La corriente de oposición de fases asignada de un interruptor de generador es el 50 % de la componente de ca de su corriente de corte asignada del lado sistema, con tensión de recuperación igual a la asignada. La norma la basa en un ángulo de 90°, aclara que la mayoría de los interruptores cierran pero no interrumpen en oposición plena y exige evitar la sincronización incorrecta.
Respuesta corta
Se llama oposición de fases a la condición en que el generador y la red están desfasados cuando el interruptor opera. IEC/IEEE 62271-37-013, edición 2015, define para el interruptor de generador una corriente de oposición de fases asignada igual al 50 % de la componente de ca de su corriente de corte asignada del lado sistema. La norma deja claro que la mayoría de estos interruptores cierran en esa condición, pero no interrumpen en oposición plena, y que el daño al generador debe evitarse impidiendo la sincronización incorrecta.
Qué es la oposición de fases
El apartado 3.1.104 define las condiciones de oposición de fases como condiciones anormales de pérdida o falta de sincronismo entre las partes del sistema a ambos lados del interruptor. En el instante de operar, el ángulo entre los fasores de las tensiones generadas a cada lado supera el valor normal.
Según el apartado 6.106.1, ese ángulo puede llegar a 180°, y la corriente resultante depende de él: alcanza su máximo con 180°, que es la oposición plena de fases.
Qué corriente se asigna
El apartado 4.104 define la corriente de oposición de fases asignada para cerrar y abrir como la mayor corriente de oposición que el interruptor debe poder establecer e interrumpir con las condiciones de uso prescritas. Esa corriente se busca en un circuito con tensión de recuperación a frecuencia industrial igual a la tensión asignada del interruptor y con la tensión transitoria de recuperación del apartado 4.105. El valor eficaz asignado es el 50 % del valor eficaz de la componente de ca de la corriente de corte asignada del lado sistema.
El apartado 6.106.2 agrega dos precisiones. La capacidad se especifica con el máximo valor de la tensión de recuperación de oposición de fases para el primer polo que despeja, que define de forma implícita el ángulo máximo. Si el interruptor tiene una capacidad asignada de oposición de fases, esa capacidad se basa en un ángulo de 90° a tensión asignada.
Para los ensayos, el neutro del generador se considera no puesto a tierra de forma efectiva. La tensión de recuperación del primer polo que despeja es √2 × 1,5 × Ur / √3 = 1,22 Ur, que corresponde a un ángulo de 90° (apartado 6.106.3).
| Aspecto | Qué fija la norma |
|---|---|
| Corriente asignada | 50 % de la componente de ca de la corriente de corte asignada del lado sistema |
| Ángulo en que se basa | 90° a tensión asignada |
| Tensión de recuperación a frecuencia industrial | Igual a la tensión asignada del interruptor |
| Neutro del generador en el ensayo | No puesto a tierra de forma efectiva; recuperación del primer polo de 1,22 Ur |
| Secuencia de operación | La normalizada, salvo que el fabricante asigne intervalos más cortos |
Cerrar sí, interrumpir no siempre
El apartado 6.106.1 hace una aclaración práctica: la mayoría de los interruptores de generador se espera que cierren, pero no que interrumpan, en condiciones de oposición plena de fases. Solo los interruptores con plena capacidad de interrupción, es decir, para despejar cortocircuitos de cualquiera de los dos lados, pueden tener una capacidad asignada de oposición de fases.
Cuando el usuario especifica capacidad de oposición plena, puede requerirse un interruptor especial, con capacidad de interrupción que a menudo excede la de cortocircuito asignada. Se consideran:
- una tensión de recuperación a frecuencia industrial igual a Ur, con la tensión transitoria de recuperación calculada para el primer polo que despeja;
- una corriente de oposición de fases de magnitud intermedia entre la corriente de cortocircuito del lado sistema y la del lado generador, cuyo valor se calcula para cada instalación.
Por qué la sincronización sigue siendo necesaria
El mismo apartado señala un riesgo que el interruptor no resuelve. Si la suma de las reactancias de cortocircuito del transformador y de la red, del lado del transformador, es menor que la reactancia de cortocircuito del generador, la corriente de oposición plena superaría la corriente subtransitoria que resulta de un cortocircuito en bornes del generador. La sobrecarga electrodinámica en los devanados del generador debe prevenirse con medidas adecuadas, como evitar la sincronización incorrecta.
Por eso el interruptor asegura su capacidad asignada, pero no sustituye al proceso de sincronización. La guía sobre la sincronización de generadores explica cómo se comprueban tensión, frecuencia y ángulo antes de cerrar, y la de generador en paralelo con la red trata la operación en paralelo.
- Operación: Generador a velocidad y tensión nominales. Antes de cerrar
- Operación: ¿Tensión, frecuencia y ángulo dentro de límites? Sí: continúa; No: vuelve al paso 1.
- Interruptor: Cierre del interruptor de generador. Con mando de sincronización
- Interruptor: Generador en paralelo con la red. Sin oposición de fases
Secuencia de operación
El apartado 4.106.1 fija la secuencia normalizada del interruptor de generador: CO – 30 min – CO, sin retardo intencional entre cierre y apertura. Para la corriente de oposición de fases, el apartado 4.106.4 mantiene esa secuencia salvo que el fabricante asigne intervalos más cortos.
Tensión transitoria de recuperación
La tensión transitoria de recuperación para corriente de oposición de fases se da en la Tabla 6 de la norma, en función de la potencia del generador. La tensión transitoria se compone de dos parámetros, el valor pico uc y el tiempo t3, que la norma define con una representación de dos parámetros (apartado 4.105.1). El apartado 6.106.6 pide que la tensión transitoria prospectiva del circuito de ensayo cumpla esos valores.
Qué especificar
- Si el proyecto necesita capacidad de oposición de fases asignada, y no solo que el interruptor cierre en esa condición.
- La corriente de corte del lado sistema, porque de ella sale el 50 %.
- La potencia del generador, para fijar la tensión transitoria de recuperación aplicable.
- El esquema de sincronización y los enclavamientos que evitan el cierre fuera de sincronismo.
- La secuencia de operación y los intervalos entre maniobras que asigna el fabricante.
Las clases del interruptor de generador se explican en interruptor de generador: clases G1 y G2. La oposición de fases de un interruptor de potencia general se trata en maniobra en oposición de fases.
El mapa de normas para pruebas a equipos primarios ubica esta parte entre las demás de IEC 62271.
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Referencias
- IEC/IEEE 62271-37-013, High-voltage switchgear and controlgear - Part 37-013: Alternating-current generator circuit-breakers, edición 2015, apartados 3.1.104, 4.104, 4.105, 4.106 y 6.106.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la corriente de oposición de fases asignada de un interruptor de generador?
Es el 50 % del valor eficaz de la componente de ca de la corriente de corte asignada del lado sistema (apartado 4.104). La tensión de recuperación a frecuencia industrial es igual a la asignada del interruptor, con la tensión transitoria de recuperación del apartado 4.105.
¿Un interruptor de generador debe poder interrumpir en oposición plena de fases?
No necesariamente. La norma indica que la mayoría de los interruptores de generador se espera que cierren, pero no que interrumpan, en oposición plena de fases. Solo los que tienen capacidad plena de interrupción en ambos lados pueden tener una capacidad asignada de oposición de fases, que se basa en un ángulo de 90° a tensión asignada.
¿Qué evita el daño al generador por una sincronización incorrecta?
La norma indica que la sobrecarga electrodinámica en los devanados del generador debe prevenirse con medidas adecuadas, como evitar la sincronización incorrecta. La capacidad del interruptor no sustituye al sincronizador ni a las comprobaciones de sincronismo.