Operación Anormal y Manejo de Interruptores y Desconectadores de Alta Tensión

Fallos Comunes de Interruptores de Alta Tensión y Pérdida de Presión del Mecanismo
Los fallos comunes de los interruptores de alta tensión en sí mismos incluyen: falla al cerrar, falla al abrir, cierre falso, apertura falso, asincronismo de las tres fases (contactos que no cierran o abren simultáneamente), daño en el mecanismo de operación o caída de presión, proyección de aceite o explosión debido a capacidad de interrupción insuficiente, e interruptores selectivos por fase que no funcionan según la fase ordenada.
"Pérdida de presión del mecanismo del interruptor" generalmente se refiere a anomalías en la presión hidráulica, neumática o en el nivel de aceite dentro del mecanismo del interruptor, lo que lleva a bloqueo de las operaciones de apertura o cierre.

Manejo de Interruptores con Bloqueo de Apertura/Cierre Durante la Operación

Cuando un interruptor experimenta bloqueo de apertura/cierre durante la operación, debe ser aislado del servicio lo antes posible. Se deben tomar las siguientes medidas dependiendo de la situación:

• En subestaciones equipadas con un interruptor de derivación dedicado o un interruptor de empalme que también funciona como derivación, se puede usar el método de sustitución por derivación para aislar el interruptor defectuoso de la red.

• Si la sustitución por derivación no es factible, se puede usar el interruptor de empalme en serie con el interruptor defectuoso; luego, se abre el interruptor del lado de alimentación en el lado opuesto para desenergizar el interruptor defectuoso (después de la transferencia de carga).

• Para configuraciones de barras tipo II, se cierra el interruptor de conexión externa de la línea para convertir la conexión tipo II en una conexión tipo T, así se saca de servicio el interruptor defectuoso.

• Cuando el propio interruptor de empalme experimenta bloqueo de apertura/cierre, se cierran ambos interruptores de desconexión de una cierta unidad (es decir, "doble tramo"), luego se abren los interruptores de desconexión de ambos lados del interruptor de empalme.

• Para subestaciones con doble fuente de alimentación pero sin interruptor de derivación, si un interruptor de línea sufre pérdida de presión, la subestación puede ser convertida temporalmente a una configuración de subestación terminal antes de abordar el mecanismo de operación del interruptor con pérdida de presión.

• Para un interruptor defectuoso en un esquema de barras 3/2 operando en una red en anillo, se puede aislar usando sus interruptores de desconexión de ambos lados.

Consecuencias de la Operación No Total de Fase de Interruptores de Alta Tensión

Si una fase de un interruptor no interrumpe, es equivalente a una apertura de dos fases; si dos fases no interrumpen, es equivalente a una apertura de una sola fase. Esto genera voltajes y corrientes de secuencia cero y negativa, potencialmente causando las siguientes consecuencias:

• El desplazamiento del punto neutro causado por el voltaje de secuencia cero lleva a voltajes desequilibrados entre fases y tierra, con algunas fases experimentando un aumento de voltaje, aumentando el riesgo de ruptura de aislamiento.

• La corriente de secuencia cero crea interferencia electromagnética en el sistema, amenazando la seguridad de las líneas de comunicación.

• La corriente de secuencia cero puede activar los relés de protección de secuencia cero.

• El aumento de impedancia entre dos partes del sistema puede llevar a operación asincrónica.

Métodos de Manejo para la Operación No Total de Fase de Interruptores

• Si un interruptor se dispara automáticamente en una fase, resultando en operación de dos fases, y la función de recierre automático (iniciada por la protección de pérdida de fase) no opera, inmediatamente instruya al personal de campo para que realice un recierre manual. Si no tiene éxito, abra las dos fases restantes.

• Si dos fases están abiertas, seleccione inmediatamente un método apropiado para abrir completamente el interruptor.

• En el caso de operación no total de fase de un interruptor de empalme, reduzca inmediatamente su corriente, cambie las barras de cierre en anillo a operación de una sola barra, o desenergice una barra si el sistema está en anillo abierto.

• Si el interruptor no total de fase suministra a un generador, reduzca rápidamente la potencia activa y reactiva del generador a cero, luego aplique los métodos de manejo mencionados anteriormente.

Métodos para Desenergizar un Interruptor No Total de Fase

En un sistema de 220 kV, paralele el interruptor no total de fase defectuoso con un interruptor de derivación. Después de inhabilitar la alimentación de control DC del interruptor de derivación, abra los interruptores de desconexión de ambos lados del interruptor no total de fase para desenergizarlo.

Si el elemento conectado al interruptor no total de fase puede ser desenergizado y la subestación utiliza dobles barras, primero abra el interruptor de línea en el lado opuesto. Luego, transfiera otros elementos a la otra barra de este lado, conecte el interruptor de empalme en serie con el interruptor no total de fase, use el interruptor de empalme para interrumpir la corriente de vacío, desenergizando la línea y el interruptor no total de fase, y finalmente abra sus interruptores de desconexión de ambos lados.

Manejo Cuando un Interruptor No Puede Ser Operado y la Línea No Puede Ser Desenergizada

En una configuración de interruptor 3/2 de 500 kV, si un interruptor se bloquea y no puede ser operado mientras la línea debe permanecer energizada, el interruptor defectuoso puede ser desenergizado abriendo sus interruptores de desconexión de ambos lados. Se deben observar las siguientes precauciones:

• Cuando se conectan dos cadenas en bucle, desactive la alimentación de control CC de todos los interruptores antes de usar los seccionadores para romper el bucle; restablezca inmediatamente la alimentación de control CC después de romper el bucle.

• Cuando tres o más cadenas están conectadas en bucle, desactive la alimentación de control CC de todos los interruptores en la cadena que contiene el interruptor defectuoso antes de romper el bucle; restablezca inmediatamente la alimentación de control CC de los otros interruptores en esa cadena.

Manejo de Condiciones Anormales de los Seccionadores Durante la Operación

• En caso de sobrecalentamiento del seccionador, reduzca inmediatamente la carga.

• Si ocurre un sobrecalentamiento severo, transfiera la carga mediante métodos de transferencia de barras o transferencia de barras de bypass para sacar el seccionador de servicio.

• Si desenergizar el seccionador sobrecalentado causaría una interrupción significativa y pérdidas, realice mantenimiento en línea para apretar los componentes. Si persiste el sobrecalentamiento, haga un cortocircuito temporal del seccionador usando un cable puente.

Causas del Sobrecalentamiento en Seccionadores de Alta Tensión

La ruta conductora principal de los seccionadores de alta tensión en los sistemas de potencia consta de las cuchillas de contacto principales (contactos móviles y fijos), varillas conductoras (o placas), contactos de transición entre las varillas conductoras y los conectores terminales, y los conectores terminales para los cables. Por lo tanto, el sobrecalentamiento suele ocurrir en las cuchillas de contacto principales, contactos de transición y conectores terminales.
Las causas principales incluyen: mal contacto entre los contactos móviles y fijos, presión de contacto insuficiente, deformación mecánica o desgaste, erosión eléctrica y contaminación como suciedad, depósitos químicos o capas de oxidación en las superficies de contacto, todo lo cual aumenta la resistencia de contacto.

La conexión entre las varillas (placas) conductoras y los conectores terminales generalmente emplea estructuras de contacto de transición, como contactos rodantes, contactos de fricción rotatoria superficial o estructuras similares a los contactos principales, y los fallos por sobrecalentamiento se observan frecuentemente en estos lugares durante la operación. Además, los puntos de contacto fijos de los seccionadores también pueden sobrecalentarse.

Métodos para Abordar el Sobrecalentamiento en Seccionadores de Alta Tensión

• Aumentar la vigilancia: Los operadores de subestaciones deben inspeccionar los seccionadores en cada turno, centrándose en el calentamiento en la ruta conductora. Analicen basándose en la corriente de carga y las condiciones de los componentes. Apliquen tiras de cera indicadoras de temperatura a las partes conductoras clave y monitoreen su fusión. Donde sea posible, utilicen termómetros infrarrojos para medir la temperatura en línea. Realicen inspecciones especiales durante cambios bruscos del clima.

• Operar los seccionadores correctamente: Al principio, opere lentamente y con cuidado, observando el sistema de transmisión y el movimiento de las varillas conductoras. Al cerrar, al hacer el primer contacto, cierre de manera decisiva y rápida; al abrir, al separarse inicialmente, separe rápidamente para minimizar el tiempo de arco y reducir la erosión del contacto.

• Mejorar la calidad del mantenimiento: Realice mantenimiento anual, centrándose en los puntos de contacto de la ruta conductora. Desarmen, limpien e inspeccionen los contactos móviles y fijos, que deben estar intactos. Reemplacen los contactos con quemaduras severas, desgaste mecánico excesivo o deformación significativa. Inspeccionen todas las partes conductoras en busca de signos de sobrecalentamiento y reemplacen los contactos que se han recocido, deformado o perdido elasticidad debido al sobrecalentamiento. Inspeccionen y ajusten los resortes de contacto; reemplacen los resortes que estén severamente corroídos o hayan perdido elasticidad.