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Enclavamientos main-tie-main: secundario selectivo

Enclavamientos main-tie-main del secundario selectivo: dos de tres interruptores cerrados, llaves o lógica eléctrica, transferencia y paralelo momentáneo.

Por Shadai García, ingeniero electricista, fundador y CEO de Tiza Group. Revisado por el equipo de ingeniería de Tiza Group · .

T152P189P1T257BT52P289P2cargas sección 1cargas sección 252ECerrar 52P1152E abierto257BT de T1 abiertao bien:352P2 abierto457BT de T1 abiertaCILO.EnaClsverdaderoverdaderofalsoorden: cerrar 52E · bloqueadaorden: abrir 52P1 · ejecutadaorden: cerrar 52E · ejecutadaorden: cerrar 52P1 · bloqueadaorden: abrir 52E · ejecutadaorden: cerrar 52P1 · ejecutadados llaves para tres cerradurasIEC 61850XCBRXSWICILOCSWIXSWI© tizagrp.comT152P189P1T257BT52P289P2cargas sección 1cargas sección 252ECerrar 52P1152E abierto257BT de T1 abiertao bien:352P2 abierto457BT de T1 abiertaCILO.EnaClsverdaderoverdaderofalsoorden: cerrar 52E · bloqueadaorden: abrir 52P1 · ejecutadaorden: cerrar 52E · ejecutadaorden: cerrar 52P1 · bloqueadaorden: abrir 52E · ejecutadaorden: cerrar 52P1 · ejecutadados llaves para tres cerradurasIEC 61850XCBRXSWICILOCSWIXSWI© tizagrp.com
Enclavamientos en secundario selectivo: principal, enlace y principal. Ubicación en el sistema, principio de funcionamiento e IEC 61850. Ilustrativo: los valores reales salen de la placa y del manual del fabricante.
Respuesta corta

El enclavamiento main-tie-main deja cerrados como máximo dos de los tres interruptores: los dos principales con el enlace abierto, o un principal y el enlace. Se resuelve con llaves, con un enclavamiento mecánico entre interruptores o con lógica eléctrica en los relés. Sobre él se monta la transferencia automática, que debe bloquearse por falla en barra, y, si el diseño lo admite, un paralelo momentáneo con verificación de sincronismo y límite de tiempo.

Los enclavamientos main-tie-main son la lógica del arreglo principal-enlace-principal. En la configuración secundario selectivo cada transformador alimenta su sección del tablero por su interruptor principal (52P1 y 52P2), y un interruptor de enlace (52E), normalmente abierto, une las dos secciones. La regla que define todo el esquema es simple: como máximo dos de los tres interruptores cerrados.

Es un arreglo de media y de baja tensión, muy común en industria, y su lógica es tan importante como la de una subestación de alta tensión: protege los equipos del tablero de un nivel de cortocircuito para el que no fueron diseñados.

La regla de dos de tres

EstadoPrincipal 1EnlacePrincipal 2Uso
Normalcerradoabiertocerradocada transformador con su sección
Transformador 1 fueraabiertocerradocerradoel transformador 2 alimenta las dos secciones
Transformador 2 fueracerradocerradoabiertoel transformador 1 alimenta las dos secciones
Prohibidocerradocerradocerradoparalelo de transformadores

En nuestro simulador de secundario selectivo la lógica es: cada principal cierra solo si el enlace o el otro principal están abiertos, y con la tierra de los bornes de baja de su transformador abierta; el enlace cierra solo si uno de los dos principales está abierto.

La tabla completa de esta configuración, con las ecuaciones CILO y la lista de casos de prueba, se puede generar con nuestra herramienta gratuita de tabla de enclavamientos.

Tres formas de implementarla

  • Llaves de enclavamiento. Cada interruptor lleva una cerradura, con menos llaves en circulación que interruptores, de modo que el que se queda sin llave no puede cerrar. Es la solución clásica de baja tensión y no depende de ninguna tensión auxiliar.
  • Enclavamiento mecánico por cables o varillas entre los interruptores, ofrecido por los fabricantes de interruptores de baja tensión para este arreglo: permite cerrar dos cualesquiera de los tres.
  • Lógica eléctrica en los relés o en un controlador: contactos auxiliares de cada interruptor en el circuito de cierre de los otros, o la misma condición por GOOSE. Es la única que permite la transferencia automática.

Las dos primeras impiden el paralelo aunque falle el control, pero obligan a maniobrar a mano. Un tablero puede combinar una de ellas con la lógica eléctrica.

Transferencia automática

Con lógica eléctrica, el esquema puede transferir solo: si se pierde la tensión de una sección, abre su principal y cierra el enlace. La transferencia tiene sus propios permisivos:

¿Puede cerrar el enlace la transferencia automática?
  • ¿El principal de la sección afectada está abierto?
    • NoEsperar su apertura: con él cerrado habría tres interruptores cerrados
    • Sí¿El principal abrió por sobrecorriente o por una falla en la barra?
      • SíBloqueado: el enlace cerraría sobre la falla
      • No¿La tensión residual de la sección ya decayó o está en fase con la fuente sana?
        • SíCierre del enlace
        • NoEsperar: los motores todavía generan tensión desfasada

El bloqueo por falla suele hacerse con un relé de bloqueo 86 que la sobrecorriente del principal activa y que se repone a mano. El criterio de tensión residual protege los motores, que siguen girando después del corte y generan una tensión que se desfasa de la fuente sana. Vea transferencia automática de fuentes.

La retransferencia, cuando vuelve la fuente perdida, puede ser manual o automática. Si es automática y se quiere sin corte, pasa por un paralelo.

Paralelo momentáneo o transición cerrada

En la transición cerrada se cierra el tercer interruptor con las dos fuentes vivas y en sincronismo, y enseguida se abre el que sale. Durante ese instante, la regla de dos de tres se rompe a propósito, y el enclavamiento debe permitirlo solo bajo condiciones:

  • verificación de sincronismo entre las dos secciones;
  • límite de tiempo del paralelo y una protección que abra un interruptor si se prolonga;
  • un estudio de cortocircuito que confirme que los equipos soportan la suma de los dos transformadores en ese instante.

Si el tablero tiene llaves o enclavamiento mecánico de dos de tres, la transición cerrada no es posible sin cambiar ese enclavamiento. Vea transferencia abierta frente a cerrada.

Seccionamiento y puesta a tierra

En un tablero de baja tensión, el seccionamiento lo da la posición extraída del interruptor principal y la puesta a tierra se hace con equipos portátiles. Para trabajar en un transformador hay que separarlo por los dos lados: en media tensión, por su seccionador; en baja, por el principal extraído. El enlace puede devolver tensión a la sección del transformador, y el principal abierto no es un seccionamiento.

Qué es de bahía y qué es de estación

En un main-tie-main no hay bahías independientes: la condición de cada interruptor depende de los otros dos, así que toda la lógica es de conjunto. Con lógica cableada, cada interruptor lleva en su circuito de cierre contactos auxiliares de los otros dos. Con relés de protección que también hacen el control de cada celda, las posiciones se comparten por mensajes entre relés o por cableado, y el permiso de cierre de cada uno se calcula en su propio relé. La transferencia automática necesita además la tensión de las dos secciones y el estado de falla de cada principal, así que suele concentrarse en uno de los relés o en un controlador dedicado. Si el tablero tiene más de dos secciones, como un main-tie-tie-main, el principio es el mismo pero el número de combinaciones permitidas crece y conviene escribirlas en una tabla antes de programarlas.

Errores típicos

  • Enlace sin condición de principales. Se habilita el cierre por mando para «probar» y se ponen en paralelo los transformadores.
  • Transferencia sin bloqueo por falla. El enlace cierra sobre una barra fallada y la falla saca también la otra sección.
  • Cierre rápido sobre motores. La transferencia cierra antes de que decaiga la tensión residual.
  • Llaves duplicadas. Una llave extra en circulación anula el enclavamiento.
  • Transición cerrada sin límite de tiempo.

Cómo se prueba

Se prueba cada combinación de los tres interruptores, intentando cerrar el tercero desde cada mando. Después, la transferencia con pérdida de cada fuente, con falla simulada en cada barra y con carga de motores, y la retransferencia. Si hay llaves, se verifica que el número de llaves en circulación sea el del diseño.

Le ayudamos con su lógica

En Tiza Group hacemos la puesta en servicio y la configuración de control, protecciones y comunicaciones de tableros main-tie-main: enclavamientos, transferencia automática, bloqueos y pruebas, en industria y en subestaciones. Puede practicar las maniobras en el simulador de secundario selectivo.

Guías relacionadas

Referencias

  • IEEE Std 141 (Red Book): distribución eléctrica en plantas industriales.
  • IEEE Std 242 (Buff Book): protección y coordinación de sistemas industriales y comerciales.
  • ANSI/NEMA C50.41: motores de inducción para centrales (transferencia y recierre de barras de motores).
  • Schneider Electric, preguntas frecuentes «How do key interlocks work?» (FA337357).
  • Schneider Electric, guía de usuario MasterPact MTZ, enclavamiento mecánico para principal-enlace-principal.
  • IEC 61850-7-4: nodos lógicos CILO y CSWI.

Preguntas frecuentes

¿Por qué no se pueden cerrar los dos principales y el enlace a la vez?

Porque los dos transformadores quedarían en paralelo. La corriente de cortocircuito en el tablero sube, del orden del doble con dos transformadores iguales, y puede superar la capacidad de los interruptores y de las barras. Además, una falla en un transformador la alimentaría también el otro a través del enlace.

¿Qué es mejor, el enclavamiento con llaves o el eléctrico?

Cumplen funciones distintas. Las llaves y los enclavamientos mecánicos no dependen de la tensión auxiliar ni de un relé, pero no permiten una transferencia automática. La lógica eléctrica sí la permite, pero depende de que los contactos y el relé funcionen. Un tablero puede combinar los dos: mecánico como respaldo, eléctrico para la automatización.

¿Se puede hacer la transferencia sin corte en un main-tie-main?

Solo con transición cerrada: se cierra el enlace con las dos fuentes vivas y sincronizadas, y enseguida se abre el principal que sale. Durante ese instante hay tres interruptores cerrados, así que el diseño, el nivel de cortocircuito y el enclavamiento deben preverlo, con un límite de tiempo y una protección que abra si el paralelo se prolonga.

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