Configuración en T o derivación: operación y protecciones

Qué es la configuración en T o derivación

En la configuración en T, una carga, un transformador o un tramo de línea se conecta a una línea existente en un punto intermedio, entre sus dos subestaciones, sin interruptores que seccionen la línea en ese punto. En el diagrama unifilar la línea es el travesaño de la T y la derivación es el trazo vertical. En inglés se habla de tapped line o tap.

En la derivación suele haber, de la línea hacia la carga:

• Un seccionador de derivación, a veces con cuchilla de tierra, para aislarla sin cortar la línea.
• Un elemento de corte del transformador: interruptor, interruptor-seccionador o fusibles, según el nivel de tensión y la potencia.
• El transformador derivado, con sus transformadores de corriente (CT) en el interruptor o en los bujes.

Si la derivación tiene generación o se conecta a otra red, deja de ser una carga derivada y pasa a ser una línea de tres terminales, con protección en cada extremo. Si la derivación es solo carga sin interruptor ni CT, los relés de los extremos no miden su corriente.

Con dos líneas y dos transformadores, el diagrama de esta serie muestra cada transformador derivado de una línea distinta, con su seccionador y su interruptor de alta.

Cómo opera en servicio normal

La línea queda cerrada entre sus dos subestaciones y la derivación toma su carga del punto de conexión. Los relés de los extremos miden la corriente de la línea, pero la de la derivación solo aparece como diferencia entre lo que entra por un extremo y lo que sale por el otro.

Qué pasa ante fallas y mantenimientos

• Falla en la línea. Abren los interruptores de los dos extremos y la derivación se queda sin alimentación, aunque la falla esté lejos de ella. Si la carga tiene motores o generación, hay que desconectarla antes del recierre.
• Falla en el transformador derivado con interruptor propio. Su protección abre el interruptor de la derivación y la línea sigue en servicio, siempre que la protección de línea no opere primero.
• Falla en el transformador sin interruptor. La protección del transformador debe enviar disparo directo transferido a los dos extremos, y sale toda la línea.
• Falla de interruptor (50BF). Si no abre el interruptor de la derivación, el respaldo es abrir la línea: disparo transferido a los dos extremos o, sin canal, despeje por las zonas de respaldo de los extremos con más tiempo.
• Mantenimiento. El interruptor de la derivación se mantiene con el transformador fuera de servicio. Cualquier mantenimiento de la línea, o de los interruptores de sus extremos sin barra de transferencia, deja la derivación sin servicio.

Confiabilidad, flexibilidad, costo y área

Es la configuración más barata y la de menor área, porque no necesita interruptores en la línea. A cambio, la derivación depende por completo de la línea, y la línea queda expuesta a las fallas de la derivación. Frente a una barra sencilla con entrada y salida de línea, pierde la posibilidad de seccionar la línea en ese punto. Cuando la carga crece, el paso habitual es convertir la derivación en una subestación de entrada y salida, por ejemplo en H o en anillo.

Implicaciones para protección y control

• Distancia. El aporte o la toma de la derivación cambia la impedancia aparente que ven los extremos y modifica el alcance de las zonas de la protección de distancia 21. Un transformador derivado con estrella aterrizada en alta aporta corriente de secuencia cero en fallas a tierra, que no miden los relés y altera las caídas de tensión de secuencia cero; el factor de compensación de tierra debe revisarse con cuidado.
• Diferencial de línea 87L sin medida en la derivación. La corriente de carga de la derivación, las fallas del lado de baja del transformador, su corriente de magnetización al energizar y la secuencia cero aportada por su estrella aterrizada aparecen como corriente diferencial falsa. Se compensan con ajustes de arranque y pendiente más altos, supervisión por distancia o por elementos de tierra, o con señales desde la derivación, todo a costa de sensibilidad y velocidad.
• Disparo transferido. Cuando la falla del transformador o del interruptor de la derivación debe abrir la línea, se necesita canal de comunicaciones desde la derivación hacia los dos extremos.
• Recierre (79). El tiempo muerto debe ser mayor que el tiempo en que se desconecta la carga o la generación de la derivación; si la derivación tiene generación, necesita su protección anti-isla.
• Enclavamientos 89. El seccionador de derivación opera sin carga, con el interruptor de la derivación abierto, y su cuchilla de tierra solo con el seccionador abierto y sin tensión del lado del transformador.

Uso típico y regulación en Colombia

Se usa en distribución y subtransmisión para alimentar cargas industriales o rurales sin construir una subestación de maniobra, y como conexión temporal mientras se construye la definitiva.

En Colombia, la Resolución CREG 060 de 2019 modificó el Código de Conexión para establecer que, por confiabilidad y seguridad de la operación del SIN y del STN, no se permiten conexiones en T de ningún tipo de usuario al STN. Antes, la regulación prohibía las conexiones permanentes y el CNO podía autorizar conexiones transitorias. En los sistemas de distribución, según un concepto de la CREG, el Reglamento de Distribución no las prohíbe expresamente, pero toda conexión debe cumplir las normas técnicas y ser aprobada por el operador de red. Verifique siempre el texto vigente, porque el tema ha tenido solicitudes de ajuste.

Pruebas en puesta en servicio

• Pruebas extremo a extremo de la línea con la derivación simulada: carga, falla en baja tensión del transformador y falla a tierra externa.
• Disparo transferido desde la derivación hacia los dos extremos.
• Energización del transformador derivado con la línea en servicio, verificando que la 87L y la distancia no operen por la corriente de magnetización.
• Protecciones del transformador, interruptor de la derivación y enclavamientos del seccionador.

Ver pruebas extremo a extremo e inyección secundaria.

Le ayudamos con su derivación

Una derivación cambia los ajustes de los relés de los dos extremos de la línea, no solo los de la carga. En Tiza Group hacemos el estudio de coordinación de protecciones y la configuración remota de relés para líneas y subestaciones de media, alta y extra alta tensión, en servicio público y en industria.

Referencias

• IEEE C37.113: guía de aplicación de protecciones a líneas de transmisión (incluye líneas de más de dos terminales).
• IEEE C37.119: guía de protección de falla de interruptor.
• IEEE C37.104: guía de recierre automático de interruptores en líneas de transmisión y distribución.
• IEEE C37.91: guía de protección de transformadores de potencia.
• IEC 61936-1: instalaciones eléctricas de potencia de más de 1 kV en corriente alterna.
• CREG, Resolución 025 de 1995 (Código de Redes, Código de Conexión), modificada por la Resolución CREG 060 de 2019, y Resolución CREG 070 de 1998 (Reglamento de Distribución).
• B. Kasztenny, I. Voloh, M. Adamiak, J. Zeek, Application of Current Differential Protection to Tapped Transmission Lines, GE Power Management.

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