La barra sencilla seccionada divide la barra en dos secciones unidas por un interruptor de seccionamiento. Una falla en barras saca solo la sección afectada, de modo que, si las fuentes y cargas están bien repartidas, se pierde en promedio la mitad de la subestación. A cambio, la protección de barras necesita dos zonas y un buen manejo de los CT del interruptor de seccionamiento.
Qué es la configuración de barra sencilla seccionada
Es una barra sencilla partida en dos secciones (A y B) unidas por un interruptor de seccionamiento, con un seccionador a cada lado para aislarlo. Cada circuito sigue teniendo un solo interruptor y solo puede conectarse a su sección.
En nuestro ejemplo, la línea 1 y el transformador 1 van a la sección A, y la línea 2 y el transformador 2 a la sección B. Repartir así las fuentes y las cargas es la clave: cada sección puede seguir operando sola si la otra sale.
Cada bahía tiene seccionador de barra, interruptor, transformadores de corriente (CT) y, en las líneas, seccionador de línea con cuchilla de puesta a tierra y transformador de tensión (PT). El interruptor de seccionamiento lleva sus propios CT, y su disposición define cómo se comporta la protección en la frontera entre secciones. Cada sección necesita su propio PT si se quiere medir tensión, verificar sincronismo o supervisar la protección con cada sección separada.
Cómo opera en servicio normal
Hay dos formas de operarla:
- Seccionamiento cerrado: las dos secciones trabajan en paralelo y los transformadores comparten carga. El nivel de cortocircuito es mayor.
- Seccionamiento abierto: cada sección es independiente y el nivel de cortocircuito baja. Si se pierde la fuente de una sección, el interruptor de seccionamiento puede cerrarse, de forma manual o con un esquema de transferencia automática, para alimentarla desde la otra.
Si las dos secciones pueden quedar alimentadas desde fuentes distintas, el cierre del seccionamiento debe supervisarse con verificación de sincronismo 25.
Qué pasa ante fallas y mantenimientos
Falla en barras. La zona 87B de la sección fallada abre los interruptores de esa sección y el de seccionamiento. La otra sección sigue en servicio. Con las fuentes y cargas repartidas por igual, en promedio se interrumpe la mitad de la subestación.
Falla entre los CT del seccionamiento. Con CT a ambos lados del interruptor y zonas traslapadas, la falla queda dentro de las dos zonas: disparan ambas secciones y se pierde todo, aunque la falla se despeja rápido. Con zonas no traslapadas, un relé numérico puede abrir primero el seccionamiento, retirar sus corrientes de las zonas y disparar solo la sección que siga desbalanceada. Con un solo CT, una falla entre el interruptor y el CT se despeja tarde, con la falla de interruptor del seccionamiento, y además se pierde toda la subestación.
Falla en una línea. Solo abre el interruptor de la línea.
Falla de interruptor (50BF). Si falla el interruptor de una línea, la 50BF abre los demás interruptores de su sección y el de seccionamiento; la otra sección sigue. Si el interruptor no abre ante una falla en su sección, se envía disparo transferido al extremo remoto. Si falla el propio interruptor de seccionamiento ante una falla en la sección A, la 50BF debe abrir también la sección B: se pierde todo.
Mantenimiento. El mantenimiento de un interruptor de circuito saca ese circuito, igual que en barra sencilla. El de una sección saca solo sus circuitos. El del interruptor de seccionamiento obliga a operar las secciones separadas.
Comparación con las configuraciones vecinas
- Frente a barra sencilla: suma un interruptor, dos seccionadores y CT; el costo y el área crecen poco y la falla en barras ya no saca toda la subestación.
- Frente a barra principal y transferencia: la seccionada no resuelve el mantenimiento de interruptores; la de transferencia sí, pero tiene una sola barra principal.
- Frente a doble barra: en barra seccionada cada circuito queda fijo en su sección. La doble barra permite pasar circuitos de una barra a otra, a cambio de seccionadores, réplica de seccionadores y más maniobras.
Implicaciones para protección y control
- Dos zonas 87B estáticas. Cada circuito pertenece siempre a la misma sección, así que no se necesita réplica de seccionadores. Un esquema de alta impedancia sirve con CT adecuados; uno de baja impedancia permite asignar los CT del seccionamiento por ajuste. Así lo trata la diferencial de barras 87B.
- CT del seccionamiento. Conviene un CT a cada lado del interruptor para traslapar zonas. Con un solo CT hay que aceptar la zona ciega o cubrirla con una lógica de zona muerta que use el estado del interruptor.
- 50BF selectiva. La matriz de disparos ya no es única: el interruptor de seccionamiento dispara las dos secciones, y cada circuito solo la suya.
- Recierre. Solo en líneas aéreas, y bloqueado por el disparo de 87B o de 50BF a través del relé de bloqueo 86.
- Enclavamientos 89. Los seccionadores del seccionamiento operan solo con su interruptor abierto; la puesta a tierra de una sección exige abiertos todos sus seccionadores de barra y los del seccionamiento de ese lado.
Dónde se usa
Es común en subestaciones de distribución de media tensión con dos transformadores, en plantas industriales con cargas críticas repartidas en dos semibarras y en subestaciones de alta tensión con pocos circuitos.
En Colombia, el Código de Conexión de la CREG exige incluir seccionamiento de barras en las configuraciones de subestaciones nuevas del Sistema de Transmisión Nacional que tengan seis o más circuitos.
Pruebas en la puesta en servicio
- Frontera de zonas: inyectando a través de los CT del seccionamiento se verifica que cada zona 87B vea la corriente con la polaridad correcta y quede estable.
- Estabilidad con carga: con el seccionamiento cerrado y carga circulando, la corriente diferencial de las dos zonas y de la zona de chequeo, si existe, debe ser prácticamente cero.
- Matriz de 50BF: la falla del seccionamiento abre ambas secciones; la de un circuito, solo su sección.
- Enclavamientos y transferencia automática, si existe, con inyección secundaria y maniobras reales.
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Referencias
- IEEE C37.234: guía de aplicación de relés de protección a barras de sistemas de potencia.
- IEC 61850-7-4: nodos lógicos compatibles (XCBR, XSWI, CILO).
- C. Martin y otros, Bus Protection Considerations for Various Bus Types, Western Protective Relay Conference, 2013.
- CREG, Resolución 025 de 1995, Código de Conexión, recogido en la resolución única de regulación del sector eléctrico.
- J. D. McDonald (ed.), Electric Power Substations Engineering, CRC Press, capítulo sobre configuraciones de barras en subestaciones AIS.
- CIGRE, Technical Brochure 585, Circuit Configuration Optimization.
Preguntas frecuentes
¿Qué ventaja tiene seccionar una barra sencilla?
Ante una falla en barras solo se abre la sección afectada y el interruptor de seccionamiento; la otra sección sigue en servicio. También permite hacer mantenimiento a una sección mientras la otra opera.
¿Qué pasa si la falla queda entre el interruptor de seccionamiento y su CT?
Depende de cómo estén los CT. Con CT a ambos lados y zonas traslapadas, disparan las dos secciones. Con un solo CT, la falla queda en una zona ciega y solo se despeja con la falla de interruptor o con una lógica de zona muerta, con más demora.
¿Se puede usar un seccionador en lugar del interruptor de seccionamiento?
Sí, es una variante más económica. Pero ante una falla en barras dispara toda la barra; después se abre el seccionador y se restablece la sección sana con una maniobra, así que la interrupción es más larga.