Transferencia automática en media tensión: lógica y bloqueos

Respuesta corta

La transferencia automática de media tensión abre el interruptor principal de la sección que perdió su fuente y cierra el enlace para alimentarla desde la otra, solo si la otra fuente tiene tensión y si el principal no abrió por una falla en su barra. Su lógica combina subtensión, supervisión de tensión, bloqueos por sobrecorriente y enclavamientos entre principales y enlace.

Qué es la transferencia automática en media tensión

En un tablero de media tensión con dos fuentes, cada una alimenta su sección de barra por un interruptor principal, y un interruptor de enlace normalmente abierto une las dos secciones. Es el arreglo principal-enlace-principal, o main-tie-main, que en la planta corresponde a la configuración secundario selectivo. La transferencia automática es la lógica que, ante la pérdida de una fuente, abre el principal de esa sección y cierra el enlace para que la otra fuente tome toda la carga.

En la designación de IEEE C37.2, la función que gobierna esta maniobra es la 83, relé de control selectivo o de transferencia automática. En la práctica no hay un equipo único: la lógica vive en los relés de los principales y del enlace, en un relé de transferencia dedicado o en un controlador de bahía, y se apoya en funciones de protección de tensión y corriente.

Esta guía trata la media tensión. La transferencia de servicios auxiliares y cargas de baja tensión con un conmutador dedicado está en transferencia automática de fuentes (ATS).

Cómo se detecta la pérdida de fuente

La condición de arranque es la ausencia de tensión en el lado de la fuente de una sección. Se mide con la protección de subtensión 27 sobre el transformador de tensión del lado del transformador o de la acometida, no sobre la barra, para distinguir una fuente caída de una barra sin tensión por otra causa.

A la 27 se suman, según el diseño:

Secuencia y desequilibrio de tensión (47): detectan una fase perdida o una fuente con secuencia invertida, que la 27 trifásica puede no ver.
Supervisión de la otra fuente (59 o tensión presente): la transferencia solo procede si la sección que va a recibir la carga tiene tensión sana.
Temporización: la subtensión debe sostenerse más que los huecos que despejan las protecciones aguas arriba y que el recierre de la red. Si la transferencia es más rápida que el recierre, la planta cambia de fuente por un evento que se habría resuelto solo.
Supervisión del circuito de tensión: un fusible del PT abierto parece una fuente perdida. La lógica debe bloquear la transferencia ante una falla del circuito de tensión.

La secuencia de transferencia y sus bloqueos

La secuencia básica, en transición abierta, es esta:

Transferencia automática principal-enlace-principal

01Pérdida de la fuente 1Subtensión sostenida, con tensión sana en la fuente 2
02Verificación de bloqueosSin disparo por sobrecorriente, sin falla del PT, selector en automático
03Apertura del principal 1Confirmada por su contacto 52b
04EsperaTensión residual o ventana de fase si hay motores
05Cierre del enlaceLa fuente 2 alimenta las dos secciones

Los bloqueos son la parte que más importa:

Falla en la barra. Si el principal abrió por su sobrecorriente 50/51, o si una protección de barra operó, la falla está en la sección. La transferencia queda bloqueada y se exige reposición manual. Sin este bloqueo, el enlace cierra sobre la falla y la segunda fuente también dispara.
Interruptor no disponible. El enlace no cierra si el principal de la sección afectada no confirma la apertura, si alguno de los interruptores está extraído o en prueba, o si sus resortes no están cargados.
Selector local o manual. Con el tablero en mando local, la lógica no actúa.
Fuente de respaldo insuficiente. Cuando un transformador no puede llevar la carga de las dos secciones, la lógica deslastra cargas antes de cerrar el enlace o solo transfiere cargas esenciales.

Los enclavamientos eléctricos completan la lógica: nunca deben quedar cerrados los dos principales y el enlace a la vez salvo en una transición cerrada prevista, porque se pondrían las dos fuentes en paralelo con el nivel de cortocircuito sumado sobre el tablero. Ese caso se trata en transferencia abierta o cerrada.

Motores en la barra: el tiempo de cierre del enlace

Cuando la sección alimenta motores grandes, estos siguen girando tras la pérdida de fuente y generan una tensión residual que decae y se desfasa. Si el enlace cierra pronto y fuera de fase, la diferencia entre esa tensión y la de la nueva fuente produce corrientes y pares transitorios que pueden dañar ejes y acoples. La norma ANSI/NEMA C50.41 limita la tensión por hertz resultante en el instante de la reconexión a 1,33 p.u.

Por eso la espera antes de cerrar el enlace no es un tiempo cualquiera. Según el proceso, se usa una transferencia lenta, por tensión residual, en fase o rápida. Los tres métodos con supervisión de fase se explican en la guía de transferencia rápida de barras de motores y su elección sale de un estudio de la barra. Si la carga es sobre todo pasiva, basta la transferencia lenta.

Retorno a la fuente normal

Cuando la fuente 1 vuelve, hay tres opciones:

Retorno manual: el operador decide cuándo y cómo. Es la opción más común en plantas de proceso.
Retorno automático en transición abierta: se abre el enlace y se cierra el principal tras una espera de estabilidad. Produce un segundo corte breve en la sección.
Retorno en transición cerrada: se cierra el principal con verificación de sincronismo 25, las dos fuentes quedan en paralelo un tiempo corto y luego se abre el enlace. Evita el segundo corte, pero exige que el tablero soporte el cortocircuito de las dos fuentes durante ese intervalo, que el operador de red lo permita y que una protección limite la duración del paralelo.

Variantes según la instalación

Subestaciones de distribución con dos transformadores: la transferencia une las dos barras de media tensión por el acople. A menudo se coordina con la automatización de la red aguas abajo.
Plantas industriales: la lógica protege procesos continuos y casi siempre convive con motores, variadores y generación de emergencia.
Primario selectivo: una sola barra con dos acometidas y conmutación entre ellas. La lógica es parecida, sin enlace entre secciones; véase configuración primario selectivo.
Relés con transferencia integrada: algunos relés de alimentador y de transformador traen la lógica principal-enlace-principal como función; el SEL-700BT y SEL-2414 son un ejemplo.

Qué falla en la práctica

Transferencia que no se da por un selector en manual olvidado, un interruptor en prueba o un bloqueo de sobrecorriente que nadie repuso.
Transferencia indebida por un fusible de PT abierto o por una temporización más corta que el recierre de la red.
Cierre sobre falla porque el bloqueo se tomó de la señal de disparo general y no de la sobrecorriente, o porque no se cableó.
Motores que disparan por el par de reconexión o porque la 27 de cada motor actúa antes de que el enlace cierre.
Paralelo prolongado en una transición cerrada sin temporizador de supervisión.

Puede revisar la maniobra paso a paso, con sus enclavamientos y el bloqueo por falla en barra, en el simulador de maniobras en secundario selectivo.

Cómo se prueba

La prueba combina inyección secundaria y maniobras reales. En términos generales se verifica cada condición de arranque y cada bloqueo por separado, los tiempos totales de transferencia y retorno con los interruptores reales, el comportamiento con un PT abierto y, si hay motores, la tensión residual o el ángulo en el instante de cierre. En la puesta en servicio se registran los tiempos medidos para compararlos con los del estudio.

Le ayudamos con su tablero

En Tiza Group hacemos la configuración remota de relés de la lógica de transferencia y sus bloqueos, y las pruebas y puesta en servicio del tablero en subestaciones e industria, en media, alta y extra alta tensión. Si su transferencia actuó cuando no debía, le cotizamos el análisis del disparo.

Guías relacionadas

Referencias

IEEE C37.2, Standard for Electrical Power System Device Function Numbers, Acronyms, and Contact Designations (funciones 27, 47, 52, 83).
ANSI/NEMA C50.41, Polyphase Induction Motors for Power Generating Stations.
IEEE Std 141 (Red Book): práctica recomendada de distribución eléctrica en plantas industriales.
NIH, Office of Research Facilities, Technical Bulletin Secondary Selective Power Distribution Automatic Transfer, octubre de 2014.

Preguntas frecuentes

¿Por qué la transferencia automática no cierra el enlace cuando dispara el principal?

Porque un disparo del principal por sobrecorriente indica, en la mayoría de los casos, una falla en la barra de esa sección. Cerrar el enlace llevaría la falla al otro transformador y podría dejar sin servicio toda la planta. Por eso la lógica bloquea la transferencia hasta que el operador revise y reponga.

¿Cuál es la diferencia entre la transferencia de media tensión y un ATS de baja tensión?

El ATS de baja tensión suele ser un equipo único, con su conmutador y su controlador, que pasa una carga entre dos fuentes. En media tensión la transferencia es una lógica repartida entre relés y controladores que manda interruptores de potencia, con protecciones, enclavamientos y, a menudo, motores grandes que imponen criterios de tensión residual o de fase.

¿El retorno a la fuente normal debe ser automático?

Depende de la filosofía de operación. El retorno automático evita dejar la planta en una sola fuente por olvido, pero repite la maniobra y su riesgo. Muchas plantas lo dejan manual o lo hacen en transición cerrada, con verificación de sincronismo, para no producir un segundo corte.