TCyTP opticos.pdf

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERIA ELÉCTRICA
DEPARTAMENTO DE POTENCIA
MÉRIDA – VENEZUELA
ACTUALIZACIÓN DE LOS CAPÍTULOS II Y III DEL
LIBRO DE SISTEMAS DE PROTECCIONES
CORRESPONDIENTES A TRANSFORMADORES DE
POTENCIAL Y DE TRANSFORMADORES DE CORRIENTE
Profa. Marisol Dávila Calderón
Profesora adscrita al Departamento de Potencia
Mérida, Septiembre 2011.

INDICE
CONTENIDO PAG.
ÍNDICE i
LISTA DE FIGURAS ii
LISTA DE TABLAS iii
INTRODUCCIÓN 1
1. CAPÍTULO I PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DE LOS
TRANSFORMADORES DE MEDICIÓN ÓPTICOS.
1.1. Transductores de instrumentos ópticos
1.2. El sensor óptico
1.3. Transductores Hibridos
1.4. Transductores Completamente ópticos
1.4.1. Concentrador Magnético con medida óptica
1.4.2. Camino óptico alrededor del conductor
1.4.2.1. Completamente óptico (Bulk optics)
1.4.2.2. Fibra óptica
1.4.3. Sensor Testigo( Sensor Witness)
1.5. Aplicación de los sensores ópticos en la construcción de
Transformadores de Medida
1.5.1. Transformadores de Corriente
1.5.1.1.Transformadores de corriente ópticos basados en el efecto
Faraday
1.5.1.2.Transformadores de corriente basados en la bobina de
Rogowsky
1.5.2. Transformadores de Tensión
1.5.2.1.Transformadores de tensión basados en el efecto Pockels.
1.5.2.2.Transformadores de tensión que utilizan un divisor
capacitivo y salida óptica.
1.5.3. Sistemas ópticos para la Medición conjunta de Tensión y
Corriente
3
4
5
7
8
9
9
9
10
10
11
12
12
13
14
14
15
15
2. CAPÍTULO II TRANSFORMADORES ÓPTICOS
DESARROLLADOS E INSTALADOS HASTA AHORA
2.1. Transductor de corriente basado en un Transductor Magneto –
Óptico de Corriente (MOCT)
2.1.1. Ventajas del sistema MOCT
2.1.2. Desventajas del sistema MOCT
2.2. El Transductor Eléctrico Óptico de Tensión (EOVT)
2.3. Transformador de Corriente usando Fibra óptica (FOCT)
2.4. Combinación de los sensores de corriente y voltaje (OMU)
2.4.1. OMU fabricado por ABB
2.4.2. El NXVCT fabricado por NxtPHASE
2.5. Equipos existentes en el mercado mundial
16
17
18
19
19
20
21
21
21
22
CONCLUSIONES 24
REFERENCIAS 25
ANEXOS A 27

FIG. PAG.
1.1 Esquema de un transductor de instrumento óptico en un sistema de potencia
1.2 Elementos esenciales en un sistema de potencia que utiliza un transductor
óptico de corriente
1.3 Composición básica de un transductor óptico
1.4 Configuración de un Transductor Óptico Hibrido
1.5 Concentrador Magnético con medida óptica
1.6 Configuración de un Transductor completamente óptico
1.7 Configuración de un Transductor con fibra óptica
1.8 Configuración de un Sensor Testigo
1.9 Configuración de un Dispositivo de detección de Voltaje
1.10 Efecto Faraday en un cristal óptico
1.11 Sensor de bobina Rogowski
1.12 Sensor con celdas de efecto Pockels
1.13 Estructura de un captador por efecto Pockels
1.14 Configuración de un Transformador de tensión que utilizan un divisor
capacitivo y salida óptica.
2.1 Sistema con Transformadores de corriente ópticos en una subestación
2.2 Sistema sensor óptico MOCT
2.3 Celda de cuadratura de Pockels
2.4 Sensor EOVT
2.5 Sagnac lazo cerrado para un acoplador 3x3 pasivo de alta potencia
2.6 Sensor OMU

LISTA DE TABLAS
TABLA PAG.
1.1 Equipos existentes en el mercado mundial
A.1 Transformadores ópticos de voltaje, corriente y combinados, instalados
en diferentes subestaciones eléctricas a nivel mundial
B.1 Comparación de las características de entrada-salida de un
transformador de voltaje convencional de la empresa TRENCH
(Alemania) y los transformadores de voltaje ópticos de la empresa
NXTPHASE (Canadá
B.2 Características principales de entrada de los transformadores de
corriente y de Tensión para diferentes fabricantes

INTRODUCCIÓN
Los Sistemas Eléctricos de Potencia tienen como principal función transmitir y distribuir la
energía eléctrica de una manera continua, eficiente, segura y confiable, para los cual
requiere de un apropiado diseño, que cuente con los elementos adecuados a los niveles de
voltaje, corriente y potencia del sistema.
Para cumplir con uno estos propósitos como lo es el mantener la continuidad del suministro
de la energía eléctrica, es imprescindible contar con un excelente sistema de protección, el
cual se va a encargar de monitorear constantemente el sistema y es quien debe operar
adecuadamente cuando exista cualquier perturbación.
Los componentes de sistema de protección en el sistema de potencia se encargan de que los
efectos de las falla sean minimizados y en lo posible sean eliminados. Dentro del sistema
de protección los transformadores de medida, aunque algunas veces son ignorados, juegan
un papel importantísimo pues son quienes dan acceso a las altas corrientes y voltajes
existentes en la red, y permiten obtener la información vital concerniente a la operación
directa e indirecta de los parámetros (corriente, voltaje, frecuencia, potencia activa,
potencia reactiva, factor de potencia). Esta información es esencial para la adecuada
operación de los sistemas de protección.
La creciente demanda del sector eléctrico a nivel mundial ha conllevado al aumento de los
niveles de tensión para el transporte de energía eléctrica, lo que implica mayores niveles de
aislamiento, seguridad y características mecánicas, que han traído problemas de
construcción pues los sistemas deben tener mayor capacidad para soportar los altos
esfuerzos dinámicos (fuerzas electrodinámicas, sobrevoltajes, sobrecorrientes). Con el fin
de solventar esos problemas de construcción se inició la búsqueda de nuevos equipos,
especialmente los de transformación, aplicando las nuevas tecnologías existentes
especialmente los avances existentes en el mundo de la electrónica.
En los sistemas de potencia actuales la mayor parte de los transformadores de medida
instalados hasta ahora son del tipo convencional, estos equipos como es bien sabido
introducen ciertas distorsiones a las señales debido a los efectos electromagnéticos de estos
equipos, especialmente al momento de ocurrir una falla cuyas elevadas corrientes tienden a
saturar el núcleo ferromagnético de estos transformadores trayendo como consecuencia
medidas imprecisas de los valores de corriente y voltajes reales del sistema. Esas
distorsiones pueden evitarse de dos maneras ya sea ajustando y mejorando el sistema de
protección para que sea menos sensible a las distorsiones, o mejorando los transformadores
de medida que alimentan los equipos de protección, para asegurar que los valores medidos
por estos últimos sean replicas exactas de los valores de corriente y voltaje del primario [1].
Recientemente, a partir de los años 60, se han desarrollado diseños de transformadores de
medida que están basados en medidas ópticas de voltaje y corriente, lo cuales han
contribuido enormemente a disminuir las distorsiones presentes en los transformadores de
medida convencionales [2-13], reduciendo considerablemente los problemas de
interferencias electromagnéticas, así como aumentando las respuestas para amplios rangos
de frecuencia [6].

Este trabajo tiene como principal objetivo presentar los nuevos desarrollos en el diseño y
construcción de los transformadores de medida no convencionales, las tecnologías en que
ellos están basados, así como las aplicaciones que estos nuevos equipos han tenido a nivel
mundial.

1. CAPÍTULO I
PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DE LOS
TRANSFORMADORES DE MEDICIÓN ÓPTICOS.
En los sistemas de potencia clásicos, la información de corriente o del voltaje debe ser
reflejada en el secundario de los transformadores de medida de una manera exacta con el
fin de asegurar la operatividad de los dispositivos de medición y protección alimentados
por ellos. En los sistemas de potencia modernos, además de lo anterior las señales de
potencia dentro de los circuitos secundarios, deben ser reducidos dramáticamente, desde
decenas de voltampere a fracciones de voltampere por la presencia de equipos de medición
y protección electrónicos [1].
Por otra parte, cuando en un sistema de potencia ocurre una falla, la medida de la corriente
es una entrada crítica para los relés de protección que monitorean el sistema. Estos relés de
corrientes y voltajes detectan si el área monitoreada es afectada o no por la falla e indican
si la misma puede ser desconectada, o si las condiciones de operación no son perturbadas y
el área puede permanecer conectada a fin de asegurar la continuidad en el suministro de
energía, esto indica la gran importancia de que los sistemas de medición funcionen
adecuadamente [1].
Es bien sabido que durante una falla el núcleo de hierro de un transformador convencional
de corriente (TC) se satura debido al alto campo magnético producido por las altas
corrientes de falla. Este fenómeno impide la correcta representación de la corriente primaria
y consecuentemente afecta los procesos de medida. El mecanismo de saturación de los TC
es bastante complejo de analizar pues depende del diseño físico del TC, de la cantidad de
hierro en el núcleo del transformador, de la carga conectada, de la resistencia de los
devanados, del flujo remanente en el núcleo de hierro, de los niveles de falla y de la
relación X/R del sistema (la cual causa una alta componente corriente continua), por tanto
en los transformadores convencionales es bastante difícil evitar este efecto [1].
Con el fin de solucionar los inconvenientes previamente mencionados, en los últimos años
se han desarrollado alternativas válidas al transformador convencional, a través de una serie
de metodologías diferentes de captación de corrientes y voltaje basados en métodos ópticos
los cuales eliminan el problema de la saturación en el núcleo de hierro de los TC pues estos
dispositivos están compuestos por sensores de corriente ópticos que no contienen
componentes magnéticos y por tanto no tienen los efectos de saturación asociados a ellos
[1], [14].
Estos aparatos se basan generalmente en efectos ópticos o electromagnéticos de muy baja
potencia para medir la corriente y la tensión, y tienen asociada una electrónica que se
encarga de transformar esas medidas en datos digitales (normalmente) o en señales
analógicas de baja potencia (± 5 V) [15].

1.1. Transductores de instrumentos ópticos
La figura 1.1 muestra de manera esquemática la incorporación de un transductor de
instrumento óptico en un sistema de potencia y la figura 1.2 muestra la manera como
físicamente se incorpora este transductor óptico de corriente al sistema de potencia.
Como se muestra en la figura 1.1 existe un enlace entre el sistema de alto voltaje y la salida
bajo voltaje conformado por los convertidores ópticos y los canales de fibra óptica
colocados dentro de un medio de sensado óptico que puede ser un vidrio o un cristal. La
diferencia fundamental entre un transductor óptico y un transformador de instrumento
convencional es la interfaz electrónica necesaria para su funcionamiento. Esta interfaz es
necesaria tanto para la detección de la señal como para la adaptación de la nueva tecnología
de sensores a la salida de corrientes y tensiones secundarias [14].
En todos los elementos que se muestran en la figura 1.2 puede existir una gran diversidad,
por ejemplo el sensor puede ser óptico o electrónico, y de esta forma la parte de alta tensión
puede ser activa o pasiva. El aislador puede ser cerámico o polimérico y éste puede ser
usado como soporte del Transformador de corriente óptico (TCO). Normalmente éste
soporte contiene la fibra óptica que lleva la señal de salida del TCO. Una unidad de
interfase conecta el sistema del TCO a los dispositivos de medición o protección usados
[5].
Fig. 1.1 Esquema de un transductor de instrumento óptico en un sistema de potencia [14]
Los transductores ópticos no convencionales son dispositivos pequeños, más ligeros y la
potencia que maneja la unidad no incide significativamente en el tamaño y la complejidad
de los sensores a utilizar. Estos dispositivos ópticos tienen la gran ventaja de que reducen
al mínimo los efectos de no linealidad y los problemas de interferencia electromagnética
existentes en los Transformadores de voltaje y los transformadores de corriente
convencionales. Además, para el aislamiento entre Alta Tensión y tierra, solo se necesita de
una fibra óptica que pasa por el interior del aislador. Esta fibra es la encargada de llevar la
información de la señal medida en el lado de Alta Tensión [5].
Los transductores ópticos pueden ser separados en dos grupos: los transductores híbridos,
que consisten acoplar distintos sistemas de conversión óptica a las técnicas convencionales

de circuito eléctrico y se les conoce como Transformadores convencionales con salida
óptica, y los transductores completamente ópticos que se basan en principios
fundamentales de detección óptica, como son los Transformadores ópticos que utilizan el
efecto Faraday, los que utilizan anillos de Rogowsky y los que utilizan los efectos Pockels
y Kerr [14].
Fibra óptica
Sensor
Aislador
Casa de control
Unidad de
interfase
Fig. 1.2 Elementos esenciales en un sistema de potencia que utiliza un transductor óptico de
corriente [5].
1.2. El sensor óptico
Los transductores ópticos han sido diseñados partiendo de la sensibilidad que ciertos
materiales, como el vidrio, los cristales, y los plásticos, poseen ante la presencia de los
campos magnéticos y eléctricos, y de la posibilidad de que algunas propiedades del rayo de
luz pueden ser alteradas cuando pasan a través de ellos. En la figura 1.3 se muestra la
composición básica de un transductor óptico [5], [14].
En la figura 1.3 se muestra como un rayo de luz pasa a través de un par de filtros
polarizados. En el caso de que los filtros polarizados de la entrada y la salida tengan sus
ejes rotados 45º uno respecto al otro, solo la mitad de la luz puede pasar a través de ellos.
La intensidad de luz de referencia se mantiene constante todo el tiempo. Ahora sí esos dos
filtros polarizados permanecen fijos y se coloca un tercer filtro entre ellos, una rotación
aleatoria de este tercer filtro polarizado ya sea en el sentido horario o antihorario, el
detector de luz detectará una variación o modulación de la intensidad de luz [10], [14].

Fig. 1.3 Composición básica de un transductor óptico[5], [14].
Ese tercer filtro puede ser un bloque de material de sensado óptico (vidrio o cristal) que
cuando es inmerso dentro de un campo magnético o eléctrico variable, este juega un papel
de par polarizador. Los cambios en el campo magnético o eléctrico en el cual el sensor
óptico es inmerso son monitoreados como una variación de la intensidad del rayo de luz
penetrando en el detector de luz. Las fluctuaciones de la intensidad de luz de salida
alrededor del nivel cero del campo son igual al 50 % de la luz referencia de entrada. Esta
modulación de la intensidad de luz debida a la presencia del campo variante es convertida
en un voltaje o corriente variando en el tiempo [5].
1.3. Transductores Híbridos
La familia de transductores de instrumentos no convencionales de tipo híbridos pueden ser
divididos en dos tipos: aquellos con sensores activos y aquellos con sensores pasivos [14].
Un transductor con sensor activo tiene como función cambiar la salida existente de un
transformador de instrumentos convencional en una salida ópticamente aislada al
adicionarle un sistema de conversión óptica, lo que sustituye las salidas de cables, tal como
se muestra en la figura 1.4, de esta manera se conservan las ventajas de los transformadores
de instrumentos tradicionales y se adicional las proporcionadas por la tecnología óptica.
El sistema óptico aislado sirve para desacoplar las salidas secundarias de voltaje y corriente
de los transformadores de instrumentos, de tierra o de los enlaces galvánicos. Por tanto el
único enlace que permanece entre el cuarto de control y la subestación es un cable de fibra
óptica [14].
Además, al aplicar esta metodología el transformador de corriente convencional que se usa
puede ser diferente al transformador de corriente normal para Alta Tensión, primero porque
el transformador de corriente no necesita aislamiento de Alta Tensión y segundo porque la

carga es constante y de bajo consumo de potencia, lo que permite la reducción de las
dimensiones del núcleo [5], [14].
En la figura 1.4 se muestra esta configuración, en la que se observa que a la salida del
transformador convencional se coloca un dispositivo electrónico que permite la conversión
electro-óptica la cual produce una salida óptica digital. Este dispositivo de conversión esta
compuesta principalmente por un circuito CMOS de baja potencia y un diodo óptico. El
diodo óptico es especialmente designado para transmitir los pulsos luminosos resultantes de
la medida efectuada, y a la vez sirve como receptor de la energía luminosa enviada por la
parte de Baja Tensión, transformándola en energía eléctrica utilizada para alimentar al resto
de la electrónica situada en la parte de alta tensión. Debido a que se utiliza una codificación
digital para la transmisión de la señal no se requiere una fibra óptica de muy alta calidad
[5], [15].
Conversión
electro-
óptica
Transformador de
corriente
convencional
carga
Conductor
primario
Fibra
óptica
Fig. 1.4 Configuración de un Transductor Óptico Hibrido [5], [14].
1.4. Transductores completamente ópticos
Estos transformadores se basan totalmente en materiales ópticos y son totalmente pasivos.
La función de detección se realiza directamente por el material de detección y el enlace de
comunicación lo proporciona un cable de fibra óptica simple conectado entre la base de la
unidad y el sensor.
El elemento sensor está hecho de un material óptico y se coloca dentro del campo
magnético o eléctrico a ser detectado.
Existen diferentes sensores y cada uno de ellos es usado de acuerdo a la configuración del
sistema que se tenga, entre ellos se tienen:

1.4.1. Concentrador Magnético con medida óptica
En este caso, un circuito magnético rodea al conductor, pero en vez del bucle magnético
que forman el núcleo de un transformador, el campo en el interior del núcleo magnético se
mide ópticamente en un espacio de aire, como se muestra en la figura 1.5 [5], [14].
Una ventaja de este método es que el camino óptico es corto y simple, y sólo una pequeña
cantidad de material óptico eses necesario.
Fig. 1.5 Concentrador Magnético con medida óptica [5], [14].
1.4.2. Camino óptico alrededor del conductor
Es el mecanismo mediante el cual el campo magnético se convierte en un efecto óptico, al
colocar un camino óptico cerrado alrededor del conductor que transporta la corriente,
midiendo así la corriente de una manera análoga a como lo hace un núcleo magnético de un
transformador de corriente (TC) convencional. Esta es la primera de las mediciones ópticas
que no contienen componente ferromagnéticos, y para esta forma de medición se tienen
dos variantes [5]:
1.4.2.1. Completamente óptico (Bulk optics)
El camino óptico está dentro de un bloque de material ópticamente activo,
y encierra el conductor de una sola vez, como se muestra en Figura 1.6. Este tipo de
dispositivo es similar a una implementación óptica del TC convencional.
Aquí el camino óptico se encuentra dentro de una fibra que puede arrollada
alrededor del conductor un número arbitrario de veces hasta alcanzar la sensibilidad
deseada. Figura 1.7 se muestra el arreglo.

Fig. 1.6 Configuración de un Transductor completamente óptico[5], [14].
1.4.2.2.Fibra óptica
Fig. 1.7 Configuración de un Transductor con fibra óptica [5], [14].
1.4.3. Sensor Testigo (Witness)
Esta es la última de las principales categorías de los transductores de corriente ópticos, y el
único en el que la medición no rodea completamente el conductor. En cambio, el campo
magnético es sensado en un punto cercano al conductor, como se muestra en la Figura 1.8.
Debido a que el dispositivo no mide alrededor de un camino cerrado, no es realmente un
verdadero transductor de corriente.

Fig. 1.8 Configuración de un Sensor Testigo [5], [14].
En el caso de un dispositivo de detección de voltaje (Figura 1.9) las mismas alternativas
existen, esta vez los elementos son sensibles a los campos eléctricos.
Fig. 1.9 Configuración de un Dispositivo de detección de Voltaje [14].
1.5. Aplicación de los sensores ópticos en la construcción de Transformadores de
medida
Las nuevas tecnologías basadas en sensores ópticos descritos previamente han sido
aplicadas en la construcción de Transformadores de medida tanto de Corriente como de
tensión. A continuación se describen estas aplicaciones.

1.5.1. Transformadores de corriente.
En la búsqueda de alternativas que permitieran solventar los problemas que presentan los
transformadores de corriente convencionales, en los años recientes se han fabricado equipos
no convencionales aplicando metodologías novedosas para la captación de las corrientes,
entre ellas e encuentran:
- Transformadores de corriente ópticos basados en el efecto Faraday
- Transformadores de corriente ópticos basados en la bobina de Rogowsky.
1.5.1.1.Transformadores de corriente ópticos basados en el efecto Faraday.
En 1845, Michael Faraday descubrió que cuando un bloque de vidrio es sometido a un
fuerte campo magnético, este se vuelve ópticamente activo, y si una luz atraviesa dicho
bloque de vidrio se produce una alteración en el ángulo de polarización del haz de luz
incidente, a este descubrimiento se le conoce como efecto Faraday. La ecuación 1 describe
este efecto y en ella se observa que el ángulo de rotación dependerá directamente de la
intensidad del campo magnético y de la longitud que recorra la luz polarizada [9].
∫
= l l
e dl
H
V
ϕ (1)
Donde
ϕ = ángulo de rotación.
Ve = constante de Verdet característica propia del material óptico y dependiente de la
temperatura y de la frecuencia de la señal luminosa.
Hl = Componente del campo magnético en la dirección del haz de luz.
l = longitud recorrida por la señal luminosa dentro de la celda de Faraday bajo la acción de
la inducción magnética.
La figura 1.10 muestra la rotación que sufre un rayo de luz polarizado (ϕ) al atravesar un
cristal óptico de longitud l que esta sometido a una intensidad de campo magnético H.
Fig 1.10 Efecto Faraday en un cristal óptico

La constante de Verdet es un valor empírico que muestra la proporcionalidad existente
entre el campo magnético y la rotación del plano de polarización para diferentes
materiales, sus unidades son radianes por tesla-metro. Esta constante puede tener valores
positivos si el giro del plano es contrario a las agujas del reloj y negativo si el giro es el
sentido de las agujas del reloj.
La magnitud de la constante va a depender del material del elemento sensor, por ejemplo el
cristal denso tiene una constante de Verdet elevada de 0,11 rad/(tesla*mm), comparada con
el cuarzo fundido que tiene una constante de 0,004 rad/(tesla*mm) [16].
Es importante señalar que dependiendo del material seleccionado, algunas veces es
necesario corregir la señal, considerando el rango lineal del efecto Faraday y algunas
variaciones introducidas por los cambios de temperatura, reflexiones en las caras del cristal,
y en el caso de la fibra óptica las imperfecciones de su sección transversal. Además, uno de
los problemas más críticos de los sistemas de medida basados en este efecto es el poder
controlar los ángulos de polarización de la luz incidente y la transmitida [15].
1.5.1.2.Transformadores de corriente ópticos basados en la bobina de
Rogowsky
Es un sensor de corriente conformado por una bobina uniformemente arrollada en un
núcleo de material no magnético de sección transversal uniforme en forma de lazo cerrado.
Debido a que su núcleo es de material no magnético su sensibilidad a la inducción
magnética es mucho menor que la de un transformador convencional con núcleo
magnético, lo que reduce considerablemente el número de espiras utilizado en el
secundario.
En una bobina Rogowski el voltaje en sus terminales es proporcional a la tasa de cambio
de la corriente que pasa a través del núcleo en forma toroidal, la ecuación 2 muestra esta
relación.
dt
dI
S
Vr = (2)
Donde:
S = sensibilidad del anillo.
Vr = tensión inducida en bornes del anillo.
I = Corriente del conductor
En este tipo de sensor para lograr obtener una salida proporcional a la corriente que pasa a
través del núcleo, la tensión de salida debe ser integrada. La figura 1.11 muestra un sensor
de bobina Rogowski. Allí se observa que la salida de la bobina está conectado al integrador
para generar un voltaje proporcional a la corriente i(t) medida.
La principal ventaja de este dispositivo con respecto a los transformadores con núcleo
magnético es su inmunidad a los efectos de la saturación del núcleo por ser enteramente
lineales. La desventaja es que requiere del integrador, previamente mencionado, y como es

bien sabido las implementaciones de integradores analógicos son propensos a problemas de
precisión y estabilidad. Sin embargo, los recientes avances en la electrónica digital se han
traducido en las implementaciones de alta calidad de integradores digitales. Otra desventaja
de la bobina Rogowski es que genera una tensión de salida muy baja y por lo tanto son
susceptibles a los errores causados por ruidos, es decir puede presentar problemas de
compatibilidad electromagnética, aunque estos problemas pueden ser corregidos mediante
apantallamientos electromagnéticos adecuados. Debido a estas desventajas, las bobinas de
Rogowski no se han utilizado ampliamente para alimentar los relés de protección [15],[17].
Fig. 1.11 Sensor de bobina Rogowski [15],[17].
1.5.2. Transformadores de tensión.
El desarrollo en la aplicación de nuevas tecnologías para el diseño y construcción de
transformadores de corriente llevó al desarrollo y aplicación de los transformadores de
tensión o potencial no convencionales [5]. Estos transformadores están basados
principalmente en dos filosofías de diseño como son:
- Transformadores de tensión basados en el efecto Pockels.
- Transformadores de tensión que utilizan un divisor capacitivo y salida óptica.
1.5.2.1.Transformadores que utilizan el efecto Pockels.
El efecto de Pockels debe su nombre al principio físico que plantea que un campo eléctrico
puede modular el estado de polarización de la luz a medida que esta pasa a través de un
material transparente, es decir consiste en la rotación del plano de polarización de la luz por
la acción del campo eléctrico aplicado al material. La ecuación 3 muestra como el ángulo
de rotación depende directamente de la tensión eléctrica aplicada al material [9], [15]:
0
3
0
2
λ
π
ϕ
kV
n
= (3)

Donde:
ϕ: ángulo de rotación
λ0 : longitud de onda de la señal luminosa en el vacío.
no : índice de refracción normal de la luz.
K : constante electro-óptica de proporcionalidad.
V : tensión eléctrica aplicada
Este efecto se produce en los materiales cristalinos desprovistos de centros de simetría tales
como los óxidos de bismuto (Bi), de silicio (Si), de litio (Li), de tantalio (Ta), entre otros,
los cuales presentan birrefringencia inducida bajo campo eléctrico aplicado. Estos
materiales pueden presentar influencia a los cambios de temperatura que pudieran
distorsionar las medidas [18].
Como se observa en la figura 1.12 la luz polarizada se propaga paralelamente a las paredes
del cristal óptico inmerso en el campo eléctrico aplicado. Esta luz experimenta un retraso
de fase entre sus componentes, el cual se debe a la diferencia en la velocidad de
propagación de la luz y se relaciona con diferentes índices de refracción entre los ejes del
cristal óptico [15].
Luz polarizada
incidente
Luz polarizada
transmitida
Cristal óptico
Rotación del
plano de
polarización
Voltaje
aplicado
Fig. 1.12 Sensor con celdas de efecto Pockels
La estructura de un captador por efecto Pockels es la mostrada en la figura 1.13 en la cual
se observa que la luz emitida por una fuente (LED) se transmite a través de fibra óptica
multimodo, esta luz pasa por el polarizador, luego el haz se divide en dos. Un haz pasa por
una placa de onda que produce un desfasamiento de + 45° mientras que el otro haz pasa por
una placa de onda que produce un desfasamiento de - 45° y entra al sensor óptico. Como
consecuencia cada haz de luz queda desfasado con respecto al otro en 90° y se dice que
ambas señales de luz están en cuadratura. Un voltaje es aplicado entre los electrodos
inferior y superior de la celda de Pockels. Este voltaje es provisto por un divisor capacitivo
proveniente del equipo de medida de voltaje. Como se mencionó previamente al aplicar un
voltaje entre los extremos del cristal el haz de luz polarizada que entra en el sensor se
propaga a través del cristal en la dirección del campo eléctrico y con una intensidad
constante, ese campo aplicado produce una modulación en la frecuencia de la luz. Las dos

componentes del haz de luz son guiadas a dos fotodiodos (PIN-PDIO) a través de lentes y
fibras ópticas.
Las intensidades de los dos haz de luz J1 y J2 medidos con PIN-PDIO están dadas por las
siguientes ecuaciones [9]:
))
(
1
(
2
1 t
sen
m
J
J v
o
ω
+
= (4)
))
(
1
(
2
2 t
sen
m
J
J v
o
ω
−
= (5)
Donde:
d
l
d
klV
n
mv ϕ
λ
π
=
=
3
0
2
(6)
J0= Intensidad del haz de luz de entrada al analizador
ω= frecuencia angular del voltaje aplicado
mv= profundidad de modulación de los componentes de luz
l = longitud de propagación óptica de la celda Pockels
d = distancia entre los electrodos
Ambas señales son dirigidas a un procesador de señales donde se obtiene un voltaje de
salida Vsalida dado por la ecuación 8:
)
(
2
2
2
2
2
1
t
kVsen
J
J
J
J
J
J
Vsalida ω
=
−
−
−
= (7)
Así el voltaje de salida Vsalida es proporcional al voltaje aplicado Vsen(ωt).
1.5.2.2.Transformadores de tensión que utilizan un divisor capacitivo y salida
óptica.
Estos transformadores consisten con colocar en el lado de baja tensión de un divisor de
tensión capacitivo un circuito electrónico que se encarga de codificar la señal de baja
tensión en pulsos luminosos digitales que son llevados a través de cables de fibra óptica
hasta el cuarto de control de la subestación. Esta configuración tiene la gran ventaja de que
los datos transmitidos son inmunes a las interferencias electromagnéticas y al ruido,
además tiene una alta linealidad y una buena respuesta de frecuencia. Esta es la
metodología más sencilla y utilizada. La figura 1.14 muestra esta configuración [15].
1.5.3. Sistemas Ópticos para la Medición conjunta de Tensión y Corriente
Aprovechando la similitud que existe entre los transformadores de corriente y potencia
ópticos que utilizan los efectos Faraday y Pockels, se estudio la posibilidad de combinar los
dos sensores en una misma carcasa, proporcionando así tanto un TC y TV dentro de una
carcasa compacta que da lugar a un ahorro de espacio dentro de una subestación. La
estructura va a ser más liviana y va a depender del principio de operación de los sensores y

de la interfase. En otras palabras esta depende del camino de obtención, de la transmisión y
de los dispositivos implicados en el tratamiento de esta información [6].
Más adelante se describe uno de los equipos existentes en el mercado que usa esta
tecnología.
Fig. 1.13 Estructura de un captador por efecto Pockels [9]
Fig. 1.14 Configuración de un Transformador de tensión que utilizan un divisor
capacitivo y salida óptica [15]

2. CAPÍTULO II
TRANSFORMADORES ÓPTICOS DESARROLLADOS E
INSTALADOS HASTA AHORA
Los primeros trabajos en sensado de corriente y voltaje ópticos para alto voltaje iniciaron a
finales de los años 60 y comienzo de los 70, alcanzándose los desarrollos más prácticos y
mejor ajustados en los años 80 y 90 [5].
El desarrollo de transductores ópticos pasivos ha evolucionado rápidamente en los últimos
años. Los grandes fabricantes de equipos de medida de alta tensión a nivel mundial como
son Siemens, ABB, Alstom, NXTPHASE y Arteche, han desarrollado prototipos basados
en este tipo de sensores y muchos de ellos poseen equipos terminados y que cumplen con
todas las normas internacionales establecidas [13].
El campo de estudio de los sensores ópticos ha sido de gran interés para las grandes
compañías fabricantes por lo que han dedicado años de estudio e investigación, a fin de
desarrollar completamente estas tecnologías y superar los errores que estos equipos han
presentado especialmente aquellos relacionadas a la variación de la medida por efecto de la
temperatura y los problemas de vibración que tienden a distorsionar la señal óptica, pues lo
mas importante es poder aprovechar las grandes ventajas que ellos ofrecen como es el
poder medir grandes magnitudes eléctricas sin problemas de aislamiento y con un ancho de
banda limitado exclusivamente por la electrónica del sensor [13].
Hasta ahora se sabe que a nivel mundial, Estados Unidos, Canadá, Alemania, Brasil y
Chile, se han instalado en sistemas eléctricos desde 115 hasta 550 kV, equipos de medición
y protección basados en esta tecnología. En el anexo A se muestran algunos de los equipos
instalados en diferentes partes del mundo [19].
Haciendo una revisión de los transformadores ópticos diseñados, construidos e instalados
hasta ahora, a continuación se muestran detalles de algunos de estos equipos.
En 1986 La compañía Tennesse Valley Autorithy de Estados Unidos instaló el primer
sistema de medición de corriente basado en un Transductor Magneto – Óptico de Corriente
(MOCT- Magneto Optical Current Transfomer). El MOCT ha sido aplicado en sistemas de
alta tensión hasta 765 kV [15].
En 1995 se construyó y se instaló el primer sistema de medición basado en un Transductor
Electro - Óptico de Tensión (EOVT-Electro Optical Voltage Transformer). Estos equipos
también han sido ya instalados para medición de voltajes de alta tensión. En 1996, las
tecnologías del MOCT y el EOVT fueron combinadas en una Unidad Óptica de Medición
monofásica (OMU-Optical Measurement Unit). Esta ha mostrado una solución muy
práctica para medición de corriente y tensión de manera simultánea y combinada [15].
Todos estos desarrollos en los sistemas de medición óptica han proporcionado enormes
ventajas a las compañías eléctricas del mundo, por su menor tamaño, peso y

funcionamiento respecto a los transformadores de medida convencionales. A continuación
se describen algunos de estos equipos.
2.1. Transductor de corriente basado en un Transductor Magneto – Óptico de
Corriente (MOCT)
El MOCT es un tranductor de tipo pasivo y es fabricado por la compañía ABB, su
operación está basada en el efecto de Faraday explicado anteriormente en la sección
(1.5.1.1).
El MOTC es aplicable para medición y para protección y sus rangos de corriente varían de
acuerdo a su uso. Para ser aplicado en medición, el MOCT satisface la clase de precisión
0,2 según la norma IEC 60185 para un amplio rango de corrientes desde 5 A hasta 4.000 A.
Para aplicaciones de protección, el MOCT-P puede obtener corrientes de falla típicas de
hasta100 kA linealmente y está incluido en la clase de precisión 5TPE de acuerdo a la
norma IEC 60044-8. También puede ser aplicado para medición y protección
simultáneamente, sólo que en este caso las corrientes nominales de falla será especificada
como un múltiplo de la corriente nominal, típicamente 60 [15],[20].
En la figura 2.1 se muestra el arreglo del sistema con Transformadores de corriente ópticos
en una subestación, en este caso un MOCT esta compuesto por sensores ópticos localizados
del lado de alta tensión, los aisladores son de material compuesto (caucho de silicona) y
ellos sirven de soporte al sensor óptico, proporcionan el aislamiento entre el potencial de la
línea y tierra, y además allí se instala el cable de fibra óptica que transmite la luz hasta el
cuarto de control de la subestación, donde esta ubicado el modulo electrónico [15],[20]..
Relés de
Protección
Procesamiento
de la señal
Electrónica -
óptica
Medidor
Electrónico
Módulos Electrónicos
Casa de Control
Fibra óptica en tubería
Sensor óptico
Aislador de
alta tensión
Base
Cajas de
Paso
Fig. 2.1 Sistema con Transformadores de corriente ópticos en una subestación [20]
La figura 2.2 muestra el sistema sensor óptico MOCT. La luz es emitida por un LED y se
transmite a través de una fibra óptica multimodo (lo que permite transmitir la señal a
mayores distancias) al dispositivo de rotación instalado en el lado de alta tensión. La luz es
polarizada cuando entra en el sensor. Esta luz se propaga en una trayectoria cerrada
alrededor del conductor y sale a través de un analizador. El analizador está orientado a 45º

con respecto al polarizador. Posteriormente, la luz se transmite de nuevo a través de otra
fibra óptica al módulo electrónico, donde se convierte en una señal eléctrica por un
fotodiodo. El modulo de procesamiento de señales y la precisión del circuito de
amplificación proporcionan una salida de corriente análogica de 1,0 A la cual es
proporcional a la corriente primaria fluyendo a través del conductor [21]
Fig.2.2 Sistema sensor óptico MOCT [21]
2.1.1. Ventajas del sistema MOCT
- No tiene riesgos de explosión
- No tiene requerimientos de que el sistema sea aislado en aceite o en gas.
- Las salidas de voltaje son muy bajas (200 mV) por lo cual pueden alimentar equipos
electrónicos sin ningún problema.
- Mayor seguridad sin mecanismos que puedan causar fallas o secundarios abiertos.
- Diseño más compacto y liviano que los equipos tradicionales con aislamiento en
base a aceite o SF6.
- No necesita cables para transferir la señal y la estructura del aislamiento es mas
simple que en un transformador convencional, además el aislamiento es muy efectivo para
los medidores y relés electrónicos porque evita los efectos de sobretensiones generadas por
descargas atmosféricas.
- El equipo representa una carga muy cercana a cero por lo cual puede alimentar
múltiples medidores y relés.
- Evita los problemas de ferroresonancia presentes en equipos con núcleo magnético
saturable.
- Presenta alta inmunidad a la interferencia electromagnética.
- Es efectivo para trabajar con amplio rango de frecuencias y cargas dinámicas.
- Por ser ligero, el MOCT puede adaptarse a una gran variedad de diferentes
posiciones de montaje, ya sea invertido, horizontal o en ángulo.

2.1.2. Desventajas del sistema MOCT
- La temperatura y el estrés inducen birrefringencia o doble refracción lineal en el
material de detección lo que produce un error e inestabilidad.
- La precisión de MOCT es hasta ahora insuficiente para el uso en sistemas de
potencia.
2.2. El Transductor Eléctrico Óptico de Tensión (EOVT)
El EOVT opera usando una variación del efecto electro óptico de Pockels, descrito en la
sección 1.5.2.1, denominado Celda de Cuadratura de Pockels, la cual esta compuesta por
dos celdas longitudinales de Pockels dentro del mismo cristal. Cada celda representa un
plano óptico por el cual se propaga un haz de luz polarizado, la celda de cuadratura de
Pockels se muestra en la Figura 2.3.
Fig. 2.3 Celda de cuadratura de Pockels [9]
El sensor que se muestra en la figura 2.4 incluye un prisma reflectante en el lado de alto
tensión del cristal. Este prisma refleja la luz de vuelta hacia el lado de tierra. Por lo tanto,
todas las conexiones son por el lado de tierra. Después de salir del sensor, la luz se divide
en dos componentes en cuadratura, (desplazamiento de fase de 90º), que se transmiten al
módulo electrónico donde se convierten en señales eléctricas. Estas dos señales
proporcionan información suficiente para reconstruir la forma de onda y la magnitud de la
tensión en el sensor por medio de un procesador digital de señal. La tensión se obtiene
mediante la interpolación de la información extraída de los segmentos de las señales y
tomando en cuenta sus franjas ópticas. La señal es ahora amplificada para obtener una
salida de 120 V proporcional a la tensión aplicada [21]. Este arreglo de doble trayectoria
resulta una modulación óptica doble como la celda tradicional de Pockels.
El EOVT no necesita de un divisor de tensión, por lo que su precisión no es afectada por la
presencia de objetos metálicos como en el caso de divisores capacitivos tradicionales.

Fig. 2.4 Sensor EOVT [15], [20]
El EOVT tiene una precisión de medición Clase 0.3 de acuerdo a la norma ANSI C57 y
Clase 0.2 de acuerdo IEC 60186 con una cargabilidad de 75 VA, para la tensión nominal
de salida de 120 V permitiendo que el EOVT sirva para alimentar equipos de medición y
protección electrónicos[15],[20].
El EOVT tiene sensores pasivos localizados entre el voltaje de línea y tierra, y ellos están
en el interior de los aisladores huecos de material compuesto (hule de silicona) y aislados
en un ambiente presurizado en SF6 que provee la rigidez dieléctrica necesaria para la
tensión de trabajo [15],[20].
2.3. Transformador de Corriente usando Fibra óptica (FOCT)
Este transformador ha sido desarrollado por la compañía ABB. El principio de operación del FOCT
esta basado en el Efecto Faraday al igual que el MOCT con la salvedad de que la longitud del
camino recorrido por la luz se multiplica por el número de vueltas (N) de la bobina de fibra
óptica alrededor del conductor, como se muestra en la ecuación 4 [21].
VNI
µ
ϕ = (4)
La fibra es monomodo y es usado en la primera ventana (780 a 820 nm) o segunda ventana
(1300 - 1550 nm). La operación es interferómetros utilizando el sensor, ya sea en un
Sagnac lazo cerrado o en una configuración dual del modo de polarización reflexivo.
El aumento del número de vueltas aumenta la sensibilidad y el rango dinámico del sensor,
por lo cual un mismo sensor puede ser utilizado para protección y medición. Otras ventajas

que ofrece el FOCT es la geometría flexible que presenta, además es muy ligero y usa de
componentes de óptica normalizados.
La figura 2.5 muestra el principio de un concepto Sagnac lazo cerrado para un acoplador
3x3 pasivo de alta potencia.
Fig. 2.5Sagnac lazo cerrado para un acoplador 3x3 pasivo de alta potencia [22]
Otras compañías como la NxtPHASE también han construido dispositivos para el sensado
de corriente con fibra óptica [22].
2.4. Combinación de los sensores de corriente y voltaje.
2.4.1. OMU fabricado por ABB
El OMU combina los dos sensores pasivos vistos el MOCT y el EOVT en las secciones
previas. En este dispositivo el elemento sensor óptico de corriente MOCT es montado en la
parte superior del aislador de alta tensión en una caja de protección, mientras que el sensor
óptico de tensión EOVT se encuentra alojado en un ambiente sellado relleno de SF6 tal
como se muestra en la figura 2.6. Las conexiones entre los sensores MOCT y EOVT en el
OMU y los módulos electrónicos en la sala control se realizan usando fibra óptica [15],[23].
El OMU pueda ser conectado a medidores y protecciones en estaciones de alta tensión.
2.4.2. El NXVCT fabricado por NxtPHASE [24]
El sistema NXVCT consta de tres principales sub-sistemas: las columnas de alta tensión, la
parte electrónica y el sistema de cableado. Las columnas están ubicadas en el patio de la
subestación de alta tensión, separando el alto voltaje de tierra y sirve como alojamiento
para los elementos ópticos de voltaje y corriente involucrados en la medición. Las líneas de
alta tensión pasan a través de la cabeza del elemento de detección de corriente. Los
elementos asociados a la electrónica y la detección óptica están dentro de un gabinete
situado residen en una sala de control y los cables de fibra óptica son los encargados de
llevar la luz entre el circuito electrónico y la cabeza del sensor. El circuito electrónico se
encarga de cuantificar la influencia de la tensión o la corriente en el sensor óptico y de esa
forma se determina la medida de la tensión o corriente presentes en el sistema primario
[24].

Fig. 2.6 Sensor OMU [24]
En este caso el transductor de tensión se basa en una arquitectura combinada para detección
del campo eléctrico que cuenta con resistencia de blindaje para obtener la medición de
voltaje con una alta precisión. Cada transductor de tensión óptica (OVT) utiliza tres
sensores ópticos de campo eléctrico basados en celdas Pockels.
El transductor de corriente es un sensor de Faraday usando fibra óptica que detecta e
integra el campo magnético creado por la corriente. Está diseñado para
mantener la precisión en un amplio rango de temperaturas, de -40°C a 60 ° C, y en un
amplio rango de corrientes de 3 A a 2250 A.
El sistema NXVCT fue instalado en una subestación de 500 kV en febrero de 2003.
2.5. Equipos existentes en el mercado mundial
En resumen a continuación en la tabla 1.1 se muestran algunos de los equipos existentes en
el mercado fabricados por prestigiosas empresas a nivel mundial [25].

Tabla 1.1 Equipos existentes en el mercado mundial
Compañía Transformador de Corriente
(TCO)
Transformador de
Voltaje (TVO)
Transformador Combinado TC-
TV
ABB: esta compañía tiene dos
versiones comerciales
DOIT (Digital Optical Instrument
Transformer) Transformador de
instrumento Optico-diital; MOCT
(Magneto Optical Current
Transfomer) Transformador de
Corriente Magneto-óptico
EOVT (Electro Optical
Voltage Transformer)
Transformador de
Voltaje Electro-óptico.
OMU
AREVA: ofrece la solución
optima de sensores para
satisfacer una amplia variedad
de requerimientos del
consumidor
CTO - Current Transformer with
Optical sensor; BMO - Bus- or
Breaker-Mounted Optical
current sensor
VTO (Voltage
Transformer with Optical
sensor) Transformador
de voltaje con sensor
óptico
CMO (Combined Measurement
with Optical sensors) Medición
combinada con sensors ópticos;
CVCOM ( Current & Voltage
COMmunication) Comunicación
Corriente & Voltaje
AIRAK: desarrolla y surte
sensors ópticos y sistemas para
el monitoreo y control de los
sistemas eléctricos en media
tensión
Sensor de Corriente & Voltaje
óptico, Equipos Optico-
Electronicos con modulo de
comunicación
NXTPHASE tiene dos versions
comerciales
NXCT (Transductor de corriente
óptico)
NXVT(Transductor de
voltaje óptico)
NXVCT (Transductor óptico
combinado de Voltaje y Corriente)

CONCLUSIONES
La inclusión de las tecnologías digitales y los microprocesadores en los sistemas de
protección y de medición han conllevado al desarrollo en los transformadores de medición
que incluyen nuevas tecnologías de medida basadas en medidas ópticas de voltaje y
corriente.
Considerando estos avances se puede pensar que la forma clásica de medir voltaje o
corriente, con un cierto valor de potencia va ir siendo sustituido gradualmente por las
nuevas tecnologías.
De acuerdo a los resultados mostrados por algunos autores que han hecho comparaciones
experimentales de los transformadores de corriente y potencial ópticos con los
transformadores magnéticos convencionales se ha confirmado que estos dispositivos son
adecuados para la protección y medición del sistema eléctrico de potencia y pueden
reemplazar los transformadores magnéticos convencionales [27]. Por tal razón, los
transductores de nueva generación tendrán que mejorar la precisión, la seguridad, la
interferencia electromagnética, la estabilidad, la frecuencia y la respuesta transitoria con el
fin de ofrecer el mismo nivel de protección y medición en el sistema de potencia que los
equipos tradicionales.
Tal como se señaló en el texto son muchas las aplicaciones de estos dispositivos en el
mercado internacional, aprovechando todas la ventajas que estos equipos ofrecen como son
su flexibilidad y las características de linealidad de los elementos con que se construyen, lo
que permiten establecer una mejor protección y sistemas de potencia eléctrica mucho más
robustos que los convencionales [26].
Sin embargo, su aplicación puede ser una inversión costosa y se puede crear una alta
dependencia de las salidas electrónicas que se necesitan. Sus pros y sus contras han sido
evaluados en comparación con las tecnologías convencionales y se concluye que para los
niveles de muy alta tensión puede considerarse como la tecnología más prometedora,
mientras que para baja tensión el costo de la tecnología óptica es muy elevado.
Además de las ventajas mencionadas previamente, los transformadores de medida no
convencionales tienen las siguientes:
- La salida óptica de los TCO y TPO tienen mayores anchos de banda que los
transformadores magnéticos convencionales.
- El hecho de no contener núcleos magnéticos evita el proceso de saturación debido a las
elevadas corrientes de corto circuito y evita los problemas de ferroresonancia.
- Aunque las salidas analógicas de los transformadores de medida ópticos no escapan de
tener cierto nivel de ruido blanco, dicho ruido no afecta la exactitud o el rendimiento de
la protección que estos dispositivos alimenten.
- Estos equipos presenta alta inmunidad a la interferencia electromagnética.

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[27] Sadik Kucuksari, George G. Karady Experimental Comparison of Conventional and Optical
Current Transformers , IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 25, no. 4, october 2010 , 2455

ANEXO A
EQUIPOS ÓPTICOS INSTALADOS
La tabla A.1 muestra algunos de los Transformadores ópticos de voltaje, corriente y
combinados instalados en diferentes subestaciones eléctricas a nivel mundial.
Tabla A.1 Transformadores ópticos de voltaje, corriente y combinados, instalados en diferentes
subestaciones eléctricas a nivel mundial [19].
Nº Equipo Nivel de
Tensión
(kV)
Cliente Aplicación Lugar de
Instalación
1 TCV 230 BC HYDRO Protección Subestación de
Ingledow,
Surrey,
BC, Canadá
2 TCV 138 Hydro Québec Medición para
facturación
Estación de
turbina de gas
Rolls Royce
Montreal, PQ
Canadá
3 TCV 230 Servicio Público
de Arizona
Medición y
Protección
Subestación Deer
Valley, Phoenix,
AZ
4 TV 500 BC Hydro Calibración Laboratorio de
prueba de
POWERTECH
Canadá
5 TCV 500 BC Hydro Medición para
facturación
Subestación
Ingledow, Surrey
BC, Canadá
6 TC 230 Nortern California
Power Authority
Medición para
facturación
Planta Geotémica
Sonoma County,
CA
7 TCV 345 American Electric
Power
Protección y
Medición
Proyectp PSERC,
Columbus OHIO
8 TV 138 Portland General
Electric
Calibración Portland, Oregon
9 TV 138 LACTEC Calibración Brazil
10 TCV 138 Commonwealth
Edison
Facturación Mendoza Hills,
Illinois
11 TV 138 Hydro One Monitoreo de
Transitorios (PQ)
Toronto, Ontario

Tabla A.1 Transformadores ópticos de voltaje, corriente y combinados, instalados en diferentes
subestaciones eléctricas a nivel mundial [19] (CONT).
Nº Equipo Nivel de
Tensión
(kV)
Cliente Aplicación Lugar de
Instalación
12 TC 115 Alabama Power Facturación Sylacauga,
Alabama
13 TC Bajo Voltaje NIST Calibración de
Transformadores de
Corriente
Gaitherburg, MD
14 TC 138 Portland General
Electric
Medición y
Protección
Portland, Oregon
(Subestación
Móvil)
15 TCV 345 Xcel Energy Facturación Lamar
interconexión CO
16 TCV 138 Commonwealth
Edison
Facturación Cresent Rigde, IL
17 TC-CD 50 kA EKA Chemicals Medición Magog, Quebec
Canadá
18 TC 115 Entergy Facturación Amite, LA
19 TC-CD 260 DynAmp-Alcan Protección y
Medición
Laterrier, Quebec
Canadá
20 TC 420 VA TECH-NEL Protección de
Interruptor
Italia, Terna
(Candia)
21 TC 420 VA TECH-NGT
UK
Protección de
Interruptor
Reino Unido,
Sundon
22 TC 420 VA TECH-
Wienstrom
Medición y
Protección
Austria
23 TC-CD 80 kA DynAmp-Alcan Medición y
Protección
Beauharnouis,
Quebec Canadá
24 TC-CD 350 kA DynAmp-Rusal Medición y
Protección
Sayanagorsk,
Rusia
25 TCV 230 Portland General
Electric
Medición y
Protección
Portland, Oregon
26 TCV 230 APS Medición y
Protección
Phoenix, Arizona
27 TC 230 Alta Link Protección de
Banco de
Capacitores
Alberta, Canadá
28 TC-CD 69 Hydro Québec Protección de
Compensación
estática de VARs
Proyecto De-Icer,
Quebec Canadá
TCV= Transformador combinado de Corriente y Voltaje
TC= Transformador de Corriente
TV= Transformador de Voltaje
CD= Corriente Directa

ANEXO B
CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LOS TRANFORMADORES
ÓPTICOS FABRICADOS E INSTALADOS POR DIFERENTES
FABRICANTES
Tabla B.1 Comparación de las características de entrada-salida de un transformador de
voltaje convencional de la empresa TRENCH (Alemania) y los transformadores de voltaje
ópticos de la empresa NXTPHASE (Canadá) [25]
Transformador de Volatje
Compañía
Rango de Voltaje Parámetros
IEPC
Rumanía
TP capacitivo
TRENCH-
Alemania
TP capacitivo
NXTPhase-
Canadá
TP óptico
NBA-Onda de impulso normalizada (kV) 550 550 550
Distancia Disruptiva mínina (mm)/ Distancia de
creepage normalizada (mm)
2,7 cm/kV 2590 2610
Peso 2050 1899 1650
Static Withstand (kN) - 12 3
Carga secundaria normalizada (VA)/Clase de
Precisión
120
VA/0,5/0,5/3P
120/0,2/3P
300/0,5/3P
400/1/3P
69 Vrms/115
Vrms o 120 Vrms
Potencia de
entrada: 10-300
V(cc)
123 kV (115 kV)
Peso Neto (kg) 485 410 113
2,7 cm/kV 5210 5347
Peso 3370 2905 2845
Static Withstand (kN) - 6,2 4
Precisión
120
VA/0,5/0,5/3P
120/0,2/3P
300/0,5/3P
400/1/3P
69 Vrms/115
Vrms o 120 Vrms
Potencia de
entrada: 10-300
V(cc)
245 kV/230 kV
Peso Neto (kg) 760 570 236
2,4 cm/kV 9900 10290
Peso 4680 4420 4420
Static Withstand (kN) - 3,6 6
Precisión
120
VA/0,5/0,5/3P
120/0,2/3P
300/0,5/3P
400/1/3P
69 Vrms/115
Vrms o 120 Vrms
Potencia de
entrada: 10-300
V(cc)
420 kV/500 kV
Peso Neto (kg) 980 750 682

Tabla B.2.Características principales de entrada de los transformadores de corriente y de Tensión para
diferentes fabricantes [25].
Compañía REL/REC Treach-Germania NXTPhase-Canadá RET
Rango de
Voltaje
TV
capacitivo
TC aceite TV óptico TC óptico Corrientes
de entrada
Voltaje de
entrada
123 kV,
245 kV,
420 kV
120/0,2/3P
300/0,5/3P
400/1/3P
69V/115V
120 V
135 W
típicamente
<0,25 VA
para In=
1A y 5 A
<0,2 VA para
Vn=
100/110/115/120
V
123 kV 120/0,2/3P
300/0,5/3P
400/1/3P
1A/2,5
VA/cosφ=0,9
Consumo
de Potencia
35 W
Consumo de
potencia por
modulo de
entrada max. 0,5
W
245 kV,
420 kV
Ib-
Corriente
base para
la
corriente
de entrada
0,1-10,0
en pasos
de 0.1
Valor
base
1 A
Vb-
Voltaje
base
para el
voltaje
de
entrada
30.000-
500.000
En pasos
de 0.001
Valor
base
63.509
V
1A/2A/5A 1A/2,5
VA/cosφ=0,9

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