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Paralelo de transformadores con OLTC: maestro-seguidor

Paralelo de transformadores con OLTC: condiciones, corriente circulante y control del regulador 90 por maestro-seguidor, corriente circulante o cos φ.

Por Shadai García, ingeniero electricista, fundador y CEO de Tiza Group. Revisado por el equipo de ingeniería de Tiza Group · .

ATT1T290 M90 SGOOSEacoplebarra 1barra 2I circulanteen paralelo: misma toma90 M sube una tomatoma distinta: I circulante90 S lo sigue: I = 0acople abierto90 Mparaleloindependiente90 Sparaleloindependiente+−I circulanteposición de toma y corriente circulante · ilustrativoIEC 61850TVTR / TCTRATCCGOOSEATCCYLTC© tizagrp.comATT1T290 M90 SGOOSEacoplebarra 1barra 2I circulanteen paralelo: misma toma90 M sube una tomatoma distinta: I circulante90 S lo sigue: I = 0acople abierto90 Mparaleloindependiente90 Sparaleloindependiente+−I circulanteposición de toma y corriente circulante · ilustrativoIEC 61850TVTR / TCTRATCCGOOSEATCCYLTC© tizagrp.com
Transformadores en paralelo con cambiador de tomas: regulador 90 maestro y seguidor. Ubicación en el sistema, principio de funcionamiento e IEC 61850. Ilustrativo: los valores reales salen de la placa y del manual del fabricante.
Respuesta corta

Dos transformadores se pueden conectar en paralelo si tienen el mismo desplazamiento angular, relaciones de transformación iguales y tensiones de cortocircuito parecidas. Si tienen cambiador de tomas bajo carga, sus reguladores 90 deben coordinarse: con tomas distintas circula entre ellos una corriente reactiva que no alimenta la carga. Los métodos habituales son maestro-seguidor, minimización de la corriente circulante y factor de potencia, y la lógica debe saber en todo momento qué transformadores están realmente en paralelo.

Cuándo se pueden poner dos transformadores en paralelo

Conectar dos transformadores en paralelo, con sus primarios a una misma barra y sus secundarios a otra, aumenta la capacidad y permite sacar uno sin cortar la carga. Para que se repartan la carga sin corrientes indeseadas, la guía de aplicación IEC 60076-8 y la práctica coinciden en las condiciones:

  • Mismo desplazamiento angular (mismo índice horario del grupo de conexión) y misma secuencia de fases. Con desplazamientos distintos, la diferencia de ángulo entre secundarios produce una corriente comparable a un cortocircuito. La compensación del grupo vectorial ayuda a leer esos índices.
  • Relaciones de transformación iguales en la toma de operación. Una diferencia de relación crea una diferencia de tensión entre secundarios y una corriente circulante.
  • Tensiones de cortocircuito parecidas. La carga se reparte en proporción inversa a la impedancia: el transformador de menor impedancia se carga más.
  • Potencias no muy distintas, para que la diferencia de impedancias en ohmios no desequilibre el reparto.

La conexión en paralelo de transformadores trifásicos se busca también como «acoplamiento en paralelo», y la condición que más depende del control es la segunda: con cambiador de tomas bajo carga, la relación cambia en operación.

La corriente circulante

Con un cambiador de tomas bajo carga en cada transformador, cada regulador de tensión (función 90) mueve su cambiador para mantener la tensión de la barra dentro de su banda. Si cada regulador actúa por su cuenta, los dos ven la misma tensión de barra pero no tienen por qué terminar en la misma toma: uno puede subir y el otro quedarse.

Cuando las tomas difieren, los secundarios tienen tensiones internas distintas y entre los dos transformadores circula una corriente que solo limita la suma de sus impedancias. Como esas impedancias son casi puramente inductivas, la corriente circulante es casi toda reactiva: uno de los transformadores la entrega y el otro la absorbe. No alimenta la carga, aumenta las pérdidas y ocupa capacidad. Peor aún, puede llevar a los reguladores a una deriva: uno sube y el otro baja para corregir la misma tensión de barra, y la diferencia de tomas crece.

Métodos de control del paralelo

La guía IEEE C57.153, dedicada al paralelo de transformadores reguladores, describe varios métodos. Los más usados son:

MétodoPrincipioCuándo conviene
Maestro-seguidorUn regulador manda y los demás copian su posición de tomaTransformadores iguales, mismo número de tomas y mismo escalón
Minimización de la corriente circulanteCada regulador calcula la corriente circulante a partir de las corrientes de todos y corrige su toma para reducirlaTransformadores distintos o con tomas diferentes
Factor de potenciaCada regulador compara su factor de potencia con el del conjunto y corrige la diferenciaTransformadores distintos, en reguladores que ofrecen este método
Reactancia negativaCompensación de la caída por la reactancia que reduce la tendencia a la derivaEsquemas sencillos sin comunicación entre reguladores

En maestro-seguidor, el seguidor necesita la posición del maestro y debe detectar cuando no logra igualarla (un cambiador que no responde), para bloquear el grupo y dar alarma. En los métodos de corriente circulante y de factor de potencia, cada regulador necesita las corrientes, o una medida derivada, de los demás. Algunos fabricantes ofrecen variantes con nombre propio, como la de diferencia de factor de potencia (ΔcosΦ); conviene leer la documentación de cada regulador antes de mezclar marcas.

Qué método de paralelo usar
  • ¿Los transformadores son iguales, con el mismo número de tomas y el mismo escalón?
    • Sí¿Se dispone de la posición de toma de cada transformador en el regulador del otro?
      • SíMaestro-seguidor o corriente circulante
      • NoCorriente circulante o factor de potencia, según lo que los reguladores intercambien
    • NoCorriente circulante o factor de potencia; maestro-seguidor no iguala las tensiones

Cómo se comunican los reguladores

Hay dos formas de llevar la información entre reguladores:

  • Cableada: la posición de toma por un código o una señal analógica, y las órdenes de subir y bajar del maestro a los seguidores. Para corriente circulante, un lazo de corriente o un bus propio del fabricante.
  • Por la red de la subestación: con IEC 61850, IEC 61850-7-4 modela el regulador con el nodo ATCC (control automático del cambiador de tomas) y el cambiador con YLTC. Los reguladores intercambian por GOOSE la posición, las corrientes o las medidas que exige el método. Equipos como el regulador SEL-2414 o el TAPCON admiten esta coordinación por Ethernet.

Con GOOSE se aplica la misma regla que en un enclavamiento: si el mensaje del otro regulador se pierde o llega con calidad inválida, el regulador no debe seguir operando en paralelo con datos viejos. Lo habitual es bloquear la regulación automática del grupo y dar alarma.

Qué pasa al abrir el acople

La lógica de paralelo no puede suponer que los transformadores están siempre juntos. Si se abre el acople de la barra secundaria, o un transformador sale de servicio, cada transformador queda en su propia barra y deja de existir corriente circulante entre ellos. Un seguidor que siga copiando a un maestro que ya no está en su barra regula una barra con la referencia de otra.

Por eso el grupo de paralelo se determina con las posiciones de los interruptores y seccionadores: el regulador debe saber qué transformadores comparten barra en cada momento y pasar a regulación independiente al abrir el acople. Es la misma información que usa el enclavamiento, y conviene que venga de la misma fuente.

Qué falla en la práctica

  • Grupo de paralelo fijo que no sigue la topología real.
  • Maestro-seguidor con transformadores distintos, que deja corriente circulante permanente.
  • Seguidor que no detecta su propio fallo y se queda en una toma distinta sin alarma.
  • Reguladores de marcas distintas con métodos incompatibles.
  • Pérdida de comunicación sin bloqueo, que deja a cada regulador con datos viejos.

Cómo se verifica

Con inyección secundaria se comprueba el método de paralelo en cada combinación de transformadores, la detección de la apertura del acople, el bloqueo ante discrepancia de tomas o pérdida de comunicación y la corrección de una corriente circulante simulada. En sitio se confirma con carga real que la corriente circulante queda dentro de lo esperado.

¿Sus transformadores en paralelo tienen corriente circulante o tomas que se separan? En Tiza Group revisamos y configuramos la lógica de paralelo de los reguladores, cableada o por IEC 61850, en subestaciones e industria. Conozca la configuración de control, protecciones y comunicaciones o escríbanos con la marca y el modelo de sus reguladores.

Guías relacionadas

Referencias

  • IEC 60076-8, Power transformers – Application guide (operación en paralelo).
  • IEEE C57.153-2015, Guide for Paralleling Regulating Transformers.
  • IEC 61850-7-4, Compatible logical node classes and data object classes (ATCC, YLTC).
  • IEEE C37.2, Standard for Electrical Power System Device Function Numbers, Acronyms, and Contact Designations (dispositivo 90).

Preguntas frecuentes

¿Qué pasa si dos transformadores en paralelo quedan en tomas distintas?

La diferencia de tensión entre sus secundarios hace circular una corriente entre ellos, limitada solo por la suma de sus impedancias. Es casi toda reactiva, no alimenta la carga, calienta los dos transformadores y ocupa parte de su capacidad.

¿Maestro-seguidor sirve para transformadores distintos?

Funciona bien con transformadores iguales, con el mismo número de tomas y el mismo escalón. Con transformadores diferentes, igualar la posición no iguala las tensiones, y se prefieren los métodos que miden la corriente circulante o el factor de potencia.

¿Qué debe hacer el regulador cuando se abre el acople de barras?

Debe dejar de tratar a los transformadores como un grupo y pasar a regular cada uno por separado. Para eso la lógica de paralelo lee la posición de los interruptores y seccionadores; si no lo hace, un seguidor puede copiar a un maestro que ya no está en su barra.

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