P1: ¿Qué tamaño de transformador necesito para un sistema solar fotovoltaico de 150 kW?

El transformador debe dimensionarse según la salida de CA del inversor, no según el tamaño del campo fotovoltaico (CC). Un campo de 150 kWp suele combinarse con una capacidad de inversor de 120 a 150 kW, ya que los módulos rara vez alcanzan su potencia nominal y el lado de CC a menudo se sobredimensiona con un factor de 1,1 a 1,2. Un transformador de 160 kVA cubre esta necesidad con margen para potencia reactiva y futuras ampliaciones. Regla general: kVA del transformador ≈ kW de CA del inversor ÷ 0,9; luego, se redondea al siguiente valor nominal estándar.

P2: ¿Se puede utilizar el mismo transformador para funcionamiento conectado a la red y fuera de la red (aislado)?

Sí: un transformador es bidireccional y esta unidad está especificada para ambas direcciones. En el 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 las cargas de la instalación. Lo que cambia entre ambos modos no es el transformador, sino la puesta a tierra y las protecciones: el neutro de baja tensión debe estar conectado a tierra (TN-S o TT) en modo isla, mientras que la protección anti-isla solo es necesaria en el modo conectado a la red.

P3: ¿Por qué son más importantes las pérdidas en vacío que las pérdidas bajo carga en un transformador solar?

Porque el transformador permanece energizado durante mucho más tiempo del que la planta está produciendo energía. Un campo fotovoltaico opera con un factor de capacidad del 12 al 20 %, pero el transformador permanece conectado a la red de 11 kV durante las 8.760 horas del año, incluidas todas las noches. En una unidad de 160 kVA, las pérdidas en vacío representan aproximadamente el 63 % de las pérdidas anuales en aplicaciones fotovoltaicas y alrededor del 43 % en aplicaciones eólicas. Por eso, el diseño de clase S22 (con 170 W de pérdidas) es más relevante en este caso que en un transformador de distribución con carga convencional.

P4: ¿A qué tensión eleva la tensión un transformador solar de 160 kVA?

En esta unidad, el rango estándar va 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).

P5: ¿Puede el lado de BT ser de 0,69 kV para una turbina eólica?

Sí. Los 690 V son la tensión de salida estándar del generador en la mayoría de las turbinas eólicas de tamaño medio, y este transformador se suministra con un devanado de BT de 0,69 kV para aplicaciones eólicas. Para sistemas fotovoltaicos de 1500 V, el devanado de BT es de 0,8 kV. La relación de transformación, el grupo de conexión, el rango de tomas y la frecuencia son configurables al realizar el pedido.

P6: ¿Dañan los inversores solares el transformador debido a los armónicos?

Los inversores modernos operan dentro de los límites de las normas IEEE 519 e IEC 61000-3-12, con una THDi (distorsión armónica total de corriente) generalmente inferior al 3–5%; por tanto, el calentamiento por armónicos es mucho menos acusado que en las estaciones de carga rápida de CC. Hay dos efectos relacionados con los inversores que deben tenerse en cuenta al definir 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 acumulada de múltiples inversores conectados a un mismo transformador, factor que contemplamos en el diseño del devanado conforme a la norma IEEE C57.110.

P7: ¿Necesita un transformador fotovoltaico un cambiador de tomas bajo carga (OLTC)?

Por lo general, no. Las tomas sin carga (ajustables fuera de servicio) de ±2 × 2,5 % cubren las variaciones normales de la red. Vale la pena invertir en un OLTC o en un rango más amplio de ±5 % cuando la planta se conecta a una línea de alimentación rural débil, ya que la exportación de energía eleva la tensión en el punto de conexión y una línea larga puede hacer que esta supere los límites permitidos a mediodía. Consulte a la compañía eléctrica sobre el nivel de cortocircuito y el estudio de elevación de tensión antes de decidir.

P8: ¿Qué sucede con el transformador por la noche, cuando se detienen los inversores?

Permanece energizado por el lado de 11 kV y solo consume energía correspondiente a las pérdidas en vacío (aproximadamente 170 W para el diseño S22, lo que equivale a unos 1490 kWh al año). Aquí son importantes dos detalles de diseño: el tanque sellado evita la entrada de aire húmedo al enfriarse el tanque durante la noche (causa habitual de degradación del aislamiento en instalaciones de energías renovables) y, si el propietario desea eliminar totalmente las pérdidas nocturnas, es posible desconectar el lado de alta tensión, una opción que podemos contemplar en el esquema de protección.

P9: ¿Se puede instalar un transformador en baño de aceite en un parque solar o eólico?

Sí; es la opción habitual para instalaciones de energías renovables en exteriores, ya que tiene un menor coste por kVA y gestiona mejor las cargas intermitentes que los transformadores de tipo seco. La normativa local suele exigir un cubeto de retención, sistemas de contención de derrames o una distancia de seguridad adecuada; además, algunas autoridades restringen el uso de aceite mineral cerca de bosques, zonas de captación de agua o terrenos protegidos. Para estos casos, la opción de éster natural ofrece una alternativa biodegradable con un punto de inflamación más elevado.

P10: ¿Es adecuado para climas desérticos, gran altitud o zonas costeras?

El diseño estándar cubre un rango de temperatura ambiente de -25 °C a +40 °C y altitudes de hasta 1000 m. Por encima de los 1000 m, la menor densidad del aire reduce la capacidad de refrigeración, por lo que se requiere un diseño específico para gran altitud o una reducción de la potencia nominal (derating), algo habitual en instalaciones fotovoltaicas en mesetas a más de 3000 m. Las instalaciones en zonas desérticas suelen requerir una capacidad nominal para temperaturas ambiente de +50 °C y protección contra la corrosión de categoría C5-M. Las instalaciones eólicas costeras y cercanas a la costa requieren un recubrimiento de categoría C5-M y un sellado reforzado de las cajas de conexión de cables.

P11: ¿Debería elegir aceite de éster natural en lugar de aceite mineral?

Elija éster si la ubicación es ambientalmente sensible o está sujeta a restricciones contra incendios: es fácilmente biodegradable, su punto de inflamación supera los 300 °C (frente a los aproximadamente 160 °C del aceite mineral) y absorbe la humedad, lo que ralentiza el envejecimiento del papel y puede prolongar la vida útil del aislamiento. Los inconvenientes son un mayor coste inicial, una viscosidad más elevada (factor que se tiene en cuenta en el diseño de refrigeración) y la necesidad de confirmar que la compañía eléctrica lo acepta. Para una instalación fotovoltaica o eólica estándar en campo abierto, el aceite mineral sigue siendo la opción más rentable.

P12: ¿Cuál es el plazo de entrega y cómo se embala la unidad?

El plazo de producción suele oscilar entre 3 y 6 semanas, dependiendo de la clase de tensión, el nivel de pérdidas y la cantidad del pedido. Las unidades se envían llenas de aceite y selladas de fábrica sobre un palé de madera reforzado con acero, envueltas en una película barrera contra la humedad con desecante; los aisladores de alta y baja tensión, así como las cajas de cables, van protegidos con paneles de madera contrachapada, y la unidad cuenta con orejetas de izado e indicadores de impacto e inclinación. Existe la opción de embalaje completo en cajón de madera contrachapada para exportación; si la normativa de destino lo exige, la unidad puede enviarse vaciada, con el aceite en bidones sellados. El peso bruto final, las dimensiones del embalaje y la lista de contenido se confirman antes del envío.

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.