Configuración triple barra: operación, fallas y protección

Qué es la configuración triple barra

El Vocabulario Electrotécnico Internacional (IEC 60050-605, término 605-01-18) define la subestación de triple barra como aquella en la que las líneas y los transformadores se conectan a tres barras por medio de selectores. Cada circuito tiene un interruptor, sus transformadores de corriente (CT), un seccionador de salida y tres seccionadores selectores, uno hacia cada barra. Las barras se unen entre sí con acoples: un acople por par de barras, o un acople con selectores que puede unir cualquier par.

Es la extensión natural de la doble barra: la lógica de operación y de protección es la misma, con una barra más. En el diagrama de esta serie de configuraciones de subestación, la Línea 1 y el Transformador 1 van a la barra 1, la Línea 2 y el Transformador 2 a la barra 2, y la barra 3 queda como reserva.

Cómo opera en servicio normal

Hay dos formas de uso:

• Barra de reserva. Dos barras llevan los circuitos y la tercera queda disponible. La misma norma (605-02-04) llama barra de reserva a la que se usa solo en condiciones anormales y anota que suele estar menos equipada que las principales.
• Tres nodos activos. Los circuitos se reparten en las tres barras, con los acoples abiertos o cerrados según el estudio de flujo y cortocircuito, para separar fuentes o limitar la corriente de falla.

El cambio de barra de un circuito se hace en caliente como en doble barra: con el acople entre las dos barras cerrado, se cierra el selector de la barra nueva y se abre el de la anterior.

Qué pasa ante fallas y mantenimientos

• Falla en una barra. La 87B abre los circuitos conectados a esa barra y los acoples que la unen a las otras. Las otras dos barras siguen en servicio.
• Falla en una línea. Abre el interruptor de la línea y el del extremo remoto.
• Falla de interruptor (50BF). La 50BF dispara la barra donde está conectado el circuito en ese momento, y el extremo remoto con disparo transferido si es una línea. La falla de un acople saca las dos barras que une.
• Mantenimiento de un interruptor de circuito. El circuito sale de servicio, igual que en doble barra, salvo que exista by-pass o transferencia.
• Mantenimiento de una barra. Sus circuitos pasan a otra barra y se trabaja sin cortes; las otras dos siguen con la flexibilidad de una doble barra.

Confiabilidad, flexibilidad, costo y área

La triple barra da más flexibilidad de operación que la doble barra: se puede mantener una barra y seguir teniendo dos, o separar la subestación en tres nodos. No mejora lo que pasa ante la falla o el mantenimiento de un interruptor de circuito, que es la debilidad de todas las configuraciones de un interruptor por circuito.

El costo y el área crecen: un selector más por circuito, más acoples, una barra más y más enclavamientos. Por eso es poco común. Para limitar lo que se pierde ante una falla en barras, muchas empresas prefieren la doble barra seccionada; para mantener interruptores sin cortar, el interruptor y medio o la doble barra con transferencia. En Colombia, la tabla de configuraciones de unidades constructivas del STN de la CREG no incluye la triple barra.

Implicaciones para protección y control

• 87B con réplica de seccionadores. Cada barra es una zona; la protección decide qué circuitos pertenecen a cada zona leyendo los contactos auxiliares de tres selectores por circuito. Con más selectores hay más combinaciones y más riesgo de una réplica errada. Una zona de verificación que no depende de la réplica da seguridad adicional.
• Cambio de barra. Mientras un circuito tiene dos selectores cerrados, las dos barras quedan unidas por él y la 87B debe tratarlas como una sola zona.
• Acoples. Cada acople tiene sus CT, su lógica de zona muerta si los CT están de un solo lado y su verificación de sincronismo 25 entre las barras que une.
• 50BF y tensiones. La matriz de la 50BF y la selección de la tensión de barra para cada circuito siguen la réplica, igual que en doble barra.
• Enclavamientos 89. Un selector solo cierra si el circuito está abierto o si las dos barras implicadas están unidas por su acople; nunca dos selectores cerrados hacia barras separadas. La lógica vive en el controlador de bahía.

Uso típico

Se encuentra en algunas subestaciones grandes de alta y extra alta tensión, donde el operador quiere más nodos de operación o una barra de reserva. Su uso depende de la práctica de cada empresa. La guía de la subestación convencional AIS resume los criterios para elegir el arreglo.

Pruebas en puesta en servicio

• Relación, polaridad y excitación de los CT de circuitos y acoples.
• 87B con inyección secundaria para cada zona, recorriendo las posiciones válidas de la réplica de seccionadores, incluido el cambio de barra.
• Matriz de 50BF con cada circuito en cada barra y disparo transferido probado de extremo a extremo.
• Selección de tensiones para la 25 y para las protecciones que usan tensión de barra.
• Enclavamientos completos en el patio, en el controlador de bahía y desde el centro de control.

Le ayudamos con su triple barra

Con tres barras, la réplica de seccionadores es el corazón de la protección. En Tiza Group hacemos el estudio de coordinación de protecciones y la configuración remota de relés para subestaciones de alta y extra alta tensión, en servicio público y en industria.

Referencias

• IEC 60050-605: Vocabulario Electrotécnico Internacional, subestaciones (605-01-18, triple barra; 605-02-04, barra de reserva).
• IEEE C37.234: guía de aplicación de protecciones a barras de sistemas de potencia.
• IEEE C37.119: guía de protección de falla de interruptor.
• CREG, Resolución Única del sector eléctrico, art. 3.14.3.2.1 (configuraciones de unidades constructivas).
• CIGRE, Technical Brochure 161: General guidelines for the design of outdoor AC substations.

Preguntas frecuentes