre las dos tierras y a la magnitud de la corriente de falla. Verificar una sola tierra se reduce así a dos mediciones: que el punto previsto tenga una buena conexión de baja resistencia con el sistema de tierra, y que el resto del circuito esté aislado de tierra salvo por ese punto, de modo que no exista ninguna trayectoria alterna.

Cómo se realiza

El circuito se desenergiza, se aísla y se pone a tierra conforme a los procedimientos de seguridad del propietario. El circuito secundario se desconecta del punto de tierra previsto, en el puente o borne de puesta a tierra, de modo que quede flotando deliberadamente. Con la tierra prevista retirada, se mide el aislamiento entre el cableado secundario y tierra, o se comprueba la continuidad a tierra, desde varios puntos del circuito, entre ellos los bornes de los relés, los de los medidores y los interruptores de prueba; el circuito debe mostrar aislamiento respecto de tierra, lo que prueba que no existe una tierra no deseada en otra parte. Luego se restituye el puente de tierra previsto y se verifica su continuidad con la tierra de la subestación mediante un óhmetro de baja resistencia o un probador de continuidad, y se revisan el apriete y el estado de la conexión. La ubicación de la tierra se compara con el plano. En los circuitos de potencial, el neutro o la fase designada es la referencia de tierra, y en los de corriente se aplica una sola tierra en el punto definido por el diseño. Los instrumentos usados para medir aislamiento son de un tipo y un voltaje que los dispositivos de estado sólido conectados puedan tolerar; los dispositivos sensibles se desconectan o se aíslan durante esa parte del trabajo.

Qué se registra

El registro indica qué circuito secundario se verificó, la ubicación del punto de tierra previsto y el resultado de la verificación de aislamiento o continuidad con la tierra retirada. Anota también el resultado de la verificación de continuidad de la conexión de tierra prevista con la tierra de la subestación y el estado de esa conexión. Se anotan el instrumento y su estado de calibración, la fecha y cualquier aislamiento temporal de dispositivos, junto con el estado en que se encontró el circuito, por ejemplo una tierra adicional que se halló y se retiró, o un puente faltante que se instaló. Si se consultó un plano, se menciona la referencia. El registro muestra que el circuito quedó con una sola tierra en su condición de servicio.

Cómo se juzgan los resultados

El hallazgo es cuestión de configuración y no de un límite numérico, y esta página no ofrece ningún valor. Un resultado satisfactorio es un circuito secundario aislado de tierra en todas partes salvo en el único punto previsto, con una conexión firme y de baja resistencia en ese punto, situado donde lo coloca el diseño. Cualquier trayectoria adicional a tierra es un defecto que debe localizarse y eliminarse, pues puede estar oculta en una entrada de relé, un interruptor de prueba, una pantalla o un conductor dañado. La ausencia de la tierra prevista también es un defecto. Cuando se aplica un requisito de nivel mínimo de aislamiento, lo determinan la norma aplicable y las instrucciones del fabricante de los dispositivos conectados. ANSI/NETA ATS-2025 y ANSI/NETA MTS-2023 exigen confirmar que el circuito secundario de los transformadores de corriente y de potencial esté puesto a tierra en un solo punto, y las secciones de pararrayos tratan las conexiones a tierra; consulte sus copias con licencia para conocer los requisitos.

Variaciones

En la aceptación, la verificación se hace en cada circuito secundario como parte de la secuencia de transformadores de instrumento, y se repite siempre que se modifica el cableado secundario. En el mantenimiento se repite después de cambiar relés o medidores, después de alterar el cableado secundario y cuando un comportamiento inexplicable de un relé apunta a una corriente parásita. Los circuitos de transformadores de corriente que alimentan esquemas diferenciales requieren un cuidado especial, porque la única tierra suele colocarse en un punto definido común a toda la zona, y una tierra adicional en un lugar remoto es una causa conocida de operaciones incorrectas. Los secundarios de transformadores de potencial pueden ponerse a tierra en el neutro o en una fase, en un sistema con una esquina a tierra, según el diseño. Cuando se usa cable blindado, la pantalla se pone a tierra según el diseño, que puede diferir de la tierra del circuito. Los transformadores de potencial con divisor capacitivo añaden la puesta a tierra de la bobina de drenaje y del equipo de onda portadora, que tiene sus propios requisitos.