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Informe de Análisis de Configuración delta para
Autotransformadores
En el presente informe se realiza un análisis teórico del autotransformador trifásico en
conexión delta, y tiene por finalidad el de presentar en forma clara y precisa los fundamentos
para su utilización o rechazo en los sistemas de distribución de la compañía. Para ello se realiza
una comparación del equipo en ésta y otras configuraciones como también con otros equipos
como el ya tradicional Transformador reductor.
Conclusiones
En base al análisis teórico planteado tanto en aspectos técnicos como económicos de la
conexión en delta de los autotransformadores reductores, se puede decir que:
 El autotransformador delta es derechamente más conveniente desde el punto de vista
económico que un transformador reductor de similar potencia. Sin embargo, es más
caro que su equivalente estrella (con terciario).
 En condición de cortocircuito en el primario, responde de igual forma que un
transformador reductor, y mucho mejor que un autotransformador estrella. Para
cortocircuitos en el secundario, en general tiene mejor respuesta que sus alternativas.
 Hay que considerar además la buena experiencia adquirida en la operación de los
reguladores de la empresa.
 El utilizar el equipo en forma de equipo compacto trifásica o banco tiene ventajas y
desventajas, más que nada en la inversión inicial y el mantenimiento
 En base a o anterior, y considerando el hecho que sus puntos débiles se pueden
resolver tomando medidas simples, se recomienda la utilización del equipo.
Antecedentes
Actualmente en la compañía se utilizan tres tipos distintos de equipos para enlazar sistemas de
diferentes voltajes: 1) Transformador trifásico, 2) Banco de Transformadores monofasicos y
3) Autotransformador trifásico.
Los dos primeros equipos se utilizan en conexión delta – estrella aterrizada, con el lado de
estrella siempre hacia el lado de carga independiente del voltaje. La potencia de los devanados
de primario y secundario es siempre la misma.
El segundo equipo en cambio tiene tres devanados, conectados en estrella aterrizada el
primario y secundario(comun), en cambio el terciario siempre se conecta en delta cerrada. Si
bien las potencias de primario y secundario son las mismas, el terciario tiene una potencia
nominal del 36% de la potencia constructiva del autotransformador. Y así, pasa a ser el punto
débil de este equipo, ya que al momento de ocurrir un desbalance en forma prolongada sin ser
detectado y despejado, el devanado terciario sufre serios daños.
Por último, existe un cuarto equipo transformador el cual cumple la función adicional de
regular. Los reguladores en la empresa son bancos de autotransformadores monofasicos que se
conectan mayoritariamente en delta o delta abierta. Sin embargo, desde hace un poco tiempo a
tras se estableció que cada vez que se instale un regulador en la barra de MT de una S/E
Primaria, este se haga en conexión estrella aterrizada.
Ventajas y Desventajas del equipo
Un autotransformador 3ø es más económico que un banco de autotransformadores 1ø por el
hecho de requerir menos núcleo, ya que hay zonas por las cuales circula un menor flujo
magnético. Como también es más económico que un transformador reductor en casi un 30 y
40%, al menos los últimos autotransformadores comprados por la compañía lo son.
Al utilizar un autotransformador 3ø se reduce la posibilidad de que queden con razones de
transformación distintas, generando las corrientes circulantes.
Por otro lado, la ventaja de un banco de autotransformadores 1ø es la del mantenimiento, ya
que se puede reemplazar únicamente la unidad en cuestión sin perjudicar el suministro. Es mas,
si se conecta en delta y se retira una unidad existe la posibilidad de seguir operando en delta
abierta, si embargo, va a operar a un 86.6% de la capacidad nominal de las unidades en servicio.
Otra desventaja de la delta abierta, es que no pueden haber conexiones de neutro a tierra
“aguas arriba y abajo” del equipo al mismo tiempo por el hecho que pueden circular corrientes
elevadas por los desequilibrios de tensiones (como lo que ocurrió en Lanco), sólo permitiendo la
conexión a tierra del transformador de poder “aguas arriba” y ya con ello se tiene que aceptar
que en su secundario las tensiones con respecto a tierra estén desequilibradas.
Fallas en el primario del equipo en conexión delta, no van a ser vistos por este, al no poseer una
puesta a tierra de servicio (neutro a tierra).
Fallas a tierra en el secundario van a ser de menor magnitud que su símil en estrella, por el
hecho que no existirían dos caminos para la circulación de la corriente de secuencia cero
(puesta a tierra S/E poder y autotransformador). Como también serán mucho menores que si
fuera un transformador reductor convencional, por el hecho que el circuito de secuencia cero
considera todo el sistema anterior al autotransformador hasta la S/E Primaria (Dyn).
Relacionado con el punto anterior, al producirse una falla a tierra en el secundario, en las fases
no involucradas se puede llegar a un valor de tensión similar al de primario. Lo que se puede
solucionar con un pararrayos.
Por el hecho de ser autotransformador tiene una impedancia más baja que la de un
transformador reductor. Sin embargo, esta impedancia no es relevante comparado con las
impedancias del resto del sistema.
Por ser autotransformador, va a existir una conexión eléctrica entre primario y secundario lo
que conlleva a un riesgo permanente que en caso de falla interna quede energizado el
secundario con el voltaje de primario. Sin embargo, con la instalación de un pararrayos contra
sobre tensiones se soluciona el problema.
Las tensiones de línea de los secundarios no están en concordancia de fase con la de los
primarios. El desfase depende directamente de la razón de transformación del equipo.
La mayor razón de transformación que puede obtenerse al conectarlo en delta es 2:1, lo cual en
este caso no es un problema ya que el máximo tap requerido es de 24.15 kV (1.8:1).
Al igual que su símil en estrella con terciario en delta, no se produce una circulación de
terceros armónicos de las corrientes de excitación por la línea si no que quedan confinados a la
delta. Y con mayor razón los voltajes no llevan estos armónicos.
De los dos núcleos convencionales de transformadores, tipo núcleo y acorazado, el primero
tiene la ventaja ya que reduce fuertemente y en forma natural la circulación de terceros
armónicos por el sistema al presentar un camino de mucho mayor reluctancia para los flujos de
desbalanceados.
Existe el precedente que se opera actualmente con autotransformadores reguladores en
conexión delta. Sin embargo, opera sin el “miedo” de energizar el secundario con el primario
por fallas internas ya que están al mismo nivel de tensión.
Si bien no tiene un punto neutro para conectar a tierra (tierra de servicio), este punto no es
tan necesario ya que el equipo no divide al sistema, es casi como una impedancia en serie que
cambia el nivel de voltaje, por lo que el neutro de la S/E Primaria es suficiente para todo el
sistema.
Esto se puede ver como una ventaja ya que al producirse una falla a tierra este equipo no va a
ser un punto de retorno, y por ende, menos riesgo para las personas.
Relacionado con esto, es que de todas formas tiene que instalarse la tierra de protección con
su respectiva malla, para proteger de tensiones de paso y contacto a las personas.