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El transformador de subestación, un componente clave del sistema de distribución eléctrica

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Transformador de subestación

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El transformador de distribución de subestación es un transformador instalado en una subestación de distribución para reducir la tensión eléctrica de media o alta tensión a tensiones de distribución más bajas, con el fin de suministrarla a consumidores residenciales, comerciales e industriales. Actúa como interfaz entre la red de transmisión o subtransmisión y el sistema de distribución local.

Especificaciones típicas
·Tensión primaria: 33 kV, 66 kV, 110 kV o 132 kV
·Tensión secundaria: 11 kV, 6,6 kV, 3,3 kV o 400/230 V
·Tensión máxima del sistema: hasta 145 kV (dependiendo del diseño)
·Potencia nominal: 5–100 MVA
·Frecuencia: 50 Hz o 60 Hz
·Número de fases: trifásico
·Método de refrigeración: ONAN, ONAF
·Aislamiento: aceite mineral o fluido de éster natural/sintético
·Cambiador de tomas: cambiador de tomas fuera de circuito o cambiador de tomas en carga (OLTC)
·Grupo vectorial: Dyn11, YNd11, YNyn0+d11 o según se especifique

Relaciones de tensión habituales
Las configuraciones típicas de los transformadores de distribución de subestaciones incluyen:
·132/33 kV
·110/33 kV
·66/11 kV
·33/11 kV
·33/6,6 kV
·11/0,4 kV (400/230 V)

Potencias nominales estándar
Las potencias nominales habituales son:
·5 MVA
·10 MVA
·16 MVA
·20 MVA
·25 MVA
·31,5 MVA
·40 MVA
·50 MVA
·63 MVA
·80 MVA
·100 MVA

Componentes principales
·Núcleo magnético laminado
·Bobinado de alta tensión
·Bobinado de baja tensión
·Depósito principal
·Aceite aislante del transformador
·Depósito del conservador
·Radiadores de refrigeración
·Pasamuros de alta y baja tensión
·Cambiador de tomas en carga (para la regulación de tensión)
·Relé de Buchholz
·Dispositivo de alivio de presión
·Indicador de nivel de aceite
·Indicadores de temperatura
·Respiradero de gel de sílice
·Cabina de control y equipos de monitorización

Aplicaciones
·Subestaciones de distribución de la red eléctrica
·Redes urbanas de distribución eléctrica
·Parques industriales
·Complejos comerciales
·Subestaciones de captación de energía renovable
·Aeropuertos, hospitales y grandes infraestructuras

Métodos de refrigeración
·ONAN Aceite natural, aire natural
·ONAF Aceite natural, aire forzado

Las unidades de mayor tamaño también pueden utilizar refrigeración OFAF (aceite, aire natural y aire forzado) cuando se requiera una carga más elevada.

Sistemas de protección
·Protección diferencial (87T)
·Protección contra fallos a tierra restringidos (REF)
·Protección contra sobrecorriente (50/51)
·Protección contra fallos a tierra (50N/51N)
·Relé de Buchholz
·Dispositivo de alivio de presión
·Protección de temperatura del aceite y de los devanados
·Descargadores de sobretensión
·Protección contra sobreexcitación (24)

Pruebas rutinarias de fábrica
Las pruebas típicas incluyen:
·Medición de la resistencia de los devanados
·Verificación de la relación de transformación y del grupo vectorial
·Medición de la resistencia de aislamiento
·Pérdidas en vacío y corriente de excitación
·Pérdidas bajo carga y tensión de impedancia
·Prueba de resistencia a la tensión alterna aplicada
·Prueba de resistencia a la sobretensión inducida
·Prueba de impulso de rayo (según corresponda)
·Prueba de rigidez dieléctrica del aceite
·Prueba de fugas
·Pruebas funcionales de los accesorios

Funciones de monitorización
Los transformadores de distribución de las subestaciones modernas pueden incluir:
·Análisis en línea de gases disueltos (DGA)
·Monitorización de la temperatura del aceite superior y de los devanados
·Sensores de humedad en el aceite
·Monitorización del estado de los pasamuros
·Monitorización de la carga
·Conectividad SCADA remota

Normas aplicables
·IEC 60076 – Transformadores de potencia
·Serie IEEE C57 – Normas para transformadores de potencia
·IEC 60137 – Pasamuros aislados
·IEC 60296 – Aceites aislantes minerales
·IEC 60599 – Análisis de gases disueltos (DGA)

Ventajas
·Alta eficiencia, normalmente del 99,2 al 99,8 %
·Transformación de tensión fiable para redes de distribución locales
·Permite la regulación de tensión mediante OLTC
·Larga vida útil de entre 30 y 50 años con un mantenimiento adecuado
·Diseñado para un funcionamiento continuo en exteriores
·Compatible con los sistemas modernos de monitorización y automatización

Un transformador de distribución de subestación es un componente clave del sistema de distribución eléctrica, ya que reduce las tensiones de los niveles de transmisión o subtransmisión (como 132 kV, 66 kV o 33 kV) a los niveles de distribución (como 11 kV o 400/230 V). Con potencias nominales que suelen oscilar entre 5 MVA y 100 MVA, estos transformadores garantizan un suministro fiable y eficiente de electricidad a las líneas de distribución posteriores y a los usuarios finales.