La barra sencilla conecta todos los circuitos a una sola barra, cada uno con su propio interruptor. Es la configuración más simple y económica, pero una falla en la barra o una falla de interruptor dejan fuera toda la subestación, y el mantenimiento de un interruptor obliga a sacar su circuito.
Qué es la configuración de barra sencilla
La barra sencilla es el arreglo más elemental de una subestación: una sola barra a la que se conectan todos los circuitos (líneas, transformadores, alimentadores), cada uno con un interruptor. En nuestro ejemplo hay dos líneas y dos transformadores colgados de la misma barra.
Cada bahía tiene, desde la barra hacia afuera:
- Seccionador de barra (89), que aísla el interruptor de la barra para mantenimiento.
- Interruptor (52), el único equipo que abre corriente de falla.
- Transformadores de corriente, abreviados CT, con núcleos separados para medida, para la protección del circuito y para la protección de barras.
- En las líneas, seccionador de línea con cuchilla de puesta a tierra, y transformador de tensión (PT) del lado de la línea.
La barra suele tener su propio PT para medida, sincronismo y supervisión de tensión.
La ubicación de los CT define las zonas de protección. En un interruptor de tanque muerto hay CT de boquilla a ambos lados del polo, y la zona de barras y la del circuito se traslapan sobre el interruptor. En un interruptor de tanque vivo con un solo CT queda una zona ciega entre el interruptor y el CT, que debe cubrirse con lógica de zona muerta (end fault). Es el mismo criterio que explicamos en la subestación convencional AIS.
Cómo opera en servicio normal
Todos los interruptores y seccionadores están cerrados y la barra reparte la potencia entre los circuitos. No hay maniobras de transferencia ni elección de barra: la operación es simple y casi no admite errores del operador, que es una de sus ventajas reales.
Qué pasa ante fallas y mantenimientos
Falla en la barra. La diferencial de barras 87B ve la suma de corrientes distinta de cero y abre todos los interruptores conectados a la barra. Toda la subestación queda sin tensión hasta que se localice y aísle la falla. Una falla en un seccionador de barra tiene el mismo efecto.
Falla en una línea. Solo abre el interruptor de esa línea (y el del extremo remoto). El resto de la subestación sigue en servicio, y el recierre de la línea opera de forma normal.
Falla de interruptor (50BF). Si el interruptor de una línea no abre ante una falla en la línea, la protección de falla de interruptor 50BF debe abrir todos los demás interruptores de la barra: se pierde la subestación completa. Si el interruptor no abre ante una falla en la barra, la falla sigue alimentada desde el otro extremo de la línea, y la 50BF debe enviar un disparo transferido al interruptor remoto para despejarla antes que su zona 2 de distancia.
Mantenimiento de un interruptor. Se abre el interruptor, luego sus seccionadores, y se pone a tierra. El circuito queda fuera de servicio durante todo el trabajo. El mantenimiento de la barra exige sacar la subestación completa.
Comparación con las configuraciones vecinas
| Aspecto | Barra sencilla | Comparación |
|---|---|---|
| Interruptores por circuito | Uno | Igual que doble barra; la doble barra con doble interruptor usa dos |
| Falla en barra | Se pierde todo | La barra seccionada pierde solo una sección |
| Mantenimiento de interruptor | Se pierde el circuito | Con barra de transferencia el circuito sigue en servicio |
| Costo y área | Los menores | Cada barra o interruptor adicional suma equipo y terreno |
| Operación | La más simple | Las demás exigen más maniobras y enclavamientos |
El primer paso para mejorarla es la barra sencilla seccionada, que divide la barra con un interruptor. Si lo que pesa es el mantenimiento de interruptores, la alternativa es la barra principal y transferencia. Para poder repartir circuitos entre dos barras se pasa a la doble barra.
Implicaciones para protección y control
- 87B con zona fija. Cada circuito pertenece siempre a la misma barra, así que las corrientes se asignan de forma estática a una sola zona y la protección no necesita réplica de seccionadores. Por eso el esquema de alta impedancia es adecuado si los CT son apropiados (igual relación, dedicados); también sirve uno de baja impedancia.
- 50BF simple. Todos los interruptores cumplen el mismo papel, así que la falla de interruptor puede resolverse con un solo relé de bloqueo para la barra y un disparo transferido por cada línea.
- Recierre. Solo las líneas aéreas recierran. El disparo de la 87B pasa normalmente por un relé de bloqueo 86 que impide el cierre hasta revisar la barra.
- Enclavamientos 89. El seccionador de barra y el de línea solo operan con el interruptor abierto, y la cuchilla de puesta a tierra solo con los seccionadores abiertos y sin tensión. La puesta a tierra de la barra exige todos los seccionadores de barra abiertos.
- Media tensión radial. En barras de distribución que solo alimentan cargas radiales, la falla en barras puede detectarse con un esquema de bloqueo entre el relé de llegada y los relés de los alimentadores (barra rápida), sin un relé 87B dedicado. Es una solución simple, pero la diferencial sigue siendo la recomendada cuando es posible.
Dónde se usa
Es habitual en subestaciones de distribución de media tensión, en plantas industriales y en subestaciones pequeñas de alta tensión con pocos circuitos, donde la continuidad del servicio se resuelve desde la red y no dentro de la subestación.
En Colombia, el Código de Conexión de la CREG no admite la barra sencilla en subestaciones nuevas del Sistema de Transmisión Nacional, salvo en subestaciones terminales de una línea radial con un solo usuario final. La misma regla exige que la configuración permita el mantenimiento de un interruptor sin perder el servicio del campo.
Pruebas en la puesta en servicio
- Enclavamientos: se recorre la matriz completa de seccionadores, cuchillas e interruptor, desde el patio y desde el controlador de bahía.
- Estabilidad de la 87B: con inyección primaria o con carga real se comprueba que la corriente diferencial sea prácticamente cero y que todas las polaridades de los CT sean coherentes.
- 50BF y matriz de disparos: cada arranque de 50BF debe abrir todos los interruptores de la barra y enviar el disparo transferido correcto.
- Pruebas extremo a extremo de las líneas, con el disparo transferido incluido. Ver pruebas end-to-end.
Le ayudamos con su subestación
En Tiza Group hacemos estudios de coordinación de protecciones y configuración remota de relés para subestaciones de media, alta y extra alta tensión, en servicio público y en industria. Si va a ampliar una barra sencilla o a revisar su esquema de 87B y 50BF, cuéntenos qué equipos tiene.
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 pasa en una barra sencilla cuando hay una falla en la barra?
La diferencial de barras 87B abre todos los interruptores conectados a la barra y la subestación completa queda sin tensión hasta que se aísle la falla. Por eso la barra sencilla es la configuración de menor confiabilidad.
¿Se puede hacer mantenimiento a un interruptor sin cortar el circuito en barra sencilla?
No. Para intervenir el interruptor hay que abrirlo, abrir sus seccionadores y poner a tierra, y su circuito queda fuera mientras dure el trabajo. Las configuraciones con transferencia o con dos interruptores por circuito resuelven ese problema.
¿La diferencial de barras de una barra sencilla necesita réplica de seccionadores?
No. Cada circuito solo puede conectarse a una barra, así que las corrientes se asignan de forma fija a una zona. Por eso un esquema de alta impedancia es adecuado si se dispone de CT apropiados.