Verificación de sincronismo 25 (RSYN): qué es y cómo funciona

Qué es la función 25 (verificación de sincronismo)

Cerrar un interruptor que une dos partes energizadas de la red es seguro solo si las dos tensiones son parecidas en magnitud, frecuencia y ángulo. Si no lo son, en el instante del cierre circula una corriente que depende de la diferencia vectorial entre ambas tensiones. Esa corriente puede dañar transformadores, provocar golpes de par en los ejes de los generadores y hacer operar protecciones que nada tienen que ver con la maniobra.

La función 25 mide la tensión a cada lado del interruptor y da un permiso de cierre solo cuando las tres diferencias están dentro de los límites. No cierra el interruptor por sí misma: supervisa el cierre manual, el remoto o el del recierre automático.

• ANSI/IEEE C37.2: función 25, dispositivo de sincronización o de verificación de sincronismo.
• IEC 61850: nodo lógico RSYN (verificación de sincronismo o sincronización).
• IEC 60617: no tiene un símbolo de uso tan extendido como otras funciones; en los planos suele aparecer con la sigla del fabricante o como “SYNC”.

Dónde se aplica

• Líneas de transmisión con recierre automático, para que el segundo extremo cierre solo si las dos partes del sistema siguen en sincronismo.
• Acoples de barras y configuraciones de interruptor y medio o anillo, donde un cierre puede unir dos partes de la red.
• Generadores, como supervisión del sincronizador automático y del cierre manual.
• Plantas solares, eólicas y de almacenamiento en su punto de conexión, especialmente cuando pueden operar en isla.
• Industria con cogeneración o con plantas de emergencia que se conectan en paralelo con la red.

Cómo funciona

El relé recibe una tensión de cada lado del interruptor (barra y línea, o barra y generador) y calcula tres diferencias:

• ΔV: diferencia de magnitud.
• Δf: diferencia de frecuencia, que también define la velocidad de deslizamiento.
• Δφ: diferencia de ángulo.

Si las tres quedan dentro de sus ventanas durante un tiempo mínimo, se da el permiso. Cuando los dos sistemas están separados y tienen frecuencias distintas, el ángulo gira continuamente. Algunos relés calculan el momento en que el ángulo pasará por cero y adelantan la orden de cierre según el tiempo de operación del interruptor. A esto se le llama cierre sincronizado y lo hace un sincronizador, no una simple verificación.

Modos de tensión muerta. Para energizar una línea o una barra que está sin tensión, la función permite el cierre si se cumple la combinación habilitada:

• Barra viva y línea muerta.
• Barra muerta y línea viva.
• Ambas muertas.

Cada modo tiene umbrales de tensión viva y tensión muerta y se habilita según la filosofía de operación. En líneas con recierre es común que un extremo energice la línea en modo de línea muerta y el otro cierre con verificación de sincronismo. Lo puede ver con más detalle en recierre automático 79.

Compensaciones. Si las tensiones vienen de lados distintos de un transformador o de fases distintas (por ejemplo, una tensión de fase a neutro en un lado y una de fase a fase en el otro), el relé necesita una compensación de ángulo y de magnitud. Sin ella, el ángulo medido nunca coincidirá.

Criterios de ajuste

• Ventanas de ΔV, Δf y Δφ: dependen del punto de la red, de la rigidez del sistema y del equipo. Para generación distribuida, normas como IEEE 1547 fijan límites de sincronización según el tamaño del recurso; en transmisión los fija el operador de red o el estudio.
• Ángulo máximo en líneas: en un sistema mallado puede existir un ángulo estable entre extremos debido al flujo de carga. La ventana debe permitirlo sin aceptar cierres peligrosos; esto se confirma con flujos de carga.
• Tiempo de supervisión y, si hay cierre sincronizado, el tiempo de cierre real del interruptor medido en pruebas.
• Umbrales de tensión viva y muerta, teniendo en cuenta tensiones inducidas por líneas paralelas.
• Selección de fases y compensación de relación y ángulo de los transformadores de tensión.

Los valores definitivos salen del estudio de coordinación y de los requisitos del operador de red.

Cómo la implementa cada fabricante

• Siemens SIPROTEC con DIGSI: la verificación de sincronismo puede trabajar como función independiente o asociada al control del interruptor, con sus modos de tensión muerta.
• SEL con AcSELerator QuickSet: elementos de sincronismo con ventanas de ángulo y deslizamiento, cuyos permisos se usan en la lógica de cierre programable.
• Relion con PCM600: en las series 670 y 650 de Hitachi Energy, un bloque de sincronismo con funciones separadas para verificación, energización y sincronización; en las series 615 y 620 de ABB, verificación de sincronismo y de energización.
• GE Vernova (Multilin) con EnerVista: elementos de sincronismo con modos de tensión muerta, combinables con FlexLogic.
• Schneider MiCOM o Easergy con MiCOM S1 o Easergy Studio: verificación de sincronismo asociada al recierre y al control.

Las diferencias prácticas están en cómo se selecciona la tensión de referencia, cómo se compensa el ángulo y si el permiso actúa sobre todos los cierres o solo sobre los automáticos.

Por qué dispara o bloquea

La 25 no dispara: lo que reportan los clientes es que no deja cerrar. Causas típicas:

• Selección de fases equivocada o compensación de ángulo faltante.
• Polaridad invertida de un transformador de tensión, que suma 180° al ángulo medido. La verificación de polaridad en transformadores de voltaje lo descarta.
• Fusible o mini interruptor del PT abierto, que el relé interpreta como tensión muerta o bloquea la función.
• Ángulo de carga real mayor que la ventana ajustada.
• Modo de tensión muerta no habilitado para la condición real.
• Tensión inducida en una línea desenergizada, que impide reconocerla como muerta.

Y el caso contrario, más grave: un cierre fuera de sincronismo porque la función estaba deshabilitada o con ventanas demasiado amplias. Si eso ocurre, además del relé conviene revisar el interruptor con las pruebas de interruptores de potencia.

Cómo se prueba

Con inyección secundaria y un equipo como el Omicron CMC 356 se inyectan dos sistemas de tensión independientes. En general se verifica:

• Los límites de ΔV, Δf y Δφ, moviendo una variable a la vez.
• Cada modo de tensión muerta y sus umbrales.
• La compensación de ángulo y de magnitud.
• Si hay cierre sincronizado, el tiempo de anticipación con el interruptor real.
• Que el permiso supervise los cierres correctos: manual, remoto y recierre.

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Referencias

• IEEE C37.2, Standard for Electrical Power System Device Function Numbers, Acronyms, and Contact Designations.
• IEEE C37.104-2022, Guide for Automatic Reclosing on AC Distribution and Transmission Lines.
• IEEE C37.102, Guide for AC Generator Protection.
• IEEE 1547, Standard for Interconnection and Interoperability of Distributed Energy Resources with Associated Electric Power Systems Interfaces.
• IEC 61850-7-4, Compatible logical node classes and data object classes.
• J. L. Blackburn y T. J. Domin, Protective Relaying: Principles and Applications.

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