A des tensions plus élevées, de grands auto-transformateurs sont utilisés pour interconnecter les systèmes 400kV-500kV avec les systèmes 230kV-275kV ou 120kV-145kV (les valeurs exactes dépendent du pays considéré).
Les enroulements HT et MT d'un autotransformateur sont connectés ensemble contrairement aux autres transformateurs. Il en résulte que l'enroulement MT (enroulement commun) est partagé entre les réseaux MT et HT. Il en résulte un transformateur plus petit et moins coûteux que si les enroulements étaient séparés comme dans un transformateur conventionnel à deux enroulements. Cela n'est toutefois avantageux que si l'on utilise des rapports de tension relativement proches. Un enroulement tertiaire séparé raccordé en triangle peut être prévu pour la suppression des harmoniques ou pour l'alimentation des charges locales à des tensions inférieures.
Ces auto-transformateurs sont généralement plus complexes que les transformateurs élévateurs de générateur et leur conception diélectrique est plus difficile. Leur performance en court-circuit doit également être soigneusement analysée au stade de la conception, car ils sont connectés à des systèmes de grande taille avec des capacités de défaut de court-circuit élevées capables d'assurer l'alimentation en courant de défaut pendant un court-circuit sur le système externe.
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