Transformadores de distribución de red que sirven a redes de malla y locales

Ubicados en bóvedas
Los transformadores de red, que son transformadores de distribución que sirven a redes y puntos de red, son unidades trifásicas de gran tamaño.

Según ANSI C57.12.40 - 1982, las unidades de red se clasifican típicamente como de tipo bóveda o de tipo subterráneo:

• Transformadores de tipo bóveda: Adecuados para operaciones sumergidas ocasionales.

• Transformadores de tipo subterráneo: Adecuados para operaciones sumergidas frecuentes o continuas.

Los transformadores de red también se utilizan en edificios, generalmente en el sótano. En tales casos, se pueden utilizar transformadores de tipo bóveda, siempre y cuando la sala esté adecuadamente construida y protegida para este fin. Las empresas de servicios públicos también pueden optar por unidades secas y unidades con aceites aislantes menos inflamables.

Características técnicas

Un transformador de red está equipado con un interruptor trifásico del lado primario, capaz de abrir, cerrar o cortocircuitar la conexión del lado primario a tierra. Sus tensiones secundarias estándar son 216Y/125 V y 480Y/277 V. La tabla 1 a continuación lista las especificaciones estándar.

Los transformadores con una capacidad nominal de 1000 kVA o menos tienen una impedancia del 5%; para aquellos con una capacidad nominal superior a 1000 kVA, la impedancia estándar es del 7%.
La relación reactancia-resistencia (X/R) generalmente oscila entre 3 y 12. Los transformadores con menor impedancia (como los que tienen una impedancia del 4%) presentan caídas de tensión menores y corrientes de falla secundarias más altas. (Las corrientes de falla secundarias más altas son beneficiosas para eliminar fallas en la red.) Sin embargo, una menor impedancia tiene un costo: resulta en corrientes circulantes más altas y un peor equilibrio de carga entre transformadores.

Los transformadores con una capacidad nominal de 1000 kVA o menos tienen una impedancia del 5%; para aquellos con una capacidad nominal superior a 1000 kVA, la impedancia estándar es del 7%. La relación reactancia-resistencia (X/R) generalmente oscila entre 3 y 12. Los transformadores con menor impedancia (como los que tienen una impedancia del 4%) presentan caídas de tensión menores y corrientes de falla secundarias más altas. (Las corrientes de falla secundarias más altas son beneficiosas para eliminar fallas en la red.) Sin embargo, una menor impedancia tiene un costo: resulta en corrientes circulantes más altas y un peor equilibrio de carga entre transformadores.

Conexiones de puesta a tierra 
La mayoría de los transformadores de red están conectados en delta - wye a tierra. Al bloquear la corriente de secuencia cero, esta conexión mantiene la corriente de puesta a tierra en los cables primarios a un nivel bajo. Como consecuencia, se puede emplear un relé de falla a tierra altamente sensible en el interruptor de circuito de la subestación. Bloquear la corriente de secuencia cero también reduce la corriente en los neutros y cubiertas de los cables, incluyendo armónicos de secuencia cero, principalmente el armónico tercero. En caso de una falla de línea primaria a tierra, el interruptor de alimentación se desconecta, pero los transformadores de red continuarán retroalimentando la falla hasta que todos los protectores de red operen (y algunos pueden fallar). En este punto, los transformadores de red retroalimentan la alimentación primaria como un circuito sin puesta a tierra.
En un circuito sin puesta a tierra, una falla de fase única a tierra causa un desplazamiento del punto neutral, lo que eleva la tensión fase-neutral de las fases no falladas al nivel de la tensión fase-fase. Las cargas no de red conectadas fase-neutral estarán expuestas a esta sobretensión. Algunas redes adoptan el método de conexión wye a tierra - wye a tierra.

Esta conexión es más adecuada para alimentadores combinados. En caso de una falla de línea primaria a tierra, el interruptor de alimentación se desconecta. Para la corriente de retroalimentación a la primaria a través de la red, la conexión wye-wye todavía proporciona un punto de referencia de puesta a tierra, reduciendo así la probabilidad de sobretensión. La conexión wye a tierra - wye a tierra también disminuye la probabilidad de ferroresonancia cuando el transformador sufre conmutación de polo único.
La mayoría de los transformadores de red son de tipo núcleo, con la estructura del núcleo siendo de tres patas (trifásico, de tres columnas) o de cinco patas (trifásico, de cinco columnas). El núcleo de tres patas, ya sea apilado o enrollado, es adecuado para la conexión delta - wye a tierra (pero no para la conexión wye a tierra - wye a tierra debido a problemas de calentamiento del tanque). Un transformador de núcleo de cinco patas es adecuado para ambos tipos de conexiones mencionados anteriormente.