Transformador elevador en baño de aceite de 250 kVA y 11 kV para proyectos de energía solar fotovoltaica y eólica – Conectado a la red / Aislado de la red (off-grid), IEC 60076

Modelo:S22-M-250/11 (opcionales: S20-M-250/11 y S13-M-250/11; bajo pedido: amorfo SBH25-M-250/11)

Capacidad nominal:250 kVA

Fases:Trifásico

Frecuencia:50 Hz / 60 Hz

Tensión nominal de alta (AT):11 kV (opcionales: 10, 12, 13,8, 20, 22, 22,9, 24, 33, 35 kV)

Rango de tomas de AT:±2 × 2,5 % sin carga (opcional: ±5 %; bajo pedido: OLTC)

Tensión nominal de baja (BT):0,4 kV (opcionales: 0,415; 0,48; 0,69; 0,8 kV)

Modo de operación:Elevador (0,4 → 11 kV) y reductor (11 → 0,4 kV) en la misma unidad

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Un transformador en baño de aceite de 250 kVA y 11 kV para proyectos de energías renovables es una unidad trifásica herméticamente sellada que eleva la salida del inversor o de la turbina (de 0,4 kV o 0,69 kV en el caso de la energía eólica) a 11 kV para la conexión a la red, y reduce la tensión a 400/230 V cuando la instalación opera en modo isla. Es adecuado para sistemas fotovoltaicos de 200–250 kWp, una única turbina eólica de tamaño mediano o una microrred híbrida. Dado que permanece energizado las 8.760 horas del año mientras la planta opera con un factor de capacidad del 12–20 %, las pérdidas en vacío representan aproximadamente el 65 % de la energía anual perdida. Se recomienda especificar la norma GB 20052-2024 Clase 1 (modelo S22-M-250/11, 220 W en vacío), conexión Dyn11 y tanque sellado de aletas corrugadas.

Descripción del producto

Se trata de un transformador trifásico en baño de aceite (refrigeración ONAN) de 250 kVA y 50/60 Hz, con devanados de 11 kV y 0,4 kV (0,69 kV para turbinas eólicas y 0,8 kV para sistemas fotovoltaicos de 1500 V). Puede operar en ambos sentidos: elevando la salida del inversor o de la turbina a 11 kV para la inyección a red, o reduciendo la tensión de 11 kV a 400/230 V cuando la instalación funciona de forma aislada. Ambos devanados son de cobre y están alojados en un tanque sellado de aletas corrugadas sin depósito de expansión (conservador); de este modo, el aceite no entra en contacto con el aire, eliminando la necesidad de muestreo o filtrado durante su vida útil de diseño de 25 años. Incluye de serie monitorización de temperatura del aceite con contactos de alarma y disparo, así como comunicación RS485/Modbus RTU, con opción de añadir una unidad de transmisión de datos (DTU) 4G o LoRa. Probado según las normas IEC 60076-1/-2/-3/-5/-10; aptitud para servicio eólico según IEC 60076-16; eficiencia energética según GB 20052-2024.

Cambios introducidos por la norma GB 20052-2024 para transformadores destinados a energías renovables

La norma china GB 20052-2024 entró en vigor el 1 de febrero de 2025 e incluye, por primera vez, a los transformadores para aplicaciones fotovoltaicas, eólicas y de almacenamiento (de 6 kV a 35 kV) en el régimen de eficiencia obligatoria, ampliando las tablas de 28 a 42 categorías. Las clasificaciones son NX1 (la mejor), NX2 y NX3, correspondientes a los modelos S22, S20 y S13 para núcleos de acero al silicio, y SBH25, SBH21 y SBH15 para núcleos amorfos. Para un comprador internacional, la ventaja radica en que la clasificación puede verificarse mediante un informe de ensayos de tipo y en que la Clase 1 cumple holgadamente con los requisitos de la Fase 2 (Tier 2) de la normativa de Ecodiseño de la UE.

Por qué las instalaciones solares y eólicas prefieren transformadores sellados en aceite frente a los de tipo seco

Nuestra recomendación: para parques fotovoltaicos a la intemperie, agrupaciones de aerogeneradores o microrredes híbridas, especifique un transformador sellado herméticamente en aceite; reserve los transformadores de tipo seco (encapsulados en resina) para instalaciones en interiores, emplazamientos a gran altitud (por encima de unos 3.000 m) y situaciones donde la normativa contra incendios o medioambiental descarte el uso de aceite mineral.

Ventajas del aceite: pérdidas en vacío de 220 W (frente a cifras más elevadas en los de tipo seco), ausencia de condensación nocturna en el tanque sellado, masa de aceite que absorbe las fluctuaciones por nubosidad y las ráfagas de viento, y cajas de conexión de cables con grado de protección IP54 aptas para exteriores sin necesidad de caseta. Desventajas del aceite: cerca de zonas forestales o captaciones de agua, utilice transformadores de tipo seco o con ésteres naturales; por encima de los 3.000 m aproximadamente, utilice transformadores de tipo seco.

Acero al silicio o núcleo amorfo para 250 kVA

La potencia de 250 kVA marca el punto en el que el núcleo amorfo empieza a resultar rentable, especialmente en aplicaciones de energías renovables: el núcleo reduce las pérdidas en vacío de 220 W a ≈110 W, mientras que las pérdidas bajo carga aumentan ligeramente hasta ≈2.400 W y el coste inicial suele ser entre un 15 % y un 30 % más elevado. Criterio de decisión (no una simple estimación de amortización): en instalaciones fotovoltaicas, permite ahorrar unos 18.600 kWh a lo largo de 20 años en comparación con el modelo S22 (aproximadamente 2.240 USD a una tarifa de 0,12 USD/kWh). Opte por esta opción si el sobrecoste presupuestado es inferior a dicha cifra; de lo contrario, mantenga el modelo S22. En la siguiente tabla se presentan las cifras de pérdidas y costes operativos junto a las categorías de acero al silicio.

Clasificaciones de eficiencia energética y coste operativo a 20 años

En una instalación de energías renovables, el transformador permanece energizado durante mucho más tiempo del que la planta está en producción —un sistema fotovoltaico opera con un factor de capacidad del 12 % al 20 %, mientras que el transformador se mantiene conectado a 11 kV durante las 8.760 horas del año—; por tanto, es la cifra de pérdidas en vacío, y no el precio de compra, la que determina el coste total a 20 años.

Clase de eficiencia GB 20052-2024	Modelo	Pérdida en vacío P0	Pérdida en carga Pk (75 °C)	Pérdida anual – uso fotovoltaico	Pérdida anual – uso eólico	Coste a 20 años – fotovoltaica	Coste a 20 años – eólica
Clase 3 (NX3)	S13-M-250/11	290 W	3,200 W	≈ 3,980 kWh	≈ 5,702 kWh	≈ USD 9,553	≈ USD 13,685
Clase 2 (NX2)	S20-M-250/11	260 W	2,560 W	≈ 3,430 kWh	≈ 4,807 kWh	≈ USD 8,231	≈ USD 11,537
Clase 1 (NX1)	S22-M-250/11	220 W	2,330 W	≈ 2,976 kWh	≈ 4,229 kWh	≈ USD 7,142	≈ USD 10,150
Clase 1, núcleo amorfo	SBH25-M-250/11	≈ 110 W	≈ 2,400 W	≈ 2,044 kWh	≈ 3,335 kWh	≈ USD 4,905	≈ USD 8,004

Pasar de la Clase 3 a la Clase 1 permite ahorrar aproximadamente 20.100 kWh en un periodo de 20 años en una instalación fotovoltaica y 29.500 kWh en una instalación eólica; esto equivale a unos 2.410 USD y 3.535 USD, respectivamente, calculados a una tarifa de 0,12 USD/kWh. En el caso de las instalaciones fotovoltaicas, las pérdidas en vacío representan por sí solas alrededor del 65 % del total anual, por lo que centrarse únicamente en reducir las pérdidas por carga no es la estrategia adecuada.

Conexión a la red frente a sistemas aislados: ¿qué cambia?

El transformador en sí es bidireccional y no requiere modificaciones para operar en cualquiera de los dos modos. Lo que cambia es la configuración de la puesta a tierra, el esquema de protección y, en el caso de líneas de alimentación débiles, el rango de regulación de tomas (taps).

Elemento	Conectado a la red (grid-tied)	Aislado / isla
Flujo de potencia	0.4 kV → 11 kV, exportación a la red	Ambos sentidos: 0.4 → 11 kV de día, 11 → 0.4 kV para las cargas de la instalación
Neutro y puesta a tierra	Según exija la empresa distribuidora	El neutro de BT debe estar puesto a tierra (TN-S o TT) — Dyn11 lo proporciona
Rango de regulación	±2×2.5%, normalmente suficiente	Rango más amplio o regulación en carga (OLTC) si oscila la tensión de la isla
Nivel de cortocircuito	La red aporta la corriente de falta	Solo inversores — bajo; Uk% afecta a la sensibilidad de las protecciones
Comportamiento nocturno	En vacío, solo pérdidas en vacío	Puede desconectarse junto con la isla

Características principales

Diseño bidireccional: de 0,4 kV a 11 kV para exportación y de 11 kV a 400/230 V para cargas en isla en una sola unidad; la configuración Dyn11 atenúa los armónicos de orden triple y proporciona un neutro para las cargas en isla.
Bajas pérdidas en vacío para aplicaciones de energías renovables: 220 W frente a los 290 W de la Clase 3, lo que supone aproximadamente el 65 % de las pérdidas anuales en instalaciones fotovoltaicas. Cumple de serie con la norma GB 20052-2024 Clase 1 (NX1), categoría introducida en la edición de 2024 para transformadores de energía fotovoltaica, eólica y sistemas de almacenamiento (rangos de 6 kV a 35 kV); se suministra informe de ensayos de tipo. Opción de núcleo amorfo SBH25, que reduce las pérdidas en vacío aproximadamente a la mitad.
Cuba corrugada sellada, sin depósito de expansión (conservador): no requiere toma de muestras ni filtrado de aceite durante su vida útil de diseño de 25 años, evita la entrada de aire húmedo durante la noche y posee suficiente masa térmica para amortiguar las fluctuaciones causadas por el paso de nubes o ráfagas de viento.
Preparado para inversores: devanados de cobre en ambos lados para reducir pérdidas y mejorar la resistencia a cortocircuitos (IEC 60076-5); diseñado para soportar corrientes armónicas según IEEE 519 / IEC 61000-3-12 e IEEE C57.110, así como inyección de corriente continua (CC); opción de éster natural, fácilmente biodegradable y con punto de inflamación superior a 300 °C.
Entornos exigentes y monitorización remota: revestimiento C4 / C5-M para zonas costeras y desérticas, diseño apto para altitudes superiores a 1000 m y temperaturas ambiente de -25 °C a +40 °C (con versiones disponibles para -40 °C y +50 °C); monitorización de temperatura del aceite y de los devanados, corriente de carga y tensión mediante RS485/Modbus RTU, con opción de unidad de transmisión de datos (DTU) 4G o LoRa.

Aplicaciones típicas

Sistemas fotovoltaicos comerciales e industriales (instalados en tejados o en suelo) de aproximadamente 200–250 kWp conectados a una línea de distribución de 11 kV
Aerogeneradores individuales de tamaño mediano y pequeños parques eólicos con salida de generador a 690 V
Minirredes híbridas (fotovoltaica + baterías + diésel) para aldeas, granjas, ranchos, minas e instalaciones de telecomunicaciones
Sistemas aislados (off-grid), campamentos mineros, estaciones de riego, microrredes solares con almacenamiento y conexiones a redes débiles o líneas de distribución extensas

Normas y certificaciones

Diseñados y ensayados conforme a las normas IEC 60076-1/-2/-3/-5/-10 e IEC 60076-16 (eólica), así como GB 1094 y GB/T 6451. El rendimiento energético cumple con la norma GB 20052-2024 Clase 1 (NX1) —o Clase 2 (NX2) con el diseño S20— bajo la categoría de servicio para energías renovables; capacidad para soportar armónicos de inversores según IEEE C57.110, IEEE 519 e IEC 61000-3-12. Fabricados bajo las normas ISO 9001, ISO 14001 e ISO 45001; conformidad CE e informes de ensayos de tipo realizados por terceros (acreditados por CNAS, KEMA o equivalente) disponibles bajo petición.

P1: ¿Qué tamaño de sistema fotovoltaico o inversor es compatible con un transformador de 250 kVA?

El transformador debe dimensionarse según la potencia de salida de CA del inversor, no según la potencia de CC del sistema. Una regla práctica es: kVA del transformador ≈ kW de CA del inversor ÷ 0,9; por tanto, 250 kVA cubren unos 225 kW de capacidad del inversor, lo que —considerando el sobredimensionamiento habitual de CC/CA de 1,1 a 1,2— equivale a un sistema de 250 kWp. También es una capacidad habitual para agrupar entre ocho y diez inversores de cadena (*string inverters*) de 25-30 kW en un mismo cuadro de baja tensión, o para un bloque híbrido (fotovoltaica + baterías + grupo electrógeno) donde el transformador abastece la carga de la instalación en modo isla.

P2: ¿Se puede utilizar un mismo transformador para proyectos de energías renovables conectados a la red y para proyectos aislados (*off-grid*)?

Sí; los transformadores son bidireccionales y esta unidad está especificada para funcionar en ambos sentidos. En modo conectado a la red, eleva la salida del inversor de 0,4 kV a 11 kV para la exportación de energía; en modo isla, reduce la tensión de la minirred de 11 kV a 400/230 V para alimentar las cargas de la instalación. Lo que varía entre ambos modos no es el transformador en sí, sino la configuración de puesta a tierra y las protecciones: en modo isla, el neutro de baja tensión debe estar conectado a tierra (sistemas TN-S o TT) —función que proporciona la conexión Dyn11—, mientras que la protección anti-isla solo es necesaria en el modo conectado a la red.

P3: ¿Por qué las pérdidas en vacío son más relevantes que las pérdidas bajo carga en un transformador para instalaciones solares o eólicas?

Porque el transformador permanece energizado durante mucho más tiempo del que la planta está generando energía. Un sistema fotovoltaico opera con un factor de capacidad de entre el 12 % y el 20 %, pero el transformador se mantiene conectado a la red de 11 kV durante las 8.760 horas del año, incluidas todas las noches. En una unidad de 250 kVA, las pérdidas en vacío representan aproximadamente el 65 % de las pérdidas anuales en aplicaciones fotovoltaicas y cerca del 46 % en aplicaciones eólicas. Por eso, el diseño S22 Clase 1 de 220 W es más relevante en este caso que en un transformador de distribución con carga convencional, y por eso vale la pena considerar el coste de un núcleo amorfo —que reduce a la mitad, aproximadamente, las pérdidas en vacío— para emplazamientos con bajo factor de capacidad.

P4: ¿A qué tensión eleva la tensión un transformador para energías renovables de 250 kVA?

En esta unidad, la configuración estándar eleva la tensión de 0,4 kV a 11 kV. Los 11 kV son la tensión de distribución habitual en el Reino Unido, gran parte de Asia, África, Oriente Medio y Australia; los 10 kV son el estándar en China y los 13,8 kV en algunas zonas de América. El devanado de alta tensión (AT) es configurable entre 10 kV y 24 kV, con opciones de 33 kV y 35 kV para líneas de alimentación más largas. Las configuraciones para energía eólica suelen utilizar 0,69 kV en el lado de baja tensión (BT), mientras que los sistemas fotovoltaicos de 1500 V utilizan 0,8 kV.

P5: ¿Puede el lado de baja tensión ser de 0,69 kV para energía eólica o de 0,8 kV para un sistema fotovoltaico de 1500 V?

Sí, en ambos casos. 690 V es la tensión de salida estándar del generador en la mayoría de las turbinas eólicas de tamaño medio, y 800 V es la salida de CA habitual de un inversor de cadena (*string inverter*) de 250 kW en un sistema de CC de 1500 V. La relación de transformación, el grupo de conexión vectorial, el rango de tomas de regulación y la frecuencia son configurables al realizar el pedido. Indíquenos el modelo del inversor o de la turbina y adaptaremos el devanado de baja tensión a sus especificaciones.

P6: ¿Es aplicable la norma GB 20052-2024 si mi proyecto se encuentra fuera de China?

No como requisito legal, pero constituye una especificación de adquisición muy útil. La norma china GB 20052-2024 entró en vigor el 1 de febrero de 2025 y fue la primera edición en incluir los transformadores para aplicaciones fotovoltaicas, eólicas y de almacenamiento (en el rango de 6 kV a 35 kV) dentro de su esquema de eficiencia, estableciendo tablas de límites específicas en lugar de utilizar las tablas generales de distribución. Las categorías se denominan NX1, NX2 y NX3. Para un comprador internacional, la ventaja radica en que dicha categoría es verificable —se puede solicitar el informe de ensayos de tipo— y en que una unidad de Clase 1 cumple holgadamente con los niveles de la Fase 2 (Tier 2) de la normativa de Ecodiseño de la UE para esta potencia nominal. Si su proyecto debe superar una revisión de interconexión a la red o tramitar una solicitud de subvención por eficiencia energética, lo que se verifica es precisamente la especificación de la categoría por su nombre.

P7: ¿Debería optar por un núcleo amorfo en lugar de uno de acero al silicio?

Elija la opción de núcleo amorfo cuando la instalación permanezca inactiva durante la mayor parte del año, como en el caso de una planta fotovoltaica con un factor de capacidad bajo o una minirred aislada (fuera de la red principal). Un núcleo amorfo reduce las pérdidas en vacío aproximadamente a la mitad; además, en aplicaciones de energías renovables, el transformador permanece energizado las 8.760 horas del año. El criterio de decisión es el siguiente: en aplicaciones fotovoltaicas, el diseño con núcleo amorfo permite ahorrar unos 18.600 kWh a lo largo de 20 años en comparación con la norma S22, lo que equivale a unos 2.240 USD (calculado a 0,12 USD/kWh). Si el sobrecoste inicial es inferior a esa cifra, la inversión se amortiza dentro de la vida útil del equipo. Podemos realizar este mismo cálculo utilizando sus tarifas y su factor de capacidad específicos.

P8: ¿Pueden los inversores solares dañar el transformador debido a los armónicos o a la inyección de corriente continua (CC)?

Los inversores modernos operan dentro de los límites establecidos por las normas IEEE 519 e IEC 61000-3-12, con una distorsión armónica total de corriente (THDi) generalmente inferior al 3–5%; por tanto, el calentamiento provocado por armónicos es mucho menos acusado que en las estaciones de carga rápida de vehículos eléctricos (que operan con CC). Existen dos efectos relacionados con los inversores que deben abordarse en las especificaciones: la inyección de corriente continua (CC), que polariza el núcleo y aumenta la corriente de magnetización, el ruido audible y las pérdidas en vacío; y la corriente armónica agregada de múltiples inversores conectados a un mismo transformador, factor que se contempla en el diseño de los devanados conforme a la norma IEEE C57.110. Ambos aspectos se gestionan mediante el diseño, en lugar de recurrir al sobredimensionamiento.

P9: ¿Requiere un transformador elevador para energías renovables un cambiador de tomas bajo carga (OLTC)?

Por lo general, no. Las tomas fuera de carga de ±2 × 2,5 % cubren las variaciones normales de la red. Vale la pena optar por un OLTC o un rango más amplio de ±5 % cuando la planta se conecta a una línea de distribución rural débil, ya que la exportación de energía eleva la tensión en el punto de conexión y una línea extensa puede hacer que esta supere los límites permitidos a mediodía. Antes de tomar una decisión, solicite a la compañía eléctrica los datos sobre el nivel de cortocircuito y el estudio de elevación de tensión.

Se envía lleno de aceite y sellado de fábrica sobre un palé de madera reforzado con acero, envuelto en una película barrera contra la humedad con desecante; los aisladores de alta y baja tensión, así como las cajas de conexión de cables, cuentan con protecciones de madera contrachapada; incluye orejetas de izado e indicadores de impacto e inclinación. Apto para transporte marítimo, terrestre y ferroviario; bajo pedido, se ofrece la opción de embalaje completo en cajón de madera contrachapada para exportación. Si la normativa del destino lo exige, la unidad puede enviarse vacía, con el aceite en bidones sellados. El peso bruto final, las dimensiones del embalaje y la lista de expedición se confirman antes del envío.