Coordinación de Reclosers y Sectionalizers en Redes de Distribución
Coordinación de Reclosers y Sectionalizers en Redes de Distribución
Los reclosers automáticos y los sectionalizers automáticos (reclosers y sectionalizers para abreviar) son dispositivos automatizados relativamente completos y altamente confiables. No solo pueden eliminar eficazmente y rápidamente las fallas transitorias, sino que también minimizan el rango de interrupción de energía causado por fallas permanentes. Dado que los reclosers y sectionalizers se utilizan en redes de distribución, pueden eliminar selectiva y eficazmente las fallas transitorias para prevenir que se desarrollen en fallas permanentes y también pueden aislar las fallas permanentes, lo que mejora enormemente la confiabilidad del suministro de energía.
1. Funciones y Características de los Reclosers Automáticos
Un recloser automático es un dispositivo automatizado con funciones de protección, detección y control. Tiene curvas características de tiempo - corriente inverso con diferentes límites de tiempo y una función de múltiples recierres. Es un nuevo tipo de electrodoméstico de integración electromecánica que integra un interruptor, una protección relé y un mecanismo de operación. Puede detectar automáticamente la corriente a través del circuito principal del recloser. Cuando se confirma una corriente de falla, interrumpe automáticamente la corriente de falla según la protección de tiempo inverso después de un cierto período y reciere automáticamente varias veces según sea necesario para restaurar el suministro de energía a la línea. Si la falla es transitoria, la línea volverá al suministro normal de energía después de que el recloser recierre; si la falla es permanente, después de que el recloser complete el número preestablecido de operaciones de recierre (generalmente 3 veces) y confirme que la falla de la línea es permanente, se bloqueará automáticamente y no suministrará más energía a la línea defectuosa hasta que se elimine la falla y se libere manualmente el bloqueo de recierre para restaurar el estado normal.
Las funciones y características específicas de los reclosers son las siguientes:
En términos de rendimiento de interrupción, los reclosers tienen funciones como interrumpir corrientes de cortocircuito, realizar múltiples operaciones de recierre, seleccionar la coordinación secuencial de características de protección y restablecer el sistema de protección.
Un recloser está compuesto principalmente por una cámara de extinción de arco, un mecanismo de operación, un sistema de control, un bobina de cierre y otras partes.
Un recloser es un dispositivo de control local. En términos de características de protección y control, tiene funciones como detección de fallas propias, juicio de la naturaleza de la corriente, ejecución de operaciones de conmutación, y puede volver al estado inicial, memorizar el número de operaciones y completar la selección de secuencias de operación como el bloqueo de cierre. Para los reclosers usados en líneas, no hay ningún dispositivo de operación adicional, y su potencia de operación se toma directamente de la línea de alta tensión. Para aquellos usados en subestaciones, hay un suministro de energía de baja tensión para la apertura y cierre del mecanismo de operación.
Los reclosers son adecuados para métodos de instalación de líneas de distribución al aire libre y pueden instalarse tanto en subestaciones como en diversos postes.
El número de operaciones de bloqueo, las características de velocidad de apertura y la secuencia de operación de recierre de diferentes tipos de reclosers generalmente son diferentes. Su característica típica de 4 operaciones de interrupción y 3 de recierre es: interrupción → (T₁) cierre - interrupción → (T₂) cierre - interrupción → (T₃) cierre - interrupción, donde T₁ y T₂ son ajustables y varían con diferentes productos. Puede ajustar el número de operaciones de recierre y el intervalo de tiempo de recierre según las necesidades durante la operación.
La interrupción de fallas entre fases de los reclosers adopta la característica de tiempo inverso para cooperar con la característica amperio-tiempo de los fusibles (pero la interrupción de fallas a tierra de los reclosers electrónicamente controlados generalmente adopta un tiempo definido). Los reclosers tienen dos tipos de curvas características amperio-tiempo: rápida y lenta. Generalmente, su primera operación de interrupción actúa según la curva rápida, de modo que puede cortar la corriente de falla en 0.03 - 0.04 s. Para las operaciones de interrupción posteriores, se pueden seleccionar diferentes curvas características amperio-tiempo según las necesidades de coordinación de protección.
2. Funciones y Características de los Sectionalizers Automáticos
Un sectionalizer es un dispositivo de protección automática utilizado en un sistema de distribución para aislar la sección de línea defectuosa. Se utiliza generalmente en cooperación con un recloser automático o un interruptor. Un sectionalizer no puede interrumpir corrientes de falla. Cuando ocurre una falla en una línea seccionada, opera el recloser de protección de respaldo o el interruptor del sectionalizer, y la función de conteo del sectionalizer comienza a acumular el número de operaciones de disparo del recloser. Cuando el sectionalizer alcanza el número preestablecido de operaciones registradas, se desconecta automáticamente en el momento en que el dispositivo de respaldo dispara para desconectar la sección de línea defectuosa. El recloser vuelve a cerrar para restaurar el suministro de energía a otras líneas. Si el número de operaciones de disparo del recloser no alcanza el número preestablecido de operaciones registradas del sectionalizer y la falla ha sido eliminada, el conteo acumulado del sectionalizer desaparecerá automáticamente después de un período de tiempo, volviendo al estado inicial.
Los sectionalizers se dividen en dos tipos según el número de fases: monofásico y trifásico. Según el método de control, se dividen en control hidráulico y control electrónico. Los sectionalizers controlados hidráulicamente utilizan el control hidráulico para el conteo, mientras que los sectionalizers controlados electrónicamente utilizan el conteo electrónico. Las principales funciones y características de los sectionalizers automáticos son las siguientes:
Los sectionalizers tienen la función de contar automáticamente el número de operaciones de disparo del dispositivo de protección superior.
Un sectionalizer no puede aislar corrientes de falla, pero puede desconectar fallas permanentes de línea en cooperación con un recloser. Dado que puede aislar corrientes de carga completa, se puede usar como un interruptor de carga operado manualmente.
Un sectionalizer puede realizar disparos automáticos y manuales. Después de disparar, está en un estado bloqueado y solo se puede restaurar el suministro de energía a través del cierre manual.
Un sectionalizer tiene una bobina de disparo conectada en serie en el circuito principal, y la corriente de operación mínima se puede cambiar reemplazando la bobina.
No hay conexión mecánica o eléctrica entre un sectionalizer y un recloser, y no hay restricción en su ubicación de instalación.
Un sectionalizer no tiene una característica amperio-tiempo, por lo que tiene ventajas especiales en su uso. Por ejemplo, se puede usar en situaciones donde las curvas características de protección de dos dispositivos de protección son muy cercanas, compensando así la deficiencia de que a veces no se puede lograr la coordinación incluso agregando etapas en un sistema de protección multinivel.
3. Cooperación Entre Reclosers y Sectionalizers
La operación cooperativa de reclosers y sectionalizers puede realizar la eliminación de fallas transitorias, el aislamiento de áreas de fallas permanentes y garantizar el suministro normal de energía de segmentos de línea no defectuosos. Debido a las diferentes funciones de los reclosers y sectionalizers, primero, la disposición de secciones de la línea debe determinarse razonablemente según las condiciones de operación del sistema para mejorar el grado de automatización de la línea de distribución y la confiabilidad del suministro de energía. Su estructura típica se muestra en la Figura 1.
Teóricamente, cada punto de ramificación en la línea debe considerarse como un punto de sección. De esta manera, incluso si ocurre una falla permanente en una línea de ramificación relativamente corta, se puede seccionar selectivamente, y se puede mantener el suministro normal de energía de otras secciones. Sin embargo, debido a las restricciones económicas y de condiciones de operación, a menudo no es posible lograr esto. Por lo tanto, es necesario proceder desde la realidad y adaptarse a las condiciones locales. Tanto los reclosers como los sectionalizers son dispositivos inteligentes con muchas ventajas, como un alto grado de automatización. Sin embargo, solo pueden desempeñar sus roles cuando se utilizan en la coordinación correcta. Por lo tanto, se deben seguir los siguientes principios de coordinación:
El sectionalizer debe estar conectado en serie con el recloser e instalado en el lado de carga del recloser.
El recloser de respaldo debe ser capaz de detectar y actuar sobre la corriente de falla mínima dentro del rango de protección del sectionalizer.
La corriente de arranque del sectionalizer debe ser menor que la corriente de falla mínima dentro de su rango de protección.
La calificación de estabilidad térmica y dinámica del sectionalizer debe cumplir con los requisitos.
La corriente de arranque del sectionalizer debe ser menor que el 80% de la corriente de disparo mínima de la protección de respaldo y mayor que el valor pico de la corriente de carga máxima esperada.
El número de veces de registro del sectionalizer debe ser al menos 1 vez menos que el número de veces de disparo de la protección de respaldo antes del bloqueo.
El tiempo de memoria del sectionalizer debe ser mayor que el tiempo total acumulado de interrupción de fallas (TAT) de la protección de respaldo. El tiempo total acumulado (TAT) de la acción de la protección de respaldo es la suma del tiempo de soporte de corriente de falla de cada falla en la secuencia de protección de respaldo y el intervalo de recierre. Dado que el sectionalizer no tiene una característica amperio-tiempo, la coordinación entre el recloser y el sectionalizer no requiere el estudio de curvas de protección.
La protección de respaldo del recloser se configura para bloquearse después de 4 operaciones de disparo. Estas operaciones pueden ser una combinación de cualquier modo de operación rápido y lento (o retardado), y el número de veces configurado para el sectionalizer se selecciona como 3 cuentas. Si ocurre una falla permanente en la línea en el lado de carga del sectionalizer, el sectionalizer se abrirá para aislar la falla antes del 3er recierre del recloser, y luego el recloser suministrará energía a la línea no defectuosa. Si hay otros sectionalizers configurados en serie, el número de veces de bloqueo con las que están configurados debe ser menor nivel por nivel.
Cuando ocurre una falla en la línea en el lado de carga del sectionalizer de última etapa, actúa el recloser. Los sectionalizers conectados en serie todos registran el número de veces que el recloser interrumpe la corriente. Después de que el sectionalizer de última etapa alcance el número de veces de acción, se desconecta para aislar la falla, y luego el recloser vuelve a cerrar para conectar la línea no defectuosa y restaurar el suministro de energía normal. Los sectionalizers que no alcanzan el número de veces de conteo se reiniciarán al estado inicial después del tiempo de reinicio especificado.
