Servicios auxiliares de CA: transformador, transferencia y diésel

Qué son y dónde están

Los servicios auxiliares de corriente alterna (también llamados servicios propios) son el sistema de baja tensión que alimenta los equipos de la propia subestación. Están formados por las fuentes, el tablero de distribución con su transferencia automática y los circuitos hacia cada carga, y se complementan con el sistema de corriente continua del banco de baterías y cargador.

Sus cargas típicas son:

• Cargadores-rectificadores de las baterías.
• Ventiladores y bombas de enfriamiento de los transformadores, y motor del cambiador de tomas.
• Motores de carga de resortes de los interruptores y motores de los seccionadores.
• Calefacción y alumbrado de gabinetes de patio, alumbrado exterior y tomas.
• Aire acondicionado de la casa de control, sistemas contra incendio y seguridad.

Partes principales

• Transformador de servicios propios, conectado al terciario de un transformador o autotransformador, o a una barra de media tensión de la subestación.
• Transformador de tensión de servicio (SSVT), una opción que se conecta entre fase y tierra en la barra de alta tensión y entrega baja tensión. Según un fabricante, hay unidades monofásicas para tensiones de 46 kV a 362 kV, con potencias de decenas a cientos de kVA.
• Acometida externa desde una red de distribución, cuando existe.
• Planta diésel de respaldo con su tablero de control, tanque y baterías de arranque.
• Tablero de servicios auxiliares de baja tensión, con interruptores de llegada, barras (a menudo partidas en secciones) y circuitos de salida.
• Transferencia automática entre fuentes.

Cómo funciona: la transferencia

En operación normal, cada sección del tablero recibe una fuente. Cuando la fuente normal falla, una transferencia típica sigue esta secuencia:

Esa es la transferencia de “transición abierta”, la más usada. Los tiempos y los permisivos se fijan en el diseño de cada proyecto. La transferencia puede hacerse con interruptores motorizados y una lógica dedicada o con un equipo de transferencia automática; para este último, la norma IEC 60947-6-1 cubre los equipos de transferencia de hasta 1000 V en corriente alterna y distingue los de clase PC (basados en interruptores-seccionadores) y los de clase CB (basados en interruptores automáticos con protección).

Variantes

• Subestaciones de transmisión en alta y extra alta tensión: dos fuentes independientes como mínimo, a menudo dos transformadores de servicios propios de terciarios distintos más acometida externa o planta diésel, con barra partida y acople.
• Subestaciones de maniobra sin transformador de potencia: no hay terciario, así que se usan acometidas externas, transformadores conectados a la red de media tensión o SSVT.
• Subestaciones de media tensión e industria: un transformador auxiliar o la red de la planta, con transferencia simple.
• Plantas solares: los servicios auxiliares pueden tomarse de la red interna de media tensión, con respaldo para las horas sin generación.

La tecnología de la subestación (convencional AIS, GIS, híbrida o digital) no cambia el principio; cambia la lista de cargas, por ejemplo la calefacción y el monitoreo de una GIS o el aire acondicionado del edificio.

Datos clave de especificación

• Balance de cargas: cargas continuas, cíclicas y de arranque, con factores de simultaneidad. De él salen la potencia del transformador, de la planta diésel y de los interruptores.
• Tensión y esquema de conexión a tierra de la baja tensión, según la norma de la empresa y el RETIE.
• Tablero: verificado según IEC 61439-2, con su corriente asignada, corriente de cortocircuito admisible y forma de separación interna.
• Planta diésel: potencia y clase de servicio según ISO 8528, autonomía de combustible y tiempo de arranque.
• Selectividad entre las protecciones del tablero, las de los circuitos y las de la fuente.
• Señales al sistema de control: posición de interruptores, tensión de cada fuente, estado de la planta y alarmas.

Integración con protección y control

Los cargadores de baterías deben alimentarse desde secciones distintas del tablero, de modo que la pérdida de una sección no deje sin carga a los dos bancos. Las posiciones y alarmas del tablero llegan al sistema de control por entradas binarias del controlador de bahía o de un IED dedicado, y de allí al centro de control por la RTU o gateway. Cuando la transferencia se hace con un IED, la detección usa la función de subtensión 27 (nodo lógico PTUV) y la de secuencia de fases 47, y la lógica manda los interruptores de llegada (XCBR) con sus enclavamientos.

Pruebas en puesta en servicio y mantenimiento

• Transferencia real: cortar la fuente normal y verificar secuencia, tiempos, enclavamientos y retransferencia.
• Planta diésel: arranque automático, toma de carga y prueba con banco de carga.
• Secuencia de fases de todas las fuentes, antes de la primera transferencia.
• Protecciones del tablero y relés 27 y 47, con inyección secundaria. Ver inyección secundaria.
• Aislamiento de cables y barras, y termografía con carga.
• Señales hasta el centro de control.

En mantenimiento: arranques periódicos de la planta con carga, revisión de combustible y baterías de arranque, termografía del tablero y prueba periódica de la transferencia.

Fallas comunes y qué revisar primero

• La transferencia no actúa: alimentación de control perdida, enclavamiento mal cableado o interruptor sin resorte cargado.
• Transferencias innecesarias por un retardo muy corto frente a los recierres de la red.
• Secuencia de fases invertida en una fuente después de un mantenimiento: motores girando al revés.
• Planta diésel que no arranca: batería de arranque, combustible o selector en manual.
• Sobrecarga por cargas agregadas sin actualizar el balance.
• Ambos cargadores en la misma sección del tablero.

Le acompañamos con sus servicios auxiliares

En Tiza Group probamos y ponemos en servicio servicios auxiliares de subestaciones de media, alta y extra alta tensión y de plantas industriales y solares, con transferencias, plantas diésel y protecciones. Escríbanos para coordinar las pruebas.

Referencias

• IEC 61439-1 e IEC 61439-2: conjuntos de aparamenta de baja tensión.
• IEC 60947-6-1: aparamenta de baja tensión, equipos de transferencia.
• IEC 60364 (serie): instalaciones eléctricas de baja tensión.
• ISO 8528 (serie): grupos electrógenos accionados por motores de combustión interna.
• IEC 61869-3: transformadores de tensión inductivos.
• IEC 61850-7-4: nodos lógicos compatibles.
• IEEE C37.2: números de función de dispositivos.
• RETIE: Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas (Colombia).

Preguntas frecuentes