Selección de tensión para sincronismo en doble barra

Por qué hace falta seleccionar la tensión

La verificación de sincronismo 25 compara la tensión a ambos lados de un interruptor abierto. En una barra sencilla esto es directo: un transformador de tensión en la barra y otro en la línea. Pero en configuraciones con más de una barra, o donde un interruptor no tiene una barra fija de cada lado, el punto que el interruptor va a unir cambia con la topología. La función 25 debe medir en ese punto y no en otro.

Si compara la tensión equivocada, pueden pasar dos cosas. La menos grave es que no deje cerrar nunca, porque ve un ángulo o una magnitud que no corresponde. La grave es que deje cerrar cuando no debe, porque la tensión que mide está en sincronismo con la línea, pero la barra real no lo está. Eso es un cierre fuera de sincronismo con todas sus consecuencias sobre transformadores y generadores.

Doble barra

En una configuración de doble barra hay un transformador de tensión en cada barra. Cada bahía de línea tiene el suyo del lado de la línea. La 25 de la bahía compara la tensión de la línea con la de la barra a la que la bahía está conectada, y esa barra se conoce por la posición de los seccionadores de barra 89B1 y 89B2.

La especificación de sincronización de National Grid, por ejemplo, pide seleccionar la tensión de referencia a partir de la posición de seccionadores e interruptores, usando sus contactos auxiliares, y aplicar una prioridad simple cuando no hay transformadores de tensión de barra, de modo que no se pongan en paralelo los secundarios de los transformadores de circuito.

El acople merece atención propia: su 25 compara la barra 1 con la barra 2, y no depende de una selección, salvo en configuraciones con barras seccionadas, donde cada tramo puede tener o no su propio transformador de tensión.

Interruptor y medio

En la configuración de interruptor y medio, cada diámetro tiene tres interruptores entre dos barras y dos salidas. Ninguno de ellos tiene un lado fijo:

• Interruptor del lado de la barra 1. Une la barra 1 con la salida A. Compara la tensión de la barra 1 con la de la salida A. Si el seccionador de la salida A está abierto y el interruptor central está cerrado, el otro lado ya no es la salida A sino lo que haya detrás del central: la salida B o la barra 2.
• Interruptor central. Une la salida A con la salida B. Si una de las salidas está seccionada, la referencia pasa a la barra del lado correspondiente a través del otro interruptor.
• Interruptor del lado de la barra 2. Simétrico al primero.

La selección depende entonces de la posición de los seccionadores de línea y de los otros dos interruptores del diámetro. Es una de las lógicas más propensas a errores de diseño, porque las combinaciones crecen rápido y algunas solo aparecen en mantenimientos.

Anillo

En la configuración en anillo, cada interruptor está entre dos nodos y cada nodo tiene, en general, una salida con su transformador de tensión. Si la salida de un nodo está seccionada, ese nodo pierde su referencia propia y la selección debe buscar la siguiente medida disponible a lo largo del anillo, siguiendo los interruptores cerrados. Algunas soluciones usan transformadores de tensión en cada nodo para simplificar la lógica.

Cableada o por valores muestreados

Selección cableada. Relés auxiliares conmutan los secundarios de los transformadores de tensión hacia la entrada del relé, comandados por los contactos de los seccionadores. Los riesgos son el paralelo de secundarios en el instante de la conmutación, contactos auxiliares desajustados y una conmutación que queda a medias. Por eso los esquemas usan una prioridad explícita y supervisan la entrada de tensión seleccionada.

Selección lógica. En relés y controladores modernos, todas las tensiones entran al equipo, o llegan por la red, y la selección es una lógica interna. En una subestación digital con valores muestreados, la lógica elige qué flujo de datos usar según la posición de los aparatos recibida por GOOSE. No hay cables que conmutar, pero aparece otra exigencia: si se pierde el flujo o la posición, la función debe bloquearse en lugar de usar la última referencia conocida.

Qué pasa si la réplica está mal

La selección de tensión depende de los mismos contactos auxiliares que usa la réplica de la 87B y los enclavamientos. Un seccionador que reporta mal su posición afecta a las tres cosas a la vez. Los síntomas típicos son un cierre rechazado sin explicación en una barra y aceptado en la otra, o una diferencia de ángulo constante que desaparece cuando la bahía cambia de barra. El caso más peligroso no da síntomas: la referencia equivocada está, por casualidad, en sincronismo con la línea el día en que se cierra.

Cómo se prueba

Con inyección secundaria se inyectan tensiones distintas en cada barra y en cada línea, y se cambia la posición de cada seccionador para comprobar que la 25 compara siempre el par correcto. En interruptor y medio y en anillo se recorren todas las topologías posibles, incluidas las de mantenimiento. También se prueba el bloqueo ante posición inválida y ante pérdida de la tensión seleccionada.

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Referencias

• IEEE C37.2, Standard for Electrical Power System Device Function Numbers, función 25.
• IEC 61850-7-4, nodos lógicos RSYN, XSWI y XCBR.
• IEC 61850-9-2, valores muestreados.
• National Grid (NESO), especificación técnica de sincronización y selección de tensión (citada como ejemplo de especificación de operador).
• J. L. Blackburn y T. J. Domin, Protective Relaying: Principles and Applications.

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