A sistema de puesta a tierra del transformador controla la corriente de falla a tierra, estabiliza la tensión del sistema respecto a tierra y conecta equipotencialmente las partes conductoras expuestas por seguridad. Funciona junto con protecciones diferenciales, de sobrecorriente, de falla a tierra, de temperatura, de presión y contra sobretensiones. Esta guía explica la puesta a tierra del neutro del transformador, los transformadores de puesta a tierra en zigzag, la conexión equipotencial de la cuba, las zonas de protección, los controles de incendios y la puesta en servicio.

Puesta a tierra del sistema frente a puesta a tierra de los equipos

La puesta a tierra del sistema conecta el neutro de un transformador o un punto derivado a tierra, directamente o a través de una impedancia. Determina la corriente de falla a tierra y el comportamiento de las sobretensiones transitorias. La puesta a tierra de equipos une el tanque, los radiadores, las estructuras, los pasacables y las envolventes a la red de puesta a tierra de protección.

Ambos son necesarios pero cumplen propósitos diferentes. Un neutro puesto a tierra no reemplaza la conexión equipotencial del tanque, y un tanque conectado equipotencialmente no define el tratamiento del neutro de la red.

Métodos de puesta a tierra del neutro del transformador

Sólidos cimientos

El neutro se conecta a tierra con baja impedancia. La corriente de falta es alta, lo que permite una protección sensible y rápida, pero el equipo experimenta una mayor energía de falta.

Puesta a tierra por resistencia

Una resistencia de puesta a tierra del neutro limita la corriente de falla a tierra. La puesta a tierra de alta resistencia puede permitir una operación controlada para ciertos sistemas industriales; la puesta a tierra de baja resistencia proporciona una corriente de falla más alta y definida para el disparo selectivo. La resistencia necesita valores nominales de corriente, tiempo y aislamiento.

Puesta a tierra por reactancia

Un reactor limita la corriente de falla e influye en el comportamiento transitorio. Su aplicación requiere estudios de sistema para evitar problemas de resonancia y sobretensión.

Puesta a tierra resonante

Una bobina de supresión de arco compensa la corriente capacitiva de defecto a tierra de la red, reduciendo la corriente de arco a tierra. La sintonización y la detección de fallas requieren un diseño especializado.

Tabla de comparación rápida y selección

Utilice esta tabla como un repaso rápido de las principales decisiones de ingeniería y adquisiciones explicadas en el artículo.

Área de decisión	Significado práctico	Qué verificar
Puesta a tierra del sistema frente a puesta a tierra de los equipos	La puesta a tierra del sistema conecta el neutro de un transformador o un punto derivado a tierra, directamente o a través de una impedancia.	Determina el comportamiento de la corriente de falla a tierra y de las sobretensiones transitorias.
Métodos de puesta a tierra del neutro del transformador	El neutro se conecta a tierra con baja impedancia.	La corriente de falla es alta, lo que permite una protección sensible y rápida, pero el equipo experimenta una mayor energía de falla.
Tanque de transformador y conexión a la red de tierra	Proporcione conexiones robustas desde el tanque del transformador hasta la malla de puesta a tierra de la subestación, a menudo en más de un punto según el diseño.	Radiadores de unión, armarios de distribución, equipos de neutro, cajas de cables, rieles y estructuras metálicas.
Transformador de puesta a tierra en zigzag	Un transformador de puesta a tierra en zigzag crea un neutro en un sistema conectado en triángulo o que carece de neutro.	Sus devanados interconectados presentan una alta impedancia a la tensión de secuencia positiva equilibrada, pero un camino controlado para la corriente de defecto a tierra de secuencia homopolar.
Consideraciones sobre la protección diferencial	Las relaciones, la polaridad, la clase y el rendimiento de saturación de los transformadores de corriente (TC) deben adecuarse a la corriente máxima de falla pasante.	El relé numérico compensa la relación de transformación y el desfasaje del grupo de conexión, y utiliza restricción por armónicos para mantenerse estable durante la corriente de incusión por magnetización.

Tanque de transformador y conexión a la red de tierra

Proporcione conexiones robustas desde el tanque del transformador hasta la malla de puesta a tierra de la subestación, a menudo en más de un punto según el diseño. Conecte equipipotencialmente los radiadores, los gabinetes de control, los equipos de neutro, las cajas de cables, los rieles y las estructuras metálicas. Los conductores deben soportar la corriente de falla durante el tiempo de despeje y resistir los daños mecánicos y la corrosión.

Transformer tank bonded by copper conductor to a substation grounding grid — El tanque, el equipo neutral, las estructuras y las pantallas de los cables deben conectarse al diseño de puesta a tierra de la instalación.

La tensión de contacto y de paso —y no solo la resistencia— determinan la seguridad del personal. El estudio de puesta a tierra utiliza la resistividad del suelo, la división de la corriente de falta, la geometría de la malla, la capa superficial y el tiempo de despeje. Pruebe la continuidad y el rendimiento de la malla después de la construcción.

Transformador de puesta a tierra en zigzag

Un transformador de puesta a tierra en zigzag crea un neutro en un sistema conectado en triángulo o que de otro modo carece de neutro. Sus devanados interconectados presentan una alta impedancia a la tensión de secuencia positiva equilibrada, pero un camino controlado para la corriente de falla a tierra de secuencia cero. Se puede conectar una resistencia o un reactor de neutro en su neutro.

Zigzag grounding transformer installed beside medium-voltage switchgear — Un transformador en zigzag puede crear un neutro y proporcionar una ruta de secuencia cero controlada en un sistema en delta o no conectado a tierra.

Especifique la tensión del sistema, la capacidad continua del neutro, la corriente de falla a tierra y su duración, el nivel de aislamiento, la impedancia, la carga auxiliar si la hay, la envolvente y el aumento de temperatura. La protección debe cubrir tanto las fallas en los devanados como el servicio de puesta a tierra externa.

Funciones de protección del transformador principal

Protección diferencial: compara corrientes compensadas alrededor de la zona del transformador.
Defecto a tierra restringido: protección sensible contra fallas a tierra cerca del neutro de un devanado conectado a tierra.
Sobreintensidad y falta a tierra: respaldo para fallas externas e internas.
Relé Buchholz detección de flujo de gas y aceite en transformadores de líquido tipo conservador.
Alivio de presión / presión súbita: detecta o alivia la presión interna.
Temperatura: alarmas/disparos por temperatura de devanados y aceite y control de refrigeración.
Nivel de aceite y fallo de refrigeración: alarmas de condición mecánica.
Protectores contra sobretensiones: limitar las sobretensiones provocadas por rayos y por conmutación.

Earth-fault schemes may use a core-balance current transformer (CBCT) to measure residual current around the circuit conductors. Review the CBCT working, wiring and relay-matching guide alongside the approved protection drawing.

Consideraciones sobre la protección diferencial

Las relaciones de los transformadores de corriente, la polaridad, la clase y el rendimiento de saturación deben adecuarse a la corriente máxima de defecto pasante. El relé numérico compensa la relación de espiras y el desfasaje del grupo vectorial, y utiliza la restricción armónica para mantenerse estable durante la corriente de incusión de magnetización. Los ajustes requieren datos del transformador y estudios de cortocircuito.

Seguridad contra incendios y física

El diseño de transformadores llenos de líquido puede requerir contención de aceite, separación contra incendios, supresión o drenaje según las normativas locales. Mantenga la ventilación y las holguras de seguridad alrededor de las unidades de tipo seco. Las cercas, cerraduras, señalización y barreras controlan el acceso. Las salidas de alivio de presión no deben descargarse hacia las rutas del personal.

Coordinación de protecciones

Primary and secondary breakers or fuses must tolerate energization inrush and normal overload while protecting the transformer thermal and through-fault limits. Coordinate with downstream devices so external feeder faults do not unnecessarily trip the transformer incomer. For fuse-family guidance, see our guía de fusibles para transformadores. DGA trend analysis can add condition evidence but does not replace electrical protection coordination; see our transformer DGA monitoring guide.

A transformador sumergido en aceite de 35 kV debe coordinarse con equipos de aguas arriba como Aparamenta KYN61-40.5. Proyectos empaquetados usando un subestación de nueva energía de 35 kV exigir el mismo estudio de puesta a tierra y protección a nivel de sistema.

Pruebas y puesta en marcha

Verificar relación de transformación, grupo de conexión y resistencia de devanados.
Revise el aislamiento, los pasatapas, el aceite y la continuidad de puesta a tierra.
Confirmar relaciones de TC, polaridad y puesta a tierra secundaria.
Inyectar funciones diferencial, de falla a tierra y de sobrecorriente.
Pruebe los contactos de temperatura, gas, presión y nivel de aceite.
Prueba las alarmas, el control de refrigeración y los puntos SCADA.
Desconecte cada disyuntor relevante a través de todo el circuito.

Transformer differential protection relay and trip-circuit test equipment — La puesta en marcha debe comprobar la polaridad de los TC, la lógica de los relés y toda la cadena de disparo del interruptor.

Operación segura

Transformer work requires isolation, lockout/tagout, absence-of-voltage verification, discharge, grounding and control of induced or backfeed sources. Neutral conductors and grounding resistors can remain hazardous during faults. Only qualified personnel should switch, test or maintain transformer systems. For a broader discussion of selecting diagnostic methods and recording results, see the guía de pruebas de transformadores.

Transformadores en zigzag y de puesta a tierra

Un transformador de puesta a tierra en zigzag crea un neutro para un sistema en delta o no conectado a tierra de otro modo, a la vez que presenta una alta impedancia a la corriente de secuencia positiva equilibrada. Su clasificación depende de la corriente de falla a tierra admisible y de su duración, y no únicamente del kVA normal del alimentador. Se puede añadir una resistencia de neutro para limitar la corriente de falla.

Puesta a tierra frente a conexión equipotencial y pruebas de continuidad de puesta a tierra

La puesta a tierra del sistema establece la referencia del circuito; la conexión equipotencial de los equipos conecta las partes conductoras expuestas a la ruta de retorno de fallas. Los transformadores grandes también requieren una puesta a tierra del núcleo controlada, por lo general un único punto intencional. Múltiples puestas a tierra del núcleo pueden causar corrientes circulantes y calentamiento, por lo que las pruebas de aislamiento y de corriente de puesta a tierra del núcleo respaldan la evaluación de la condición.

Referencias técnicas y lecturas adicionales

Las siguientes fuentes independientes respaldan las normas, la terminología, los cálculos y el contexto de seguridad analizados en esta guía:

norma para transformadores de potencia IEC 60076-1 — Alcance, terminología, clasificaciones, símbolos de conexión, ensayos, seguridad y requisitos generales para transformadores de potencia.
Departamento de Energía de EE. UU.: Transformadores de distribución — Definiciones oficiales, requisitos de eficiencia, procedimientos de prueba y recursos normativos para transformadores de distribución.
Requisitos de OSHA para la transmisión y distribución de energía eléctrica — Requisitos de seguridad aplicables a la construcción y al trabajo en torno a equipos de transmisión y distribución de energía eléctrica.