El deslastre de carga por subtensión (UVLS) desconecta bloques de carga en escalones cuando la tensión de una zona de la red se mantiene baja durante varios segundos, señal de que la demanda de potencia reactiva supera lo que la red puede entregar. Su objetivo es evitar el colapso de tensión. A diferencia del deslastre por frecuencia, actúa sobre la zona afectada y debe distinguir una subtensión sostenida de un hueco causado por una falla.
Por qué la subtensión sostenida exige deslastrar carga
La tensión de una zona de la red se sostiene con potencia reactiva. Cuando la demanda de reactiva supera la que las fuentes y las líneas pueden entregar, por ejemplo tras la pérdida de una línea o de un generador en una zona muy cargada, la tensión empieza a bajar. Si nada lo detiene, el proceso se realimenta: los motores de inducción absorben más reactiva a tensión reducida, los cambiadores de tomas de los transformadores de distribución suben la tensión del lado de la carga y restituyen su consumo, y la red de transmisión cae aún más. El resultado puede ser un colapso de tensión en segundos o minutos.
El deslastre de carga por subtensión (UVLS, undervoltage load shedding) es el último recurso automático: desconecta bloques de carga en la zona afectada para que la demanda vuelva a estar dentro de lo que la red puede sostener.
Diferencia con el deslastre por frecuencia
| Deslastre por baja frecuencia | Deslastre por subtensión | |
|---|---|---|
| Qué indica | Déficit de potencia activa en todo el sistema | Déficit de potencia reactiva en una zona |
| Alcance | Global: la frecuencia es la misma en todo el sistema | Local: la tensión varía de una barra a otra |
| Velocidad | Escalones en fracciones de segundo | Escalones de segundos, para separar los huecos por falla |
| Dónde se deslastra | Repartido en todo el sistema | En la zona que pierde la tensión |
El esquema por frecuencia, y cómo se organiza en Colombia, se explica en deslastre de carga por baja frecuencia. En una planta con generación propia, el deslastre responde a otra lógica, descrita en deslastre de cargas en planta.
Cómo se arma un esquema UVLS
Un esquema típico tiene varios escalones. Cada uno combina un umbral de tensión, una temporización y un bloque de carga:
- Los primeros escalones actúan con tensiones moderadamente bajas y temporizaciones largas, para no deslastrar por una caída que la red podría corregir sola.
- Los siguientes actúan con tensiones más bajas y temporizaciones más cortas, porque el colapso está más cerca.
- Las temporizaciones deben ser siempre mayores que el tiempo de despeje de las fallas, incluido el de las protecciones de respaldo.
El elemento de medida es una subtensión 27 instalada en la barra de la subestación, que dispara los interruptores de los alimentadores asignados a cada escalón. Los umbrales, tiempos y bloques salen de un estudio de estabilidad de tensión sobre el sistema real; no hay valores universales.
Hay dos arquitecturas:
- Descentralizada: cada subestación mide su propia tensión y deslastra sus alimentadores. Es simple y robusta.
- Centralizada: un controlador recibe la tensión de varias barras y decide qué cargas desconectar en toda la zona. Permite criterios más selectivos, a cambio de depender de las comunicaciones.
Bloqueos y supervisiones
- ¿La tensión está por debajo del umbral del escalón en las tres fases?
- Sí¿Se mantuvo durante la temporización del escalón?
- Sí¿Hay falla del circuito de tensión o una falla en curso detectada por sobrecorriente?
- SíBloqueado: no deslastra
- NoDispara los alimentadores del escalón
- NoNo dispara: fue un hueco
- NoNo dispara
- Tres fases: exigir subtensión en las tres fases evita disparar por fallas asimétricas, que hunden solo una o dos.
- Falla del circuito de tensión: un fusible del PT abierto parece una subtensión. El esquema debe bloquearse, como se explica en alarma de pérdida de potencial.
- Falla en curso: algunos esquemas se bloquean mientras la sobrecorriente detecta una falla, para no deslastrar durante el hueco.
- Recuperación lenta de la tensión tras una falla: con mucha carga de motores, la tensión puede tardar varios segundos en recuperarse después de que la falla se despeja. Es justamente uno de los casos que el UVLS debe atender, por lo que el bloqueo por sobrecorriente debe liberarse cuando la falla se despeja.
Reposición
Las cargas deslastradas no vuelven solas. La reposición es manual o con autorización del operador del sistema, porque reconectar sin haber restituido la reactiva puede repetir el colapso. Si la subestación tiene una lógica de reposición automática o un recierre automático, los alimentadores deslastrados deben quedar excluidos.
Marco normativo
En Norteamérica, la norma NERC PRC-010 establece un marco para el diseño, la evaluación y la operación de los programas UVLS, con obligaciones para los planeadores y para las empresas que poseen el equipo. En otros países, el operador del sistema define si se exige un esquema por subtensión, en qué zonas y con qué criterios. Cuando no lo exige, una empresa o una planta puede tener su propio esquema local para proteger su red.
Qué falla en la práctica
- Deslastre durante huecos por temporizaciones más cortas que el despeje de fallas en respaldo.
- Disparo por falla del PT sin bloqueo.
- Escalones que no actúan porque se exige un umbral que la tensión nunca alcanza antes del colapso.
- Bloques de carga equivocados: alimentadores reasignados sin actualizar el esquema, o cargas esenciales incluidas por error.
- Reposición automática de alimentadores deslastrados.
Cómo se prueba
En términos generales, con inyección secundaria se verifica cada escalón: umbral en las tres fases, temporización, disparo de los alimentadores asignados, bloqueo por falla del circuito de tensión y por sobrecorriente, y la exclusión de la reposición automática. Las pruebas periódicas y los registros de cada operación forman parte del mantenimiento del esquema.
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Referencias
- NERC PRC-010-2, Undervoltage Load Shedding.
- IEEE C37.2, Standard for Electrical Power System Device Function Numbers, Acronyms, and Contact Designations (función 27).
- IEC 61850-7-4, Compatible logical node classes and data object classes (PTUV, PTRC).
- P. Kundur, Power System Stability and Control, McGraw-Hill, capítulo de estabilidad de tensión.
Preguntas frecuentes
¿Por qué no basta con el deslastre por baja frecuencia?
Porque la frecuencia es la misma en todo el sistema interconectado y responde al balance de potencia activa, mientras que la tensión es local y responde al balance de reactiva. Una zona puede sufrir un colapso de tensión con la frecuencia normal. El deslastre por subtensión actúa justo donde está el problema.
¿Cómo distingue el esquema un colapso de tensión de un hueco por falla?
Por el tiempo y por la supervisión. Un hueco por falla dura lo que tardan las protecciones en despejarla, normalmente fracciones de segundo; la subtensión que precede a un colapso se sostiene durante segundos. Además, el esquema suele exigir subtensión en las tres fases y bloquearse ante una falla del circuito de tensión o durante una falla detectada por sobrecorriente.
¿Quién define los escalones y los ajustes de un esquema UVLS?
Los define el planeador o el operador de la red a partir de estudios de estabilidad de tensión. En Norteamérica, la norma NERC PRC-010 establece el marco para el diseño, la evaluación y la operación de los programas UVLS. En cada país el operador del sistema define si se exige y con qué criterios.