Boas prácticas de funcionamento para interruptores e contactores de cubículos electrónicos
Boas prácticas de operación para interruptores e contactores de equipamentos de conmutación
Operación de BT/MT
Equipamento de conmutación
O obxectivo desta guía é ofrecer prácticas recomendadas para a operación e inspección de interruptores e contactores extraíbles de equipamentos de conmutación de media tensión (2 - 13,8 kV) e baixa tensión (200 - 480 V). Unha operación ben regulada é de suma importancia para maximizar o rendemento e o servizo do equipo da instalación, así como para asegurar un ambiente de traballo seguro para o persoal.
Este artigo delinea as responsabilidades do persoal de operación, xunto coas súas comprobacións diarias e inspeccións do equipamento de conmutación. Ademais, explicará as prácticas óptimas para a operación e protección de transformadores, motores, barras, cables, interruptores e contactores.
Inspeccións do operador
É deber do persoal de operación establecer e levar a cabo inspeccións rutinarias regulares de todo o equipamento de conmutación na instalación. Os interruptores, contactores e barras deben manterse limpos e secos para reducir o risco de fallos de aislamento que poden levar a explosións e incendios. Xeralmente, é aconsellable realizar inspeccións unha vez ao día.
Os seguintes son os elementos de inspección diaria recomendados para o equipamento de conmutación:
Se se detectan anomalias durante o proceso de inspección mencionado, deben emitirse pedidos de manutención.
Abordará as prácticas para a protección contra sobrecorrentes e faltas a terra das cargas, así como a protección contra sobrecorrentes de orixe e conexión, e outras prácticas cruciais relacionadas con transformadores. Ademais, tratará sobre as transferencias de barras de equipamento de conmutación e explorará os problemas que surgen durante o paralelismo de dúas fontes de enerxía e nos esquemas de transferencia de tempo de conmutación.
Protección
Os relés protectores están coordinados de tal xeito que só os interruptores ou contactores necesarios para aislar as faltas se abrirán automaticamente. Isto permite que o máximo número de equipos permanezca en funcionamento, minimizando o impacto nas unidades de xeración en liña. Tamén dá un indicativo da localización da falta eléctrica.
As faltas eléctricas en transformadores, motores, barras, cables, interruptores e contactores son xeralmente permanentes. Antes de volver a energizar o equipo, debe realizarse unha investigación exhaustiva da operación dos relés protectores.
A magnitude das correntes de curto circuito eléctrico xeralmente oscila entre 15.000 e 45.000 amperios, dependendo do tamaño e impedancia do transformador de orixe.
Protección contra faltas a terra das cargas
Os diseños que limitan a corrente de faltas a terra (xeralmente uns 1000 amperios) aplican relés de terra separados que só actuarán para faltas a terra. Estes relés tripan con retardos moi curtos para aislar os alimentadores aterrados antes de que os relés de terra dos interruptores de orixe ou conexión poidan operar.
Protección contra sobrecorrentes de orixe e conexión
Os interruptores de orixe e conexión non están equipados con elementos de disparo instantáneo. En cambio, confían en retardos temporais para coordinar as respostas a faltas con as barras e cargas a montante.
Xeralmente, estes relés están configurados baseándose nos niveles máximos de corrente de cortocircuito trifásico, con un tempo de operación que varía entre 0,4 e 0,8 segundos.
Normalmente, estes relés presentan unha característica de tempo inverso. É dicir, os niveis de corrente máis baixos resultarán en retardos proporcionais máis longos para todos os relés. Especificamente, o interruptor de conexión conectado a outra barra está configurado para operar en aproximadamente 0,4 segundos, mentres que o interruptor de baixa tensión do transformador de orixe está configurado para operar en torno a 0,8 segundos.
Protección contra sobrecorrentes de alta tensión do transformador de orixe
Os relés de sobrecorrente do lado de alta tensión do transformador de orixe están xeralmente configurados para operar aproximadamente 1,2 segundos despois dun cortocircuito trifásico máximo no lado de baixa tensión. Este retardo temporal permite unha adecuada coordinación cos relés de sobrecorrente do lado de baixa tensión ou secundario.
Estes relés xeralmente teñen unha característica de tempo inverso, o que significa que os niveis de corrente máis baixos resultan en tempos de operación máis longos. Os relés de sobrecorrente do lado de alta tensión do transformador de orixe supón que pode ocorrer unha falta no propio transformador, nas barras de conexión do lado de baixa tensión ou nos cables, ou no interruptor de baixa tensión. Triparán todo o equipo necesario para aislar a falta.
Para os interruptores automáticos de transferencia unitizados (UAT), que xeralmente están equipados con protección diferencial, os relés de sobrecorrente do lado de alta tensión tamén poden facer que a unidade e o transformador principal de elevación tripen completamente. Ademais, se o interruptor do lado de baixa tensión falla ao interromper unha falta, os relés de sobrecorrente do lado de alta tensión proporcionan protección contra o bloqueo do interruptor.
Protección residual contra faltas a terra de orixe e conexión
Para os deseños que limitan a corrente de faltas a terra (xeralmente uns 1000 amperios), úsanse relés de terra separados, que só actúan no caso de faltas a terra. Os relés de terra dos interruptores de orixe e conexión non están equipados con elementos de disparo instantáneo. En cambio, confían en retardos temporais para coordinar as respostas a faltas con as barras e cargas a montante. Xeralmente, estes relés están configurados baseándose nos niveles máximos de corrente de faltas a terra, con un tempo de operación que varía entre 0,7 e 1,1 segundos.
Normalmente, estes relés presentan unha característica de tempo inverso. É dicir, os niveis de corrente máis baixos resultan en retardos proporcionais máis longos para todos os relés. Especificamente, o interruptor de conexión conectado a outra barra está configurado para operar en aproximadamente 0,7 segundos para faltas a terra do 100%, mentres que o interruptor de baixa tensión do transformador de orixe está configurado para operar en torno a 1,1 segundos.
Protección contra faltas a terra do neutro do transformador de orixe
Nos esquemas de deseño destinados a limitar a corrente de faltas a terra (xeralmente uns 1000 amperios), empreganse relés de terra dedicados. Estes relés están específicamente deseñados para detectar con precisión a corrente de terra que circula polo punto neutro do transformador. Son altamente específicos e só serán activados cando ocorre unha falta a terra.
Normalmente, o relé de terra do neutro do transformador de orixe está configurado para operar aproximadamente 1,5 segundos despois da falta a terra máis grave. Esta configuración de retardo temporal é crucial, xa que asegura que o relé poida coordinarse adequadamente cos relés de terra dos interruptores de orixe e conexión.
O relé de terra do neutro ten unha misión crucial. A súa función central é aislar as faltas a terra que ocorren no lado de baixa tensión (é dicir, o lado secundario) do transformador de orixe. As posibles ubicacións de falta inclúen as bobinas de baixa tensión do transformador, os interruptores de baixa tensión e as barras e cables que os conectan. Máis importante aínda, tamén serve como protección de respaldo. No caso de que o interruptor de baixa tensión non funcione correctamente ante unha falta a terra, o relé de terra do neutro intervirá rapidamente para cortar o circuito defectuoso, garantindo así a operación segura e estable do sistema de enerxía.
Esquemas de alerta única de terra
Os esquemas de alerta única de terra restrinxen a corrente de faltas a terra a só uns poucos amperios. Os valores típicos son 1,1 amperios para sistemas de 480 voltios e 3,4 amperios para sistemas de 4 kV. Para transformadores de orixe conectados en estrella, o punto neutro xeralmente está aterrado mediante un transformador de aterramento. Para transformadores de orixe conectados en delta, a corrente de faltas a terra xeralmente é suministrada por tres transformadores, que están conectados en unha configuración de estrella aterrada no lado primario e en unha configuración de delta aberta no lado secundario.
En ambos os casos, están instalados relés de voltaxe nos lados secundarios dos transformadores de aterramento para alertar sobre condicións de faltas a terra. No caso de transformadores de orixe conectados en delta, a ruptura de fusibles primarios dos transformadores detector de terra tamén pode provocar unha alarma.
Ambos os esquemas de relés emiten alarmas (xeralmente con unha sensibilidade do 10% ou superior) para todo o equipo aterrado dentro dun sistema eléctrico específico. Isto inclúe as bobinas de baixa tensión ou secundarias do transformador de orixe, así como todas as barras, cables, interruptores, transformadores de potencial e cargas conectadas.
Transferencias de barras de equipamento de conmutación
Paralelización de dúas fontes
A paralelización de dúas fontes de enerxía diferentes é o método preferido para cambiar de unha fonte a outra. Este método non impón estrés nos motores, asegura unha transición suave e non supón ameaza para o equipo en funcionamento. No entanto, en moitos deseños, a corrente de cortocircuito xerada durante o proceso de paralelización excede a capacidade de interrupción dos interruptores de alimentación.
Os interruptores de orixe e conexión non se ven afectados, pero os interruptores de alimentación poden fallar ao limpar faltas próximas e incluso poden danarse no proceso. Polo tanto, a duración da paralelización debe minimizarse (aproximadamente uns poucos segundos) para reducir o tempo de exposición e a probabilidade de faltas de alimentación.
Xeralmente, este problema é máis pronunciado cando unha unidade xeradora fornese enerxía a un sistema mentres que o transformador de reserva ou arranque está alimentado desde un sistema diferente. Reducir a potencia de saída do xerador xeralmente acerca os ángulos de fase, xa que o ángulo de potencia do xerador diminúe coa carga reducida.
Transferencias de desconexión-conexión
As transferencias de desconexión-conexión, tamén coñecidas como esquemas de transferencia de tempo de conmutación, poden danar os motores. Se o novo interruptor de fonte falla ao cerrar despois de que o anterior interruptor de fonte tripe, pode causar que unha unidade en funcionamento pare ou que un proceso en operación sexa interrompido. Cando unha barra perde enerxía, os motores conectados actúan como xeradores e suministran unha voltagem residual á barra.
Esta voltagem residual xeralmente decréase en aproximadamente un segundo.
No entanto, as transferencias de desconexión-conexión ocorren moito máis rápido que un segundo, e a voltagem residual pode combinarse coa voltagem da nova fonte. Se a suma vectorial destas dúas voltaxes supera o 133% da voltagem nominal do motor, a transferencia pode reducir a vida útil dos motores implicados.
Esquemas de transferencia automática de barras
Os esquemas de transferencia automática de barras xeralmente están deseñados para mitigar o estrés nos motores durante a transferencia e para coordinarse con os relés de faltas. A coordinación coa relay de sobrecorrente realiza-se iniciando a transferencia despois de que o interruptor de fonte tripe. Se os relés de sobrecorrente fan que o interruptor de fonte tripe (indicando unha falta na barra), a transferencia automática será bloqueada.
Ademais, estes esquemas xeralmente empregan relés de voltagem residual e/ou relés de sincronización de alta velocidade. As transferencias só son permitidas cando a suma vectorial da voltagem residual e a voltagem da nova fonte é menor que o 133% da voltagem nominal do motor. Se a transferencia é bloqueada por relés de bloqueo 86, o esquema xeralmente caduca.
No entanto, se isto non é o caso, os operadores deben verificar que o esquema de transferencia automática está desactivado antes de restabelecer os relés de bloqueo 86 da barra.
