Anillo abierto de media tensión: operación, fallas y RMU

Qué es la configuración en anillo abierto de media tensión

Es un lazo de cable de media tensión que sale de la subestación principal por un alimentador, pasa por varias subestaciones de distribución y regresa por otro alimentador. En cada subestación, una celda de anillo (ring main unit, RMU) tiene dos seccionadores bajo carga, uno hacia cada lado del lazo, y una función de protección para su transformador. En algún punto del lazo un seccionador queda normalmente abierto. En la literatura norteamericana se le llama loop primary o lazo primario; Siemens lo describe como open ring.

El Vocabulario Electrotécnico Internacional (605-01-19) define la ring substation como la de barra en lazo cerrado con solo seccionadores en serie dentro del lazo; es el principio de cada celda de anillo. No debe confundirse con la configuración en anillo de alta tensión, que tiene interruptores en el lazo.

En el diagrama de esta serie de configuraciones de subestación, el anillo sale del Alimentador A y vuelve por el Alimentador B, que pueden salir de las dos secciones de una barra sencilla seccionada o de dos subestaciones. En el camino hay dos RMU, cada una con su transformador y su carga, y el punto abierto entre ellas.

Cómo opera en servicio normal

El anillo funciona como dos radiales: el Alimentador A alimenta las subestaciones hasta el punto abierto y el Alimentador B las del otro lado. Los interruptores con sobrecorriente de fases y tierra están solo en la cabecera de cada alimentador. Los enclavamientos o los procedimientos impiden cerrar el punto abierto con las dos fuentes conectadas si el diseño no admite el paralelo.

Qué pasa ante fallas y mantenimientos

• Falla en un tramo de cable. Abre el interruptor de cabecera de ese lado y se pierden las subestaciones hasta el punto abierto. Con indicadores de paso de falla en las RMU se ubica el tramo, se abren los seccionadores de sus dos extremos y se cierra el interruptor de cabecera y el punto abierto. Todas las subestaciones vuelven, salvo que la falla esté dentro de una de ellas.
• Falla en un transformador. Abre su fusible o su interruptor en la RMU; el anillo no se entera.
• Falla en la barra de cabecera. Si los dos extremos salen de secciones distintas, se cierra el punto abierto y el anillo entero pasa al otro alimentador.
• Falla de interruptor (50BF). Si el interruptor de cabecera no abre, abre la llegada de su sección de barra.
• Mantenimiento. Un tramo de cable o una RMU se aíslan moviendo el punto abierto, sin dejar subestaciones sin servicio, salvo la que se interviene.

El anillo cerrado

Se puede operar el anillo cerrado, sin punto abierto, para que una falla de cable no interrumpa a nadie. Siemens señala que eso exige interruptores en todas las celdas del anillo y una protección selectiva por tramo, como diferencial de línea o protección direccional. Cuesta bastante más que el anillo abierto.

Confiabilidad, flexibilidad, costo y área

Frente al sistema radial, una falla de cable deja de significar horas sin servicio: el tiempo de corte es el de ubicar y aislar el tramo. Frente al primario selectivo, usa menos cable porque las subestaciones comparten el lazo, pero ubicar la falla requiere maniobras en varias subestaciones. Siemens advierte que las maniobras distribuidas complican la operación frente a una red radial. No cubre la falla de un transformador: para eso se combina con un secundario selectivo en las cargas críticas.

Implicaciones para protección y control

• Coordinación en ambos sentidos. Como el punto abierto puede moverse, la sobrecorriente de cabecera debe proteger todo el anillo desde cualquiera de los dos lados, y los fusibles de los transformadores deben coordinar con ella en ambas condiciones.
• Protección del transformador en la RMU. Con seccionador-fusible (combinación de la IEC 62271-105) o con interruptor y relé autoalimentado, según la potencia y la coordinación.
• Indicadores de paso de falla. Son los que permiten ubicar el tramo; deben estar ajustados para la falla a tierra según la conexión a tierra del sistema.
• Automatización. Con motores en los seccionadores, indicadores comunicados y una unidad de control, la reconfiguración puede hacerse en forma remota o automática, incluso con lógica de autorrecuperación.
• Cierre del punto abierto. Si las dos fuentes no están en la misma barra, cerrar el anillo con ambas conectadas puede crear corrientes de circulación; se verifica antes con el estudio o se maniobra en transición abierta.

Uso típico

Es la estructura habitual de redes subterráneas urbanas de media tensión y de plantas industriales, campus y parques con varias subestaciones de distribución. Ver también celdas de media tensión y las pruebas de la unidad de anillo principal.

Pruebas en puesta en servicio

• Pruebas de cables, incluidas las de tensión aplicada, antes de cerrar el anillo.
• Pruebas de las RMU: seccionadores, fusibles o interruptores, enclavamientos y puesta a tierra.
• Relés de cabecera y de RMU con inyección secundaria, con el punto abierto en cada posición prevista.
• Indicadores de falla y, si existe, la lógica de reconfiguración automática.

Le ayudamos con su anillo de media tensión

El anillo funciona bien cuando la coordinación sirve desde ambos lados y la reconfiguración está probada. En Tiza Group hacemos el estudio de coordinación de protecciones y la configuración remota de relés para plantas industriales y subestaciones de media, alta y extra alta tensión.

Referencias

• IEC 60050-605: Vocabulario Electrotécnico Internacional, subestaciones (605-01-19).
• IEC 62271-200: aparamenta bajo envolvente metálica de corriente alterna de más de 1 kV hasta 52 kV.
• IEC 62271-103: interruptores-seccionadores de más de 1 kV hasta 52 kV.
• IEC 62271-105: combinaciones interruptor-seccionador y fusibles.
• IEEE Std 141 (Red Book): práctica recomendada de distribución eléctrica en plantas industriales.
• Siemens, Totally Integrated Power: Planning of Electric Power Distribution – Technical Principles (anillo abierto y cerrado).

Preguntas frecuentes