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Maniobras en una red secundaria spot network: simulador con enclavamientos
Dos alimentadores de media tensión, cada uno con su transformador de red y su protector, en paralelo sobre una misma barra de baja tensión. Elija una tarea, dé las órdenes en el diagrama y el simulador le dirá si cada una es correcta, si es una mala práctica o si el enclavamiento la impide, con la razón de ingeniería y su norma.
- IEC 62271-102
- IEC 61936-1
- EN 50110-1
- IEC 61850-7-4
- IEC 60617
Toque un equipo para operarlo. Las órdenes y su resultado aparecen junto al equipo.
- con tensión
- sin tensión
- a tierra (verde y amarillo, IEC 60445)
- cerrado / abierto (IEC 60617)
- bloqueado con tarjeta
- La configuración
- Cómo se revisa cada orden
- Enclavamientos
- Maniobras prohibidas
- Convenciones del diagrama
- Referencias
La configuración
Cada alimentador de media tensión sale de su celda de cabecera, con su seccionador de barra (89B), su interruptor (52) y la cuchilla de tierra del cable (57L). Al final del cable está el transformador de red, con su seccionador de primario (89T) y la cuchilla de tierra de los bornes de alta (57T). Del lado de baja, el protector de red (PA, PB) y su seccionamiento (89P) lo conectan a la barra colectora, que comparten los dos transformadores en paralelo. El seccionador de primario de tres posiciones (cerrado, abierto, a tierra) se modela como un seccionador y una cuchilla de tierra enclavados, y el seccionamiento del protector representa su posición extraída. En este modelo las subestaciones de los alimentadores son las fuentes.
- La apertura automática del protector por potencia inversa y su cierre automático por tensión y fase no se simulan: usted da la orden al protector. Al cerrarlo, el registro explica el criterio de cierre de su relé de red, que no es un relé de sincronismo (25).
- La condición de cierre del protector (tensión del transformador presente) se representa en la tabla con las posiciones que la producen: cabecera y seccionador de primario cerrados, tierra abierta.
- Todo se dimensiona para la contingencia simple: con un transformador fuera, el otro lleva toda la carga.
- Con los dos transformadores en paralelo, la corriente de falla en la barra colectora es la suma de los dos aportes.
La configuración completa, con su protección de barras y sus ventajas frente a las demás, está en la guía red secundaria spot network.
Cómo se revisa cada orden
Antes de ejecutar una orden, el simulador calcula qué queda energizado, qué queda a tierra y por dónde circula la corriente, y la compara con estas reglas. Un error no se ejecuta, como no lo ejecutaría el enclavamiento o el operador con la orden de maniobra en la mano. Una advertencia se ejecuta, pero queda en el registro porque es una mala práctica. La tarea se valida por su resultado, no por un orden único: cualquier secuencia que respete las reglas y llegue al objetivo es correcta.
Un seccionador no abre ni cierra corriente de carga error
El seccionador no tiene cámara de extinción. Si abre o cierra corriente de carga, de magnetización de un transformador o de carga capacitiva de una línea, se forma un arco entre sus contactos que puede escalar a una falla entre fases o a tierra, frente al operador, y la protección de barras saca toda la barra.
IEV 441-14-05 (definición de seccionador: maniobra solo con corriente despreciable o sin cambio significativo de tensión entre sus bornes); IEC 62271-102:2018, cl. 1 y 3
Transferencia de barras o by-pass: el seccionador maniobra con un camino paralelo corto y cerrado permitido
Con el acople cerrado, las dos barras están al mismo potencial y el selector de barra solo conmuta la corriente de transferencia entre dos caminos en paralelo; lo mismo ocurre con el seccionador de by-pass o de transferencia que se cierra o se abre en paralelo con un interruptor cerrado. La tensión entre sus contactos es de unos pocos voltios. Son las dos maniobras en tensión que la norma reconoce para un seccionador: transferencia de barras y by-pass de interruptores. Cuánta corriente puede conmutar depende del tamaño del lazo y de la capacidad de transferencia de barras asignada al seccionador.
IEC 62271-102:2018, 5.108 (corriente y tensión asignadas de transferencia de barras), 9.2.106 y anexo B.1; definición de seccionador, nota 1 («sin cambio significativo de tensión»: by-pass de interruptores y transferencia de barras)
Un seccionador no abre ni cierra un lazo que no sea transferencia de barras o by-pass error
Si el camino paralelo no es un acople ni el interruptor que se puentea, el lazo es largo: la corriente que el seccionador tendría que conmutar y la tensión que aparece entre sus contactos dependen del tamaño del lazo y de la carga, y la norma no le asigna esa capacidad. El lazo se abre o se cierra con un interruptor.
IEC 62271-102:2018, anexo B.1 (la capacidad depende de la carga transferida y del tamaño del lazo entre el acople y el seccionador); IEV 441-14-05
No se reenergiza un tramo con falla sin aislarla error
Un tramo con falla permanente se aísla abriendo los equipos a ambos lados antes de devolver el servicio al resto. Cerrar hacia la falla provoca otra corriente de cortocircuito: el interruptor de cabecera dispara de nuevo y deja sin servicio todo el alimentador, y un seccionador bajo carga solo resiste ese cierre si tiene capacidad de cierre en cortocircuito asignada, porque no lo puede interrumpir.
IEC 62271-103 (capacidad de cierre en cortocircuito del interruptor-seccionador; no corta cortocircuitos); práctica de operación de redes de distribución
Energizar o desenergizar una barra se hace con interruptor advertencia
Un seccionador puede conmutar la pequeña corriente capacitiva de una barra en vacío si tiene esa capacidad asignada, pero si quedó una tierra olvidada o una falla, no la despeja. El interruptor sí: por eso la barra se energiza cerrando el interruptor del acople o de una línea, con sus seccionadores ya cerrados.
IEC 62271-102:2018, 5.110 (corriente de carga de barras) y anexo B.2; práctica de operación
Un seccionador no cierra un paralelo entre dos fuentes error
Si las dos partes tienen tensión desde fuentes distintas, entre los contactos hay diferencia de tensión y de ángulo. Al cerrar circula de golpe la corriente de cierre del anillo, con arco. Ese cierre lo hace un interruptor, con verificación de sincronismo (25).
IEV 441-14-05; IEC 62271-102:2018, 5.108 (la transferencia exige barras ya en paralelo por el acople)
No se cierra sobre un tramo puesto a tierra error
Cerrar un interruptor o un seccionador hacia un tramo con la cuchilla de tierra cerrada provoca una falla franca a tierra si el otro lado tiene tensión, y si no la tiene deja la tierra unida al resto, lista para ser energizada en la siguiente maniobra. Las tierras se retiran antes de cerrar.
EN 50110-1, 6.2 (cinco reglas: las tierras se retiran al final del trabajo, antes de reenergizar); IEC 61936-1:2021, 6.2.16 (enclavamientos)
Una cuchilla de tierra nunca cierra sobre tensión error
Cerrar la tierra sobre un tramo energizado es una falla trifásica a tierra provocada, a pocos metros del operador. Una cuchilla clase E0 no tiene capacidad de cierre en cortocircuito y puede destruirse. Antes de poner a tierra se verifica la ausencia de tensión.
EN 50110-1, 6.2 (reglas 3 y 4); IEC 61936-1:2021, 8.4.4 y 8.4.5; IEC 62271-102:2018, 5.102 (clasificación de cuchillas de tierra por capacidad de cierre en cortocircuito)
La tierra exige seccionamiento visible hacia todas las fuentes error
Un interruptor abierto no es un seccionamiento: no tiene distancia de aislamiento comprobable y puede cerrar por un mando o una falla de control. El tramo a tierra debe quedar separado de cada fuente por un seccionador abierto, en el extremo propio y en el remoto.
EN 50110-1, 6.2 (regla 1: desconectar completamente); IEC 61936-1:2021, 8.4.2 (equipos para el seccionamiento); IEV 441-14-05 (distancia de seccionamiento)
Bloquear los seccionadores antes de poner a tierra advertencia
La segunda regla de oro asegura los aparatos de seccionamiento contra un cierre: bloqueo del mando, candado y tarjeta. Sin ese bloqueo, alguien puede cerrar el seccionador desde el centro de control o el patio con la gente trabajando.
EN 50110-1, 6.2 (regla 2); IEC 61936-1:2021, 8.4.3 (dispositivos contra el recierre)
Verificar la ausencia de tensión antes de poner a tierra advertencia
La tercera regla de oro: se comprueba con un detector de tensión probado antes y después, en el punto donde se va a poner la tierra. La posición de los seccionadores no basta: un retorno por otro circuito o un seccionador que no abrió del todo dejan tensión.
EN 50110-1, 6.2 (regla 3); IEC 61936-1:2021, 8.4.4 (dispositivos para determinar el estado sin tensión)
Un equipo bloqueado no se maniobra error
El bloqueo y la tarjeta los pone quien tiene la consignación del trabajo. Maniobrar un equipo bloqueado deja sin protección a quien trabaja aguas abajo.
EN 50110-1, 6.2 (regla 2); IEC 61936-1:2021, 8.4.3
Se bloquean los seccionadores abiertos, no el interruptor error
El bloqueo asegura un seccionamiento. El interruptor no lo es, y el bloqueo de un seccionador cerrado no protege a nadie.
EN 50110-1, 6.2 (reglas 1 y 2); IEC 61936-1:2021, 8.4.2 y 8.4.3
No dejar sin servicio una carga o una línea que la maniobra debe mantener error
La orden de maniobra fija qué circuitos pueden quedar sin servicio: cargas que no pueden perder alimentación y líneas que no pueden quedar separadas de la subestación. Un corte no previsto es una interrupción al usuario y, en el sistema interconectado, un evento reportable.
Orden de maniobra de la tarea
Corte de una carga no previsto en la orden advertencia
La carga queda sin servicio aunque la tarea no lo pedía. Revise la orden de maniobra.
Orden de maniobra de la tarea
Cierre de anillo o paralelo con interruptor permitido
El interruptor sí puede cerrar entre dos partes con tensión. En servicio, ese cierre pasa por la verificación de sincronismo (25), que compara magnitud, ángulo y frecuencia.
IEEE C37.2 (función 25); práctica de operación
Enclavamiento de la bahía error
El controlador de bahía solo habilita la orden si se cumplen las condiciones de enclavamiento del equipo (en IEC 61850, el nodo CILO entrega EnaOpn y EnaCls al CSWI). Las condiciones de esta subestación están en la tabla de enclavamientos.
IEC 61850-7-4 (nodos lógicos CILO y CSWI); IEC 61936-1:2021, 6.2.16
Enclavamientos de esta subestación
Son las condiciones que el controlador de bahía exige para habilitar cada orden; en IEC 61850 las calcula el nodo lógico CILO de cada equipo y las entrega al CSWI como EnaOpn (habilita abrir) y EnaCls (habilita cerrar). Cuando hay varias opciones, basta con que se cumpla una. Son el esquema típico de esta configuración; cada subestación tiene el suyo en sus planos de control.
| Equipo | Abre si | Cierra si |
|---|---|---|
| 89B de A | 52 de A abierto | 52 de A abierto |
| 52 de A | libre | 57L de A abierta |
| 57L de A | libre | 89B de A abierto |
| 89T de TA | PA (protector de red de TA) abierto | PA (protector de red de TA) abierto, 57T de TA (bornes de alta) abierta |
| 57T de TA (bornes de alta) | libre | 89T de TA abierto, 89P de TA (seccionamiento del protector PA) abierto |
| PA (protector de red de TA) | libre | 52 de A cerrado, 89T de TA cerrado, 57T de TA (bornes de alta) abierta |
| 89P de TA (seccionamiento del protector PA) | PA (protector de red de TA) abierto | PA (protector de red de TA) abierto |
| 89B de B | 52 de B abierto | 52 de B abierto |
| 52 de B | libre | 57L de B abierta |
| 57L de B | libre | 89B de B abierto |
| 89T de TB | PB (protector de red de TB) abierto | PB (protector de red de TB) abierto, 57T de TB (bornes de alta) abierta |
| 57T de TB (bornes de alta) | libre | 89T de TB abierto, 89P de TB (seccionamiento del protector PB) abierto |
| PB (protector de red de TB) | libre | 52 de B cerrado, 89T de TB cerrado, 57T de TB (bornes de alta) abierta |
| 89P de TB (seccionamiento del protector PB) | PB (protector de red de TB) abierto | PB (protector de red de TB) abierto |
Los interruptores no llevan enclavamiento de apertura: deben poder abrir siempre, por orden o por disparo de su protección. Su cierre entre dos partes con tensión pasa además por la verificación de sincronismo (25).
Por qué cada maniobra prohibida es peligrosa
Poner a tierra el cable con el protector cerrado
Aunque la cabecera esté abierta, la barra colectora energiza el cable a través del transformador de red. Cerrar la tierra es una falla franca provocada alimentada desde baja tensión.
Abrir el seccionador de primario con el transformador energizado
El seccionador interrumpiría la corriente de magnetización del transformador o la corriente capacitiva del cable con arco. Primero se abren el protector y la cabecera.
Cerrar el protector con la cabecera abierta
La barra colectora energizaría el transformador y el cable de media tensión desde baja tensión, donde la cuadrilla espera un circuito muerto. Por eso el relé de red solo cierra con tensión del lado del transformador.
Cerrar a mano el protector de un alimentador con falla
Con la cabecera abierta, el protector cerrado alimenta el cable fallado desde la barra colectora a través del transformador. Su relé de red no lo cierra en esas condiciones; un cierre manual forzado sí.
Poner a tierra con el protector abierto como único corte
El protector es un interruptor: puede cerrar por su relé o por un mando. El lado de baja del transformador debe quedar separado de la barra colectora por su seccionamiento abierto y bloqueado.
Convenciones del diagrama
Los símbolos son los de IEC 60617, los que adopta el RETIE para planos eléctricos. El estado de cada interruptor y seccionador se lee en la posición de su contacto, cerrado o abierto, y nunca en un color. Los conductores con tensión van en magenta, los que no tienen tensión en gris oscuro y los puestos a tierra en verde y amarillo, el color del conductor de protección según IEC 60445. Los designadores siguen la numeración IEEE C37.2 que se usa en Colombia: 52 interruptor, 89 seccionador y 57 cuchilla de puesta a tierra.
Las líneas son las fuentes: las alimenta su subestación remota, cuyo extremo se abre o se cierra a pedido del centro de control. Los transformadores alimentan carga pasiva por su interruptor de baja tensión.
Referencias
- IEC 62271-102:2018, seccionadores y cuchillas de puesta a tierra de corriente alterna: 5.102 (clasificación de cuchillas de tierra por capacidad de cierre en cortocircuito), 5.108 (corriente y tensión de transferencia de barras), 5.110 (corriente de carga de barras), 9.2.106 y anexo B (B.1: la capacidad de transferencia depende de la carga transferida y del tamaño del lazo). Nota 1 de la definición de seccionador: «sin cambio significativo de tensión» se refiere al by-pass de interruptores y a la transferencia de barras.
- IEC 60050-441 (Vocabulario Electrotécnico Internacional), 441-14-05: definición de seccionador.
- IEC 61936-1:2021, instalaciones de más de 1 kV: 6.2.16 (enclavamientos eléctricos y mecánicos), 8.4 (medios para proteger a quienes trabajan en la instalación: 8.4.2 seccionamiento, 8.4.3 contra el recierre, 8.4.4 verificación de ausencia de tensión, 8.4.5 puesta a tierra y en cortocircuito, 8.4.6 protección contra partes vecinas en tensión) y anexo F.
- EN 50110-1, operación de instalaciones eléctricas, 6.2: las cinco reglas para trabajar sin tensión.
- IEC 61850-7-4: nodos lógicos CILO (enclavamiento) y CSWI (mando de equipos de maniobra).
- National Grid TS 3.01.01, esquemas de enclavamiento de subestaciones: acople que cierra solo con sus seccionadores ambos abiertos o ambos cerrados, y secuencia de transferencia de barras con carga.
- IEC 60617 (símbolos gráficos) e IEC 60445 (identificación del conductor de protección).
Enclavamientos probados antes de energizar
En la puesta en servicio recorremos la matriz completa de enclavamientos de cada bahía, desde el patio y desde el controlador, y dejamos registro de cada condición. Si necesita escribir o corregir la lógica de enclavamientos de sus controladores de bahía, también la configuramos.