¿Qué combinación de grupos vectoriales de transformadores de distribución sumergidos en aceite de 33kv evita la circulación de secuencia cero en las celdas de anillo?

¿Qué combinaciones de grupos vectoriales evitan la circulación de corriente de secuencia cero en transformadores de distribución sumergidos en aceite de 33 kV que alimentan unidades principales de anillo?

Si está especificando o poniendo en servicio un transformador de distribución sumergido en aceite de 33 kV para integrarlo con una unidad principal de anillo (RMU), una comprobación técnica imprescindible es la compatibilidad del grupo vectorial, no solo para el funcionamiento en paralelo, sino también para la seguridad fundamental del sistema. Las corrientes circulantes de secuencia cero no activan alarmas de falla desde el primer día. Aparecen silenciosamente: corrientes de neutro desequilibradas, temperaturas elevadas del tanque cerca de las terminaciones de los cables, disparos inesperados de los relés durante los cambios de carga o distorsión armónica persistente en los circuitos de medición. No son anomalías excepcionales. Son consecuencias directas de un desplazamiento de fase incompatible entre transformadores que alimentan el mismo circuito en anillo de la RMU, especialmente cuando varias unidades comparten una referencia de neutro común.

La respuesta breve:la combinación Dyn11/Dyn11 es la configuración más ampliamente validada y probada en campo para evitar la circulación de secuencia cero en transformadores de distribución sumergidos en aceite de 33 kV utilizados en redes basadas en RMU. Sin embargo, «la más probada» no significa «universalmente segura», y esa distinción es fundamental para los responsables de proyecto encargados de la fiabilidad de la red a largo plazo.

Por qué funciona Dyn11/Dyn11 y cuándo no

Dyn11 significa que el devanado de alta tensión está conectado en triángulo (D), el de baja tensión está conectado en estrella y tiene el neutro accesible (y), y que la tensión de línea del lado de BT está retrasada 30° respecto a la tensión de línea del lado de AT (n11). Cuando dos transformadores Dyn11 alimentan el mismo anillo de RMU, sus neutros de BT están en fase. Más importante aún, sus trayectorias de impedancia de secuencia cero se mantienen simétricas: el devanado de AT en triángulo impide que el flujo de secuencia cero se propague aguas arriba, mientras que los devanados de BT en estrella, con los neutros sólidamente puestos a tierra, proporcionan una trayectoria de retorno controlada y de baja impedancia *solo* para las corrientes de falla a tierra, no para las corrientes circulantes de secuencia cero entre ramas en paralelo.

Pero esto es lo que suelen omitir los documentos de diseño: la combinación Dyn11/Dyn11 solo elimina la circulación de secuencia cerosi ambos transformadores tienen posiciones de toma idénticas, impedancias de cortocircuito prácticamente idénticas (se recomienda una tolerancia de ±7,5 %) y prácticas compatibles de puesta a tierra del neutro. En la práctica, hemos visto proyectos en los que una unidad utilizaba una puesta a tierra sólida y la otra una puesta a tierra de alta resistencia, lo que introducía una asimetría que volvía a permitir el flujo de corriente circulante pese a que los grupos vectoriales eran idénticos. Además, si un transformador es Dyn11 y el otro Yzn11 (una variante zigzag que a veces se especifica para mitigar armónicos), la relación de fase en el neutro de BT difiere en 30°, lo que crea una diferencia de tensión sostenida en el acoplador de barras de la RMU: en la práctica, una fuente de FEM de secuencia cero.

La trampa del Yzn11 y por qué se malinterpreta

El Yzn11 se selecciona con frecuencia por error bajo la premisa de que «zigzag = mejor gestión de la secuencia cero». Es cierto que el Yzn11 ofrece una impedancia de secuencia cero menor que el Dyn11, por lo que resulta eficaz para suprimir armónicos y proporcionar un neutro estable para cargas desequilibradas. Sin embargo, esa misma característica se vuelve peligrosa en los anillos de RMU. Cuando dos unidades Yzn11 funcionan en paralelo en el mismo anillo, sus redes de secuencia cero interactúan directamente a través de la barra de BT compartida. A diferencia del Dyn11, el Yzn11 no bloquea intrínsecamente la transferencia de corriente de secuencia cero entre unidades: la facilita. Las mediciones de campo realizadas en tres instalaciones de RMU de 33 kV distintas en el Sudeste Asiático mostraron corrientes de secuencia cero sostenidas de 12–18 A circulando entre transformadores Yzn11 emparejados en condiciones normales de carga, muy por encima de los márgenes de capacidad térmica de los conductores de neutro.

Por tanto, el Yzn11 no es «incorrecto»: depende de la aplicación. Es adecuado para aplicaciones en las que predominan las cargas con alto contenido armónico (p. ej., centros de datos y grupos de variadores de velocidad) y en las que el transformador alimenta una barra dedicada sin configuración en anillo. No es adecuado para configuraciones de RMU con varios transformadores, salvo que se diseñen expresamente con reactancias de bloqueo de secuencia cero o relés de supervisión de corriente de neutro, ninguno de los cuales es estándar en las RMU de grado utility.

¿Y qué ocurre con Dzn0 o Yd11? Se aplican limitaciones prácticas

El Dzn0 (triángulo-zigzag-0°) ofrece una excelente supresión del tercer armónico y una alta impedancia de secuencia cero, pero su lado de BT no dispone de un punto neutro accesible de forma natural para la puesta a tierra. Esto obliga a crear el neutro externamente mediante transformadores de puesta a tierra, lo que aumenta el coste, el espacio ocupado y los puntos de fallo. En los armarios urbanos de RMU con limitaciones de espacio, rara vez resulta viable.

A veces se propone el Yd11 (estrella-triángulo) para que coincida con los transformadores de subestación de 33 kV aguas arriba. Sin embargo, conectar una unidad de distribución Yd11 aguas abajo de un alimentador Dyn11 provoca una inversión de fase de 180° en el lado de BT respecto a las demás unidades Dyn11 del mismo anillo. ¿El resultado? No solo hay circulación de secuencia cero, sino también oposición de fase completa bajo carga desequilibrada, con riesgo de disparo inmediato del relé diferencial.

En resumen: ningún grupo vectorial es óptimo en todos los casos. La elección adecuada depende de la topología de la RMU (anillo abierto o cerrado), la estrategia de puesta a tierra (sólida, resistiva o resonante), la coordinación de las protecciones aguas arriba y de si el transformador alimenta un único circuito radial o comparte carga con otros en una configuración mallada.

Pasos prácticos de verificación antes de finalizar la especificación

No se base únicamente en las etiquetas de grupo vectorial del catálogo. Realice estas comprobaciones:

• Confirme el método real de puesta a tierra del neutro: ¿Está el neutro de BT sólidamente conectado a tierra en el tanque del transformador, o está aislado y conectado externamente mediante una resistencia de puesta a tierra instalada en la RMU? La ubicación de la puesta a tierra cambia la topología de la red de secuencia cero.
• Verifique la tolerancia de la impedancia de cortocircuito: incluso con grupos vectoriales idénticos, una diferencia de impedancia superior al 10 % entre unidades puede provocar un reparto desproporcionado de la corriente de secuencia cero. Especifique una tolerancia de ±5 % para instalaciones en las que la RMU sea crítica.
• Revise los ajustes del acoplador de barras de la RMU: algunas RMU modernas incluyen supervisión de corriente de secuencia cero. Asegúrese de que los umbrales de actuación de los relés tengan en cuenta el desequilibrio de fondo previsto, no solo las fallas.
• Compruebe si hay unidades antiguas: si integra un transformador nuevo en un anillo de RMU existente, confirme el grupo vectorial y la impedancia de todas las unidades existentes. Instalar un Dyn11 en un anillo dominado por Yzn11 sin reequilibrar todo el circuito puede causar problemas.

Cómo aborda Jinshida este aspecto en la práctica

En Jinshida Electric Power Technology Co., Ltd., nuestra serie de transformadores de distribución de potencia sumergidos en aceite de 35 kV/0,4 kV se configura habitualmente para su instalación en RMU en redes rurales, parques industriales y puntos de interconexión de energías renovables, incluidos parques eólicos donde la generación distribuida introduce fuentes adicionales de secuencia cero. Para estas aplicaciones, nuestra configuración predeterminada es Dyn11, con control de la impedancia de cortocircuito de ±5 %, cambiadores de tomas sin tensión (NLTC) con una clasificación que permite un ajuste preciso de la tensión y aislamiento opcional con aceite vegetal FR3 para mejorar la estabilidad térmica bajo cargas cíclicas. Y, lo que es fundamental, proporcionamos informes de verificación del grupo vectorial, no solo datos de placa de características, validados conforme a IEC 60076-1 y ANSI/IEEE C57.12.00, que incluyen valores medidos de impedancia de secuencia cero y registros de pruebas de continuidad del neutro.

No se trata de ofrecer más opciones. Se trata de eliminar ambigüedades durante la fase de especificación para que los responsables de proyecto puedan cerrar el ciclo de gestión de riesgos antes de verter los primeros cimientos.