Cierre por línea muerta y barra viva: modos del 25

Respuesta corta

Cuando uno de los lados del interruptor no tiene tensión, no hay sincronismo que verificar, y la función 25 permite el cierre por un modo de tensión muerta: barra viva y línea muerta, barra muerta y línea viva, o ambas muertas. Cada modo se habilita según la filosofía de la red. El riesgo está en confundir un lado muerto con uno que solo parece muerto, por un fusible de PT abierto o por una isla, y en que los dos extremos de una línea cierren a la vez por tensión muerta.

Cuando un lado no tiene tensión

La verificación de sincronismo 25 compara las tensiones a ambos lados de un interruptor abierto y solo permite cerrar si son parecidas en magnitud, frecuencia y ángulo. Pero muchos cierres se hacen con un lado sin tensión: la energización de una línea desde la subestación, el recierre del primer extremo tras una falla o la reenergización de una barra después de un apagón. En esos casos no hay sincronismo que verificar.

Para eso la función 25 tiene modos de cierre por tensión muerta. En IEEE C37.2 la función es la 25, y en IEC 61850-7-4 su nodo lógico es RSYN, que agrupa la verificación de sincronismo y los modos de energización.

Los tres modos

Barra viva y línea muerta (BV-LM). La barra tiene tensión y la línea no. El cierre energiza la línea desde la subestación. Es el modo del extremo que inicia la energización de una línea.
Barra muerta y línea viva (BM-LV). La línea tiene tensión y la barra no. El cierre energiza la barra desde la línea. Se usa para restablecer una subestación que quedó sin tensión, alimentándola desde otra.
Ambas muertas (BM-LM). Ninguno de los dos lados tiene tensión. Se usa poco, por ejemplo en arranques en negro, porque el relé no puede distinguir un lado muerto de uno sin medida.

Cada modo tiene sus umbrales: por encima del de tensión viva el lado se considera vivo, y por debajo del de tensión muerta se considera muerto. Entre ambos umbrales no se da permiso. Los umbrales suelen expresarse en porcentaje de la tensión nominal, y sus valores salen de la filosofía de la empresa y de las tensiones inducidas medidas en cada línea, no de una tabla general. Los modos se habilitan por separado, y es frecuente que un mismo interruptor tenga distintos modos para el cierre manual y para el recierre automático.

Permiso de cierre por tensión muerta

¿El circuito de tensión de ambos lados está sano, sin falla de fusible ni de mini interruptor?
- NoModos de tensión muerta bloqueados
- Sí¿Algún lado está por debajo del umbral de tensión muerta?
  - NoAmbos vivos: el cierre depende de la verificación de sincronismo
  - Sí¿El modo correspondiente (BV-LM, BM-LV o BM-LM) está habilitado para este tipo de cierre?
    - SíPermiso de cierre por tensión muerta
    - NoSin permiso

Riesgos de los modos de tensión muerta

Un lado que parece muerto. Si se abre el fusible o el mini interruptor del transformador de tensión de un lado, el relé ve tensión cero. Con el modo de tensión muerta habilitado, daría permiso de cierre aunque el lado esté energizado, y el cierre podría ser fuera de sincronismo. Por eso los modos de tensión muerta deben bloquearse con la supervisión del circuito de tensión, por contacto auxiliar del mini interruptor o por la lógica de falla de fusible del relé. La guía alarma de pérdida de potencial o falla de fusible del PT explica cómo se detecta esa condición y qué funciones conviene bloquear con ella, entre ellas los modos de tensión muerta y la subtensión 27.

Una isla. Si del otro lado quedó una isla con generación propia, por ejemplo una planta solar o una cogeneración que no se desconectó, el lado no está muerto: tiene tensión con otra frecuencia y otro ángulo. El modo de tensión muerta no lo habilita, pero sí la verificación de sincronismo si las diferencias quedan dentro de las ventanas por casualidad. En redes con generación distribuida, la protección anti-isla de la planta y la coordinación de tiempos con el recierre son las que evitan ese caso.

Tensión inducida. Una línea desenergizada en paralelo con otra en servicio puede tener una tensión inducida mayor que el umbral de tensión muerta. El relé la ve como viva y no da permiso. El umbral debe ajustarse por encima de esa tensión, sin llegar a confundir una línea energizada con una muerta.

Coordinación con el recierre 79

En una línea con recierre automático 79 en ambos extremos, los dos interruptores abren ante la falla. Si los dos intentaran recerrar en modo de línea muerta, podrían cerrar casi a la vez, cada uno sobre una línea que cree muerta, y el segundo en cerrar ya no tendría verificación de sincronismo. La solución habitual es asignar papeles:

Extremo líder. Recierra primero con modo de barra viva y línea muerta. Si la falla persiste, solo este extremo cierra sobre ella y dispara de nuevo.
Extremo seguidor. No tiene habilitado el modo de línea muerta para el recierre. Espera a ver tensión en la línea y cierra con verificación de sincronismo.

La elección del líder depende de la red. Es frecuente elegir el extremo más alejado de la generación, para que un cierre sobre falla no someta a los generadores a un segundo cortocircuito cercano, o el extremo con la fuente más robusta. Cuando la línea termina en una planta de generación, la planta suele ser el seguidor. Si el recierre no se da como se espera, la guía el recierre no recierra recorre las causas habituales, entre ellas un modo de tensión muerta mal habilitado.

Dónde se ajusta y cómo se prueba

Los modos y umbrales se ajustan en el relé de línea o en el controlador de bahía, según dónde resida la función 25 en cada diseño. La selección de la tensión de referencia en configuraciones de doble barra, interruptor y medio o anillo añade otra capa, porque el lado de barra debe medirse en la barra a la que el interruptor va a cerrar.

En la puesta en servicio, con inyección secundaria, se prueba cada modo habilitado y cada modo deshabilitado, los umbrales de tensión viva y muerta, el bloqueo por falla de fusible y la coordinación entre extremos líder y seguidor, idealmente con una prueba de extremo a extremo.

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Guías relacionadas

Referencias

IEEE C37.2, Standard for Electrical Power System Device Function Numbers, funciones 25 y 79.
IEEE C37.104-2022, Guide for Automatic Reclosing on AC Distribution and Transmission Lines.
IEC 61850-7-4, nodo lógico RSYN.
J. L. Blackburn y T. J. Domin, Protective Relaying: Principles and Applications.

Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre cerrar por línea muerta y cerrar por sincronismo?

En el cierre por sincronismo los dos lados tienen tensión y el relé verifica que la diferencia de magnitud, frecuencia y ángulo esté dentro de sus ventanas. En el cierre por línea muerta solo un lado tiene tensión, de modo que no hay nada que sincronizar; el relé verifica que el otro lado esté por debajo del umbral de tensión muerta y que el modo esté habilitado.

¿Por qué no se habilita el cierre con barra y línea muertas?

Porque con ambos lados sin tensión el relé no tiene forma de saber si un lado está muerto de verdad o si la medida falta por un fusible abierto. Se habilita solo donde hace falta, como en el arranque en negro de una subestación, y normalmente bajo mando manual supervisado.

¿Por qué un fusible abierto del PT puede provocar un mal cierre?

Porque el relé ve tensión cero en ese lado y puede interpretarlo como lado muerto. Si el modo de tensión muerta está habilitado, da permiso de cierre aunque el lado tenga tensión real, con un posible cierre fuera de sincronismo. Por eso los modos de tensión muerta se bloquean con la supervisión del circuito de tensión.