La prueba de discrepancia de polos comprueba que, si un polo de un interruptor con mando monopolar queda en posición distinta a los otros dos, la protección abre los tres polos en el tiempo ajustado y avisa al operador. Se prueba la lógica de protección, no el sincronismo de polos que se mide en la prueba de tiempos.
En alta y extra alta tensión muchos interruptores tienen un mecanismo de operación por cada polo, para poder abrir y recerrar una sola fase durante una falla monofásica. Esa flexibilidad trae un riesgo: que un polo quede en una posición distinta a la de los otros dos y la red quede operando con una o dos fases. La protección de discrepancia de polos existe para que esa condición no dure.
Qué es la discrepancia de polos
Es una lógica que vigila la posición de los tres polos del interruptor. Si un polo está abierto mientras otro está cerrado durante más tiempo del ajustado, la lógica ordena abrir los tres polos y genera una alarma. Los fabricantes la llaman de varias formas, como pole discrepancy, pole discordance o discordancia de polos, pero el principio es el mismo.
La lógica conoce la posición de cada polo por sus contactos auxiliares (52a, cerrado cuando el polo está cerrado, y 52b, cerrado cuando está abierto). En algunos relés se complementa con la medición de corriente por fase, para detectar un polo abierto aunque los contactos auxiliares digan otra cosa.
No debe confundirse con el sincronismo de polos, que mide cuánto tardan los polos en abrir o cerrar entre sí en una maniobra normal y se verifica en la prueba de tiempos de operación del interruptor. La discrepancia es una protección; el sincronismo es una característica mecánica del interruptor.
Por qué existe
Operar con una fase abierta produce corrientes desbalanceadas, con componentes de secuencia negativa y de secuencia cero:
- La secuencia negativa calienta los rotores de generadores y motores; por eso los generadores tienen su propia protección de secuencia negativa 46.
- La secuencia cero puede hacer operar protecciones de tierra en otras partes de la red, lejos del interruptor que tiene el problema.
- La red queda debilitada y la transferencia de potencia por esa línea, comprometida.
Las causas de que un polo quede solo son variadas: una bobina de cierre o de disparo dañada, un fusible abierto en el circuito de mando de una fase, un mecanismo sin energía almacenada, un problema mecánico o un recierre monopolar que no se completó.
Dónde se aplica
- Interruptores con mando monopolar de alta y extra alta tensión, de tanque vivo o tanque muerto y en GIS, que son los que permiten el disparo y el recierre monopolar.
- Interruptores de generadores y de transformadores elevadores, donde la secuencia negativa es especialmente dañina.
- En interruptores con mando tripolar, con un solo mecanismo para los tres polos, el riesgo es mucho menor, aunque algunas especificaciones la piden igual.
Cómo está hecha
Muchas especificaciones de subestaciones de transmisión usan dos etapas, para que la protección no dependa de un solo equipo:
- Etapa 1: un temporizador en el gabinete de mando del interruptor, cableado directamente con los contactos auxiliares, que dispara por uno de los circuitos de disparo.
- Etapa 2: una función en el relé de protección o en la unidad de control de bahía, que dispara por el otro circuito y, en muchos esquemas, arranca la falla de interruptor 50BF.
Qué etapa dispara por qué bobina depende de cada proyecto y se define en los planos.
La relación con el recierre monopolar
Durante un recierre monopolar, el sistema queda a propósito con una fase abierta durante el tiempo muerto. La discrepancia de polos debe tolerar esa condición: su tiempo se ajusta por encima del tiempo muerto del recierre, con margen. Si se ajusta por debajo, dispara los tres polos en cada recierre monopolar y anula el beneficio del esquema. Si se ajusta demasiado alto, deja a la red operando en dos fases más tiempo del necesario.
Qué se verifica en la prueba
En concepto, la prueba provoca una discrepancia real, con un polo que no cierra o no abre mientras los otros dos sí, y comprueba:
- Que la lógica detecta la discrepancia en cada fase y en ambos sentidos: falla al cerrar y falla al abrir.
- Que ordena el disparo trifásico en el tiempo ajustado, dentro de la tolerancia.
- Que cada etapa dispara por su circuito y que la etapa 2 arranca la 50BF si el esquema lo prevé.
- Que se generan las alarmas locales y en el SCADA, identificando la etapa y, si es posible, la fase.
- Que el ajuste es coherente con el recierre monopolar.
Se hace en la puesta en servicio, después de las pruebas del interruptor y de su gabinete de mando, y cada vez que se modifica el cableado de control o el temporizador.
Qué defectos detecta
| Defecto | Consecuencia |
|---|---|
| Contacto auxiliar 52a o 52b mal cableado en una fase | La protección queda anulada sin dar alarma |
| Temporizador por debajo del tiempo muerto del recierre | Disparo trifásico en cada recierre monopolar |
| Etapa 2 sin disparo o sin arranque de 50BF | Se pierde la redundancia prevista |
| Alarma que no llega al SCADA | El operador no sabe por qué abrió el interruptor |
| Lógica que solo vigila una condición | Detecta la falla al cerrar pero no al abrir, o al revés |
Normas y criterios
La discrepancia de polos no tiene una norma de producto propia que fije su ajuste. Su necesidad viene del uso del disparo y el recierre monopolar, y sus requisitos suelen estar en las especificaciones técnicas del propietario de la red y en los acuerdos del operador del sistema sobre protecciones. El tiempo ajustado sale del estudio de protecciones, en función del tiempo muerto del recierre. Los interruptores con mando monopolar se rigen por la serie IEC 62271 o por IEEE C37, que definen el interruptor, no esta lógica de protección.
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Referencias
- IEEE Std C37.2, Standard for Electrical Power System Device Function Numbers, Acronyms, and Contact Designations (contactos 52a y 52b).
- IEC 62271-100, High-voltage switchgear and controlgear – Part 100: Alternating-current circuit-breakers.
- IEEE Std C37.104, Guide for Automatic Reclosing of Circuit Breakers for AC Distribution and Transmission Lines.
Preguntas frecuentes
¿Por qué es peligroso que un interruptor quede con un polo en posición distinta?
Porque el sistema opera en dos fases, con corrientes de secuencia negativa que dañan generadores y pueden hacer operar protecciones de tierra.
¿Qué relación hay entre el tiempo de discrepancia y el recierre monopolar?
El tiempo ajustado debe superar el tiempo muerto del recierre monopolar; si no, la discrepancia dispara en cada recierre.
¿Qué revisar si la discrepancia no dispara?
Los contactos auxiliares 52a y 52b de las tres fases: un contacto mal cableado anula la protección sin dar alarma.