Puesta a tierra de línea y de barra: enclavamiento

Para qué sirve la tierra y por qué se enclava

La cuchilla de puesta a tierra (57 en la nomenclatura de IEEE C37.2) conecta a la malla de tierra un tramo que ya está desenergizado, para que quien trabaje en él quede protegido ante una reenergización accidental, una tensión inducida o una descarga capacitiva. Es la cuarta de las cinco reglas de EN 50110-1: desconectar completamente, asegurar contra la reconexión, verificar la ausencia de tensión, poner a tierra y en cortocircuito, y proteger frente a partes vecinas con tensión.

El orden de esas reglas es exactamente lo que el enclavamiento traduce a lógica. Una tierra que cierra sobre un tramo energizado provoca un cortocircuito franco a tierra en el punto donde está el operador. Aun cuando la cuchilla tenga capacidad de cierre en cortocircuito (clases E1 y E2 de IEC 62271-102), esa capacidad es una reserva para el error, no una forma de operar. Las clases y la construcción del equipo están en la guía de la cuchilla de puesta a tierra; aquí se trata la lógica.

Tierra de línea

La tierra de línea (57L) aterriza el tramo entre el seccionador de línea y la salida de la bahía. Sus condiciones habituales son:

1. Seccionador de línea (89L) abierto. Es lo que separa la línea de la subestación propia. En interruptor y medio y en anillo, donde la línea depende de dos interruptores, el seccionamiento debe existir hacia ambos lados.
2. Ausencia de tensión en la línea. El seccionador propio no separa la línea del extremo remoto. La ausencia de tensión se comprueba con el transformador de tensión de línea, mediante una función de subtensión o un detector de presencia de tensión, o con un detector en el punto de trabajo.
3. Confirmación del extremo remoto. El otro extremo debe estar abierto y seccionado. En la mayoría de los sistemas esto es una coordinación operativa entre centros de control, no una señal del enclavamiento. Algunas empresas la complementan con un permiso remoto por el canal de comunicaciones.
4. Posición válida de todos los aparatos que intervienen.

La relación inversa cierra la lógica: con la 57L cerrada, el 89L no puede cerrar. Y antes de reenergizar, todas las tierras del tramo deben estar retiradas, tanto las fijas como las portátiles. Las portátiles no tienen contacto auxiliar, de modo que el enclavamiento no las ve: su control es de procedimiento.

Tensión inducida. Una línea desenergizada que corre paralela a otra en servicio puede tener tensión inducida y, con la tierra cerrada, circular corriente por ella. IEC 62271-102 clasifica las cuchillas de tierra de líneas por su capacidad de maniobrar esas corrientes (clases A y B). El umbral de tensión muerta del enclavamiento debe distinguir una línea energizada de una con tensión inducida. Si el umbral queda bajo, la tierra no se habilita nunca; si queda alto, se habilita sobre una línea con tensión.

Tierra de barra

La tierra de barra aterriza toda una barra para su mantenimiento. Su condición es simple de escribir y difícil de implementar: todos los seccionadores que conectan algo a esa barra deben estar abiertos. Eso incluye los seccionadores de barra de cada bahía, los del acople y los del seccionamiento de barras, si existen. Se suele agregar la ausencia de tensión medida por el transformador de tensión de la barra.

Como las condiciones están repartidas en todas las bahías, la tierra de barra es un enclavamiento de estación. En una subestación cableada exige recorrer contactos de cada bahía; en una numérica, que cada controlador publique la posición de sus seccionadores y que el de la tierra las reciba por GOOSE. Si una sola bahía no reporta, el permiso debe caer.

La relación inversa también es de estación: con la tierra de barra cerrada, ningún seccionador hacia esa barra debe poder cerrar. En la configuración de doble barra esto incluye a las bahías que en ese momento están en la otra barra, porque podrían intentar pasarse a la barra aterrizada.

Tierras de bahía y del interruptor

En muchas bahías hay cuchillas de tierra a ambos lados del interruptor, entre este y sus seccionadores. Permiten trabajar en el interruptor o en los transformadores de corriente. Su condición es que los seccionadores que delimitan ese tramo estén abiertos. Como el tramo queda entre seccionadores de la misma bahía, la lógica es local. Para cerrar esos seccionadores de nuevo, esas tierras deben estar abiertas.

Equipos encapsulados

En celdas de media tensión y en GIS es frecuente el seccionador de tres posiciones (cerrado, abierto y tierra), en el que el mismo mecanismo impide pasar de cerrado a tierra sin pasar por abierto. Eso resuelve la relación con su propio seccionador, pero no la ausencia de tensión ni la coordinación con otras fuentes, que siguen dependiendo de la lógica eléctrica o del procedimiento. En celdas de media tensión, IEC 62271-200 exige enclavar la cuchilla de tierra con su aparato asociado cuando su capacidad de cierre es menor que la corriente de cresta del circuito. Lo ve en detalle en el carro extraíble y enclavamientos de celdas.

Cómo se verifica

Se prueba cada condición en positivo y en negativo. En la tierra de línea se comprueba el umbral de tensión muerta con inyección en el circuito del transformador de tensión. En la de barra se niega la posición de cada seccionador de la barra, uno por uno, y se simula la pérdida del mensaje de cada bahía. Después se comprueba la relación inversa: con la tierra cerrada, ningún seccionador asociado debe aceptar el mando. Puede ver qué regla se viola en cada error en el simulador de maniobras de doble barra.

Configuramos y probamos su lógica

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Referencias

• EN 50110-1, Operation of electrical installations, 6.2 (cinco reglas para trabajos sin tensión).
• IEC 61936-1:2021, Power installations exceeding 1 kV AC, 6.2.16 (enclavamientos) y 8.4 (medidas para trabajar sin tensión).
• IEC 62271-102:2018, Alternating current disconnectors and earthing switches (clases E0, E1 y E2; clases A y B de corriente inducida).
• IEC 62271-200, AC metal-enclosed switchgear and controlgear for rated voltages above 1 kV and up to and including 52 kV.
• IEC 61850-7-4, nodos lógicos CILO y XSWI.
• IEEE C37.2, Standard for Electrical Power System Device Function Numbers.

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