Bobina de bloqueo y onda portadora en AT y EAT: cómo funcionan

Qué es y dónde está

La onda portadora (PLC, por power line carrier) usa los conductores de una línea de alta o extra alta tensión como medio de comunicación entre dos subestaciones. Transmite voz, datos y, sobre todo, órdenes de teleprotección. Para que funcione, la señal de alta frecuencia debe quedarse en la línea y no escaparse hacia el barraje de la subestación. Eso lo hace la bobina de bloqueo, también llamada trampa de onda o line trap.

La bobina va en serie con la fase de la línea, a la entrada de la bahía. El punto de acople, normalmente un transformador de tensión capacitivo (CVT) o un condensador de acople, queda del lado de la línea; la trampa queda entre ese punto y el barraje. IEC 60353 cubre las trampas de onda para la banda de 30 a 500 kHz, y en Norteamérica IEEE C93.3 cubre la misma banda.

Partes principales

• Bobina principal: inductor de núcleo de aire, seco, que conduce toda la corriente de la línea y soporta sus corrientes de cortocircuito.
• Dispositivo de sintonía: condensadores, inductores y, si se requiere, una resistencia de amortiguamiento, montados dentro de la bobina en paralelo con ella.
• Dispositivo de protección: un pararrayos en paralelo con el dispositivo de sintonía, que lo protege de las sobretensiones transitorias.
• Montaje: sobre el CVT, sobre aisladores de pedestal o suspendida del pórtico.
• Equipo de acople: CVT o condensador de acople, unidad de acople con bobina de drenaje y cuchilla de puesta a tierra, cable coaxial y terminal de onda portadora en la sala de control.

Cómo funciona

A 50 o 60 Hz, la bobina principal es una inductancia pequeña en serie con la línea: su caída de tensión es despreciable y la corriente de carga pasa sin problema. El dispositivo de sintonía, en paralelo con ella, forma un circuito resonante paralelo. En la banda de la portadora, ese circuito presenta una impedancia alta; la norma de producto fija la impedancia o la resistencia de bloqueo mínima en esa banda. La señal de alta frecuencia encuentra un camino muy difícil hacia el barraje y sigue por la línea.

Del lado del acople ocurre lo contrario. El condensador del CVT presenta una impedancia muy alta a 50 o 60 Hz y baja en la banda de la portadora. La unidad de acople adapta la impedancia del cable coaxial a la de la línea, y su bobina de drenaje lleva a tierra la pequeña corriente de frecuencia industrial que atraviesa el condensador, para que el terminal no quede expuesto a la tensión de la red.

La secuencia de una orden de teleprotección es esta:

El acople puede ser fase-tierra o entre dos fases. Los equipos de teleprotección se especifican por su tiempo de transmisión, su seguridad y su obediencia, según IEC 60834-1.

Variantes y diferencias por nivel de tensión

• Sintonía: de una frecuencia, de dos frecuencias o de banda ancha, fija o ajustable en campo dentro de subbandas.
• Alta tensión: la trampa se dimensiona para la corriente de la línea y su cortocircuito; puede ir sobre el CVT, sobre aisladores o suspendida.
• Extra alta tensión: corrientes nominales y de cortocircuito más altas y bobinas más grandes; los fabricantes ofrecen trampas hasta 765 u 800 kV. El acople usa el transformador de tensión capacitivo de la línea.
• Terminales: analógicos o digitales; IEC 62488-3 cubre los digitales y híbridos entre 16 kHz y 1 MHz.

La tendencia actual es llevar la teleprotección por fibra óptica, que tiene más ancho de banda y no depende del estado de la línea. La onda portadora sigue en servicio como canal principal en muchas líneas y como respaldo en otras.

Características asignadas y placa

Según el fabricante y la norma, la placa de la bobina indica la inductancia asignada, la corriente continua asignada, las corrientes de cortocircuito térmica y dinámica, la banda de bloqueo con su impedancia o resistencia mínima, y, en las trampas suspendidas, la tracción admisible. El dispositivo de sintonía lleva su propia placa con la banda y los datos de aislamiento.

Integración con protección y control

La trampa no tiene relé; es parte del canal. La lógica de teleprotección vive en el relé de línea: en IEC 61850, la función de esquema se modela con PSCH y la interfaz de teleprotección con ITPC; el disparo final pasa por PTRC al XCBR del interruptor de la línea. El terminal de onda portadora vigila la señal de guarda y da alarma si se pierde, y esa alarma debe llegar al sistema de control.

Pruebas de puesta en servicio y mantenimiento

• Inspección: conexiones de los terminales, fijación del dispositivo de sintonía, amarres de fibra de vidrio y nidos de aves.
• Inductancia de la bobina y medición de los componentes del dispositivo de sintonía, comparadas con el informe de fábrica; un fabricante recomienda medir la bobina a 100 Hz o 100 kHz y los componentes a 1 kHz.
• Impedancia de bloqueo en función de la frecuencia, para confirmar la sintonía.
• Canal: atenuación de extremo a extremo, nivel de señal y relación señal-ruido.
• Teleprotección: tiempos de transmisión y pruebas extremo a extremo con ambos relés.

Por seguridad, mantenga el dispositivo de sintonía en cortocircuito mientras lo manipula: el campo de la bobina puede cargarlo.

Fallas comunes y qué revisar primero

• Desintonía por un componente fallado o un pararrayos de sintonía dañado tras una descarga.
• Atenuación variable que coincide con maniobras en el barraje: síntoma típico de trampa desintonizada.
• Conexiones flojas que calientan (termografía).
• Unidad de acople dañada o cuchilla de tierra olvidada cerrada.
• Pérdida de guarda por el terminal, el cable coaxial o la sintonía.

Ante una falla de canal, revise primero las alarmas y niveles de los dos terminales; luego, la unidad de acople y la sintonía de la trampa.

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Referencias

• IEC 60353, Trampas de onda para redes de corriente alterna.
• IEEE C93.3, Trampas de onda para onda portadora (30 kHz a 500 kHz).
• IEC 60481, Dispositivos de acople para sistemas de onda portadora.
• IEC 60358-1, Condensadores de acople y divisores capacitivos.
• IEC 62488-3, Sistemas de onda portadora digitales e híbridos para empresas eléctricas.
• IEC 60834-1, Equipos de teleprotección: características de funcionamiento.
• IEC 61850-7-4, Clases de nodos lógicos compatibles (PSCH, ITPC).

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