Transformadores de distribuição de rede atendendo redes de grade e locais

Alojados em Vaults
Os transformadores de rede, que são transformadores de distribuição que servem redes e pontos de rede, são unidades trifásicas de grande porte.

De acordo com a ANSI C57.12.40 - 1982, as unidades de rede são tipicamente categorizadas como do tipo vault ou do tipo subway:

• Transformadores do tipo vault: Apropriados para operação submersa ocasional.

• Transformadores do tipo subway: Apropriados para operação submersa frequente ou contínua.

Os transformadores de rede também são utilizados em edifícios, geralmente no porão. Nesses casos, podem ser utilizados transformadores do tipo vault, desde que o cômodo seja adequadamente construído e protegido para esse fim. As concessionárias também podem optar por unidades do tipo seco e unidades com óleos isolantes menos inflamáveis.

Características Técnicas

Um transformador de rede está equipado com um disjuntor trifásico do lado primário, capaz de abrir, fechar ou curto-circuitar a conexão do lado primário ao solo. Suas tensões secundárias padrão são 216Y/125 V e 480Y/277 V. A tabela 1 abaixo lista as especificações padrão.

Transformadores com capacidade nominal de 1000 kVA ou menos têm uma impedância de 5%; para aqueles com capacidade nominal superior a 1000 kVA, a impedância padrão é 7%.
A razão reatância-resistência (X/R) geralmente varia de 3 a 12. Transformadores com menor impedância (como os com 4% de impedância) apresentam menores quedas de tensão e maiores correntes de falha no lado secundário. (Correntes de falha mais altas no lado secundário são benéficas para limpar falhas na rede.) No entanto, a menor impedância tem um custo – resulta em correntes circulantes mais altas e pior equilíbrio de carga entre os transformadores.

Transformadores com capacidade nominal de 1000 kVA ou menos têm uma impedância de 5%; para aqueles com capacidade nominal superior a 1000 kVA, a impedância padrão é 7%. A razão reatância-resistência (X/R) geralmente varia de 3 a 12. Transformadores com menor impedância (como os com 4% de impedância) apresentam menores quedas de tensão e maiores correntes de falha no lado secundário. (Correntes de falha mais altas no lado secundário são benéficas para limpar falhas na rede.) No entanto, a menor impedância tem um custo – resulta em correntes circulantes mais altas e pior equilíbrio de carga entre os transformadores.

Conexões de aterramento 
A maioria dos transformadores de rede está conectada em delta - wye aterrado. Ao bloquear a corrente de sequência zero, essa conexão mantém a corrente de aterramento nos cabos primários em um nível baixo. Consequentemente, pode ser empregado um relé de falha a terra de alta sensibilidade no disjuntor da subestação. O bloqueio da corrente de sequência zero também reduz a corrente nos neutros dos cabos e nas blindagens dos cabos, incluindo harmônicos de sequência zero, principalmente o terceiro harmônico. Em caso de falha de linha primária a terra, o disjuntor da alimentação dispara, mas os transformadores de rede continuarão a alimentar a falha até que todos os protetores de rede operem (e alguns podem falhar). Nesse ponto, os transformadores de rede alimentam a alimentação primária como um circuito não aterrado.
Em um circuito não aterrado, uma falha de fase única a terra causa um deslocamento do ponto neutro, o que eleva a tensão fase-neutro das fases não defeituosas ao nível da tensão fase-fase. Cargas não de rede conectadas fase-neutro serão expostas a essa sobretensão. Algumas redes adotam o método de conexão wye aterrado - wye aterrado.

Esta conexão é mais adequada para alimentações combinadas. Em caso de falha de linha primária a terra, o disjuntor da alimentação dispara. Para a corrente de retroalimentação à primária através da rede, a conexão wye-wye ainda fornece um ponto de referência de aterramento, reduzindo a probabilidade de sobretensão. A conexão wye aterrado - wye aterrado também diminui a probabilidade de ferroressonância quando o transformador passa por comutação monopolar.
A maioria dos transformadores de rede é do tipo núcleo, com a estrutura do núcleo sendo de três pernas (trifásico, três colunas) ou cinco pernas (trifásico, cinco colunas). O núcleo de três pernas, sejam eles empilhados ou enrolados, é adequado para a conexão delta - wye aterrado (mas não para a conexão wye aterrado - wye aterrado devido a problemas de aquecimento do tanque). Um transformador de núcleo de cinco pernas é adequado para ambos os tipos de conexões mencionados acima.