Recierre monopolar y tripolar: arco secundario y esquema

Qué es el esquema de recierre monopolar y tripolar

La función de recierre automático 79 vuelve a cerrar el interruptor tras una falla transitoria. Es uno de los esquemas de protección de subestaciones de línea. En transmisión, la forma de hacerlo es una decisión de esquema: abrir y recerrar solo la fase fallada (monopolar) o las tres (tripolar), y en qué orden lo hacen los interruptores de cada extremo y de cada bahía.

La mayoría de las fallas en líneas aéreas de alta y extra alta tensión son monofásicas. Si solo abre la fase fallada, las otras dos siguen transportando potencia y los dos extremos de la línea no se separan, lo que favorece la estabilidad del sistema.

Qué protecciones lo forman y cómo se coordinan

• Protecciones principales con selección de fase: distancia y diferencial de línea deben identificar qué fase falló para disparar solo ese polo. Vea principal 1 y principal 2.
• Teleprotección que permita disparo monopolar en ambos extremos.
• Recierre 79 en uno o en ambos relés principales, coordinados.
• Discordancia de polos, en el relé o en el mando del interruptor.
• Verificación de sincronismo 25 y de línea muerta, para el recierre tripolar.
• Falla de interruptor 50BF con inicio por polo.
• Interruptor con mando por polo, capaz de abrir y cerrar cada fase por separado.

Lógica y secuencia

Falla monofásica transitoria:

1. Las principales de ambos extremos detectan la falla y seleccionan la fase.
2. Cada extremo abre solo ese polo. Comienza el tiempo muerto monopolar.
3. Durante el polo abierto, las funciones sensibles a secuencia cero se bloquean o se adaptan, porque la línea tiene corriente de desbalance sin falla.
4. Se extingue el arco secundario. Ambos extremos cierran el polo.
5. Corre el tiempo de reposición; el esquema vuelve a estar listo.

Si la falla evoluciona a otra fase durante el tiempo muerto, o es polifásica desde el inicio, el disparo es tripolar. Según la filosofía, sigue un recierre tripolar con verificación de sincronismo, o la línea queda abierta.

Si la falla persiste al recerrar, las principales disparan las tres fases y el recierre se bloquea.

Arco secundario

Con el polo abierto, el arco no desaparece de inmediato: las fases sanas lo alimentan por acople capacitivo, y en menor medida inductivo. Su duración crece con la tensión, la longitud de la línea y la corriente de carga. En líneas largas de extra alta tensión compensadas con reactores de derivación, se conecta un reactor entre el neutro de esos reactores y tierra, dimensionado para compensar el acople capacitivo entre fases y reducir la corriente del arco secundario. Existen además técnicas de recierre adaptativo, ofrecidas por algunos fabricantes, que evalúan la tensión de la fase abierta para recerrar cuando el arco se ha extinguido, en lugar de esperar un tiempo fijo.

Interruptor y medio: líder y seguidor

En interruptor y medio o anillo, cada línea tiene dos interruptores. Recerrar ambos a la vez sobre una falla permanente somete a los dos a la falla. El esquema líder-seguidor define que el líder recierra primero y el seguidor recierra solo si el líder tuvo éxito. Es frecuente elegir como líder el interruptor de barra: si cierra sobre una falla permanente y luego falla, su 50BF dispara la barra, mientras que una falla del interruptor central sacaría también la otra línea del diámetro. La elección es del propietario. Los relés de línea para dos interruptores permiten fijar el líder y el seguidor por ajuste o cambiarlos con lógica según las condiciones, por ejemplo cuando el líder está abierto o fuera de servicio.

Variantes por nivel de tensión

• Extra alta tensión: el recierre monopolar es la práctica habitual en muchos sistemas, con un solo intento y tiempo muerto ajustado por estudios de arco secundario.
• Alta tensión: monopolar o tripolar según el interruptor y la filosofía del transmisor.
• Media tensión: tripolar, con reconectadores y varios intentos. Vea alimentadores radiales.
• Cerca de generadores grandes: el recierre tripolar rápido puede someter el eje a esfuerzos torsionales; se evalúa en estudios y a veces se evita.

Criterios de diseño

• Tiempo muerto monopolar: mayor que la extinción del arco secundario, según estudios de transitorios de la línea.
• Discordancia de polos: temporizada por encima del tiempo muerto monopolar y coordinada con la del mando del interruptor.
• Comportamiento de las funciones de tierra durante el polo abierto.
• Qué extremo cierra por línea muerta y cuál con sincronismo, para el tripolar.
• Capacidad del interruptor para la secuencia de maniobra asignada. IEC 62271-100 define la secuencia O – t – CO – t’ – CO, con t = 0,3 s para interruptores destinados a recierre rápido, y la alternativa CO – t” – CO.

No hay tiempos muertos universales: dependen de la línea y de los estudios. IEEE C37.104 da la guía.

Cómo lo implementa cada fabricante

Siemens SIPROTEC (DIGSI), SEL (AcSELerator QuickSet), Hitachi Energy Relion 670 (PCM600), GE Vernova Multilin UR (EnerVista) y MiCOM (GE Vernova MiCOM Agile P44x/P54x) ofrecen recierre monopolar y tripolar con lógica de polo abierto. Cambian la forma de definir los modos (solo monopolar, monopolar y tripolar, tripolar), de coordinar dos recierres en P1 y P2, de implementar el líder-seguidor entre los relés de dos interruptores y de adaptar las funciones de tierra con el polo abierto.

Por qué falla o dispara mal

• La discordancia de polos abre las tres fases porque su tiempo es menor que el tiempo muerto monopolar.
• Disparo tripolar en una falla monofásica: selección de fase fallida, teleprotección sin disparo monopolar, una principal en modo tripolar.
• Disparo durante el polo abierto por funciones de secuencia cero no bloqueadas.
• Recierre fallido por tiempo muerto corto frente al arco secundario.
• Ambos interruptores de interruptor y medio cierran sobre la falla por lógica líder-seguidor ausente.

Revise el registro: fase seleccionada, tiempo de apertura por polo, corriente durante el tiempo muerto y qué función disparó las tres fases.

Cómo se prueba

Con un equipo de prueba trifásico (por ejemplo, un Omicron CMC 356) se simulan fallas monofásicas y polifásicas, transitorias y permanentes, con el interruptor real o simulado por polo. Se verifican selección de fase, tiempos muertos, discordancia de polos, bloqueos durante el polo abierto y el orden líder-seguidor. Se completa con pruebas extremo a extremo y con la prueba de discrepancia de polos del interruptor.

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Referencias

• IEEE C37.104-2022, Guide for Automatic Reclosing of Circuit Breakers for AC Distribution and Transmission Lines.
• IEEE C37.113-2025, Guide for Protective Relay Applications to Transmission Lines.
• IEC 62271-100, High-voltage switchgear and controlgear – Part 100: Alternating-current circuit-breakers.
• S. H. Horowitz y A. G. Phadke, Power System Relaying.

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