Celdas de media tensión: partes, funciones y pruebas

Qué son las celdas de media tensión

Las celdas de media tensión, también llamadas switchgear o tableros de media tensión, son conjuntos de aparamenta bajo envolvente metálica puesta a tierra. Cada celda contiene los equipos de un circuito: interruptor o interruptor-seccionador, seccionador o carro extraíble, cuchilla de puesta a tierra, transformadores de corriente y tensión, y el relé de protección con su control. Varias celdas unidas por un juego de barras forman el tablero.

IEC 62271-200 cubre la aparamenta bajo envolvente metálica de corriente alterna de más de 1 kV y hasta 52 kV. En Norteamérica se usa la serie IEEE C37.20.

Partes principales

• Compartimento de barras, con las barras principales que unen todas las celdas.
• Compartimento del aparato de maniobra: interruptor de vacío en carro extraíble o fijo, interruptor-seccionador, o contactor con fusibles para motores.
• Compartimento de cables, con las terminaciones, los transformadores de corriente, la cuchilla de puesta a tierra y, a veces, los pararrayos.
• Compartimento de baja tensión, con relés, medidores, borneras y mandos.
• Ductos de alivio que conducen los gases calientes de un arco interno lejos del operador.
• Enclavamientos mecánicos entre interruptor, carro, cuchilla de tierra y puertas.
• Indicadores de presencia de tensión de tipo capacitivo.

Cómo funciona

La celda separa los equipos en compartimentos para que una falla o un trabajo en uno no afecte a los demás. IEC 62271-200 clasifica las celdas con tres conceptos:

• Pérdida de continuidad de servicio (LSC): qué queda en servicio cuando se abre un compartimento. LSC1 obliga a desenergizar todo el tablero; LSC2 permite abrir un compartimento con las barras energizadas, con variantes LSC2A y LSC2B.
• Clase de tabiques: PM, con tabiques metálicos puestos a tierra, o PI, con tabiques aislantes.
• Clasificación de arco interno (IAC): accesibilidad (A para personal autorizado, B para público), lados ensayados (F frontal, L lateral, R posterior), corriente y duración del arco.

Los enclavamientos imponen el orden de las maniobras: no se puede retirar el carro con el interruptor cerrado, ni cerrar la cuchilla de tierra con el carro en servicio, ni abrir la puerta de cables sin la tierra cerrada.

Para seleccionar una celda se definen, entre otros, la tensión asignada y su nivel de aislamiento, la corriente asignada de las barras y de cada circuito, la corriente de cortocircuito de corta duración y su tiempo, la clasificación de arco interno y las condiciones del sitio: altitud, temperatura y humedad. En Colombia, además, la instalación debe cumplir el RETIE.

Tipos

• Celdas aisladas en aire (AIS) con interruptor extraíble, comunes en subestaciones de distribución e industria; en Norteamérica, el tipo metal-clad de IEEE C37.20.2.
• Celdas aisladas en gas (GIS de media tensión), más compactas y menos sensibles al ambiente, con SF6 o con alternativas sin SF6.
• Unidades compactas en anillo (RMU) para redes de distribución subterránea; vea las pruebas de una RMU.
• Celdas de distribución primaria y secundaria, según la corriente nominal y la capacidad de cortocircuito.
• Industria: centros de control de motores de media tensión con contactores de vacío y fusibles.
• Plantas solares: celdas de los centros de inversores y celdas de llegada en la subestación de conexión.

Protecciones asociadas

• Sobrecorriente de fases y tierra 50/51 y 50N/51N, en casi todos los alimentadores.
• Direccional 67 y 67N en redes malladas o con generación.
• Subtensión 27, sobretensión 59 y frecuencia 81 para deslastre de carga y para plantas de generación.
• Sobrecarga térmica 49, secuencia negativa 46 y diferencial 87M en motores.
• Detección de arco por luz y corriente, que despeja un arco interno en pocos milisegundos y reduce el daño.
• Diferencial de barras o esquemas de bloqueo lógico entre la llegada y los alimentadores.

Pruebas en la puesta en servicio y el mantenimiento

• Tensión aplicada a frecuencia industrial o VLF del tablero y de los cables; vea la prueba VLF en cables y celdas.
• Resistencia de aislamiento antes y después de la prueba de tensión.
• Resistencia de contactos del circuito principal y de las uniones de barras.
• Interruptor: tiempos, resistencia de contactos e integridad del vacío según el fabricante.
• Transformadores de corriente y tensión: relación, polaridad y excitación.
• Relés: inyección secundaria de cada función y disparo real del interruptor.
• Enclavamientos mecánicos y eléctricos, y maniobra del carro.
• Torque de uniones apernadas.
• Motores alimentados desde la celda: vea qué se mide en un motor de media tensión y por qué.
• Mantenimiento predictivo: termografía a través de ventanas infrarrojas, y descargas parciales por tensión transitoria a tierra (TEV) y ultrasonido. Vea qué detecta la termografía infrarroja.

Fallas comunes

• Terminaciones de cable mal ejecutadas, la causa más frecuente de falla en celdas.
• Humedad y condensación que producen descargas superficiales y arborescencias.
• Uniones apernadas flojas que calientan.
• Mecanismos de inserción del carro desajustados, con contactos de enchufe que no entran completos.
• Ferrorresonancia en transformadores de tensión con neutro aislado.
• Enclavamientos puenteados o dañados.
• Relés sin probar desde la puesta en servicio, con ajustes que ya no corresponden a la red.

Pruebas y puesta en servicio con Tiza Group

En Tiza Group probamos y ponemos en servicio celdas de media tensión en subestaciones, industria y plantas solares: pruebas de aislamiento, interruptores, transformadores de medida y protecciones. Escríbanos y le proponemos un plan de pruebas.

Referencias

• IEC 62271-1, Equipos de alta tensión: especificaciones comunes.
• IEC 62271-100, Interruptores automáticos de corriente alterna.
• IEC 62271-200, Aparamenta bajo envolvente metálica de 1 kV a 52 kV.
• IEEE C37.20.2, Tableros metal-clad.
• IEEE 400.2, Pruebas de cables con muy baja frecuencia (VLF).
• IEC 60270, Medición de descargas parciales.

Preguntas frecuentes