Bloques de prueba y aislamiento de una bahía para pruebas

Respuesta corta

Probar una protección en una subestación en servicio exige aislarla primero: abrir sus disparos, cortocircuitar y separar sus CT, separar sus tensiones y cortar las señales que envía a otras bahías, al extremo remoto y al centro de control. Los bloques de prueba físicos hacen la parte cableada en un orden seguro; en subestaciones IEC 61850, el modo de prueba y la simulación hacen la parte de los mensajes. El riesgo mayor está al restituir.

Por qué hay que aislar una bahía antes de probarla

Una protección en servicio no está sola. Además de disparar su propio interruptor, arranca la falla de interruptor 50BF, que a su vez dispara toda una barra; envía disparos transferidos o permisos al extremo remoto de la línea; bloquea o desbloquea esquemas de otras bahías; y publica eventos al centro de control. Inyectar corriente en esa protección sin aislarla puede abrir la bahía, la barra completa o la línea en el otro extremo.

El aislamiento tiene dos objetivos: que la prueba no produzca maniobras reales y que el relé reciba solo las magnitudes del equipo de prueba, sin las del sistema.

Qué se aísla

Disparos y cierres hacia el interruptor propio.
Arranques de la 50BF hacia la protección de barras o la lógica de falla de interruptor, y la recepción de disparos de la 50BF de otras bahías.
Disparos transferidos y canales de teleprotección hacia el extremo remoto.
Señales hacia otras bahías: bloqueos de protección de barras por enclavamiento inverso, arranques de la 87B, permisos de enclavamiento.
Circuitos de corriente: los secundarios de los CT se cortocircuitan del lado del CT antes de separarlos del relé. Un secundario de CT abierto con carga produce tensiones peligrosas.
Circuitos de tensión: se separan del lado del PT para que la inyección no se devuelva al secundario del transformador de tensión.
Señales al centro de control: se informa al operador o se marcan como prueba, para que los eventos no se interpreten como reales.

Bloques de prueba físicos

En un tablero de control y protección cableado, los circuitos de cada relé pasan por un bloque de prueba (test switch o test block). Hay dos familias de diseño muy extendidas, que se citan solo como ejemplo:

Bloques con clavija de prueba, como la familia COMBITEST RTXP de Hitachi Energy. Al insertar la clavija, el bloque abre los circuitos de disparo, cortocircuita los CT antes de que se abran las tensiones y deja los bornes del relé disponibles para la inyección, en ese orden y de forma mecánica.
Bloques de cuchillas individuales, como la familia FT de ABB. Cada circuito tiene su cuchilla; las de corriente tienen un cortocircuito que se cierra antes de abrir el circuito, de modo que el CT nunca queda abierto. El orden de apertura lo sigue el técnico.

En los dos casos, el bloque permite además insertar instrumentos para medir corriente en servicio sin abrir el circuito.

Aislamiento virtual en IEC 61850

En una subestación con IEC 61850, muchas señales entre bahías no son cables sino mensajes GOOSE. Un bloque de prueba físico no las corta. Para eso existen los mecanismos de prueba de la propia norma:

Modo de prueba del relé o de una función: la función se pone en prueba y sus salidas se marcan con calidad de prueba. Los suscriptores que no están en prueba no las usan.
Prueba con salidas bloqueadas: la función opera y publica, pero no actúa sobre sus salidas físicas.
Simulación: el relé acepta mensajes simulados por el equipo de prueba en lugar de los reales, lo que permite probar sin desconectar la red.

El resultado depende de que todos los equipos implementen estos modos de forma coherente y de que los suscriptores estén configurados para tratar la calidad de prueba. Los fallos típicos de esa configuración se describen en GOOSE que no llega o llega tarde. En las subestaciones digitales con bus de proceso, el aislamiento de corrientes y tensiones también es virtual, porque llegan como valores muestreados.

Cómo se combina en la práctica

Aislamiento de una bahía para una prueba en servicio

01Plan de aislamientoLista de cada disparo, arranque, canal y mensaje que sale de la bahía
02CoordinaciónAviso al centro de control y al extremo remoto
03AislamientoBloques de prueba, modo de prueba y bloqueos de canal, punto por punto en el registro
04PruebaInyección y verificación con el relé aislado
05RestituciónPunto por punto contra el registro, con verificación final

El plan de aislamiento es propio de cada bahía y de cada subestación. Sale de los planos y de la configuración de comunicaciones, y debe estar actualizado: una señal agregada en una ampliación y no incluida en el plan es la que dispara la barra durante la prueba.

Riesgos al restituir

La restitución es la parte más peligrosa, porque un error deja la protección en servicio pero ciega o muda:

CT que quedó cortocircuitado: el relé no ve la corriente y no dispara ante una falla real.
Cuchilla o clavija de disparo que quedó abierta: el relé opera, pero el interruptor no abre. Es una de las causas que se revisan en la protección no disparó ante una falla.
Relé que quedó en modo prueba: sus mensajes se ignoran.
Canal de teleprotección bloqueado: la línea despeja con tiempos de zona 2.
Arranque de 50BF aislado: si el interruptor falla, nadie lo respalda.

Por eso la restitución se hace contra el registro de aislamiento, punto por punto, y se termina con una verificación: medida de corriente en servicio por el bloque de prueba, estado de cada disparo, modo del relé y alarmas en el centro de control.

Cómo se documenta

El informe de la prueba debe incluir el plan de aislamiento, el registro de restitución y la verificación final, además de los resultados de la inyección. Lo que conviene pedir en ese informe se resume en qué pedir en un informe de pruebas de protecciones.

Le ayudamos con sus pruebas en servicio

En Tiza Group hacemos inyección secundaria y pruebas de protecciones en subestaciones en servicio, con plan de aislamiento, registro de restitución y verificación final, en media, alta y extra alta tensión y en industria.

Guías relacionadas

Referencias

IEC 61850-7-4, Compatible logical node classes and data object classes (comportamiento y modo de los nodos lógicos, simulación).
IEC 61850-8-1, Specific communication service mapping (SCSM) – Mappings to MMS and to ISO/IEC 8802-3.
IEC 60255-1, Measuring relays and protection equipment – Part 1: Common requirements.
Hitachi Energy, COMBIFLEX test switches RTXP 8, 18 and 24, documentación del producto.
ABB, Type FT-1 Flexitest switch, documentación del producto.

Preguntas frecuentes

¿Qué hace un bloque de prueba al insertar la clavija?

Depende del modelo, pero los bloques de prueba de protecciones están diseñados para hacer la secuencia segura de forma mecánica: primero abren los circuitos de disparo, luego cortocircuitan los secundarios de corriente antes de separarlos del relé y después separan las tensiones. Así el relé queda disponible para la inyección sin abrir nunca un CT con carga.

¿Basta con poner el relé en modo prueba en una subestación IEC 61850?

No siempre. El modo de prueba cambia cómo el relé y sus suscriptores tratan los mensajes, pero las salidas cableadas, las corrientes y las tensiones siguen conectadas si no se aíslan físicamente. Además, los suscriptores deben estar configurados para ignorar los mensajes marcados como prueba. El aislamiento completo combina las dos cosas según el diseño de la subestación.

¿Qué es lo que más se olvida al restituir una bahía?

Las señales que no se ven en la bahía: el arranque de la 50BF hacia la protección de barras, los disparos transferidos al extremo remoto, el bloqueo de un esquema de enclavamiento inverso o un relé que quedó en modo prueba. Por eso el aislamiento se registra punto por punto y se restituye contra ese registro.