Aplicación de la Tecnología de Diagnóstico de Fallas para Reclosers Automáticos al Vacío de Exterior de 15kV
Según las estadísticas, la gran mayoría de las fallas en las líneas aéreas de alimentación son transitorias, con las fallas permanentes representando menos del 10%. Actualmente, las redes de distribución de media tensión (MT) utilizan comúnmente reclosers automáticos al aire libre de vacío de 15 kV en coordinación con seccionadores. Esta configuración permite la restauración rápida del suministro de energía después de las fallas transitorias y aísla los segmentos de línea defectuosos en caso de fallas permanentes. Por lo tanto, es esencial monitorear el estado operativo de los controladores de reclosers automáticos para mejorar su confiabilidad.
1. Resumen de Investigación Técnica (Nacional e Internacional)
1.1 Clasificación de los Reclosers Automáticos
Los reclosers automáticos se dividen en dos categorías principales: de corriente y de voltaje. Los reclosers de corriente detectan las corrientes de falla, disparan en consecuencia y se recierran automáticamente—generalmente realizando de uno a tres intentos de recierre. Funcionan tanto como dispositivos protectores como reclosers. La aislación de la falla se realiza eliminando progresivamente secciones, comenzando desde el segmento más aguas abajo hasta que se identifica la sección con falla. Sin embargo, este método somete a la red a múltiples recierres de corriente de falla, causando una gran tensión. Además, cuantas más secciones de línea haya, mayor será el número de recierres necesarios y más largo será el tiempo total de restauración. En consecuencia, tales sistemas generalmente están limitados a no más de tres secciones y son más adecuados para alimentadores radiales o ramificados.
Por otro lado, los reclosers de voltaje disparan ante la pérdida de voltaje y se recierran después de un retraso preestablecido una vez que se restaura el voltaje. En este esquema, el interruptor de alimentador de la subestación debe realizar dos recierres para completar la aislación de la falla y la restauración del servicio: el primer recierre identifica la sección con falla basándose en el número de interruptores seccionadores que se cierran, tras lo cual los interruptores adyacentes a la falla se bloquean para aislarla; el segundo recierre restaura la energía a las secciones no defectuosas. Dado que la protección instantánea contra sobrecorriente depende del interruptor de alimentador de la subestación, este enfoque es menos adecuado para alimentadores largos. Sin embargo, con el aumento de la capacidad del sistema, esta limitación ha disminuido gradualmente. Por lo tanto, los reclosers de voltaje son apropiados para redes radiales o en anillo cortas y permiten funcionalidades básicas de automatización.
1.2 Problemas con los Métodos de Prueba Convencionales
Debido a las tolerancias de fabricación y al desgaste mecánico por el funcionamiento prolongado, los reclosers automáticos pueden experimentar malfuncionamientos o operaciones falsas. Los métodos de prueba actuales se basan principalmente en equipos de inspección manual, lo que implica costos de inversión elevados.
1.3 Estado Actual de la Investigación y Tendencias de Desarrollo (Nacional e Internacional)
Para los reclosers automáticos de vacío al aire libre de 15 kV MT, las prácticas nacionales en China adoptan predominantemente enfoques de mantenimiento offline y periódico, incluyendo pruebas de resistencia aislante, pruebas de resistencia aislante del circuito de control y pruebas de tensión alterna de soporte. Estos métodos convencionales presentan varios inconvenientes: los equipos de prueba son voluminosos y difíciles de transportar; las pruebas a menudo requieren trabajos en altura, lo que plantea riesgos de seguridad; y el proceso consume una cantidad considerable de mano de obra y recursos. Los sistemas de diagnóstico integral e integrado siguen siendo raramente implementados en las operaciones de campo reales.
Se ha logrado un progreso significativo en el diagnóstico a nivel de controlador para los reclosers automáticos de vacío al aire libre de 15 kV MT. Ahora se utilizan ampliamente analizadores automáticos modernos. Estos dispositivos se conectan a través de interfaces simples y estandarizadas—soportando la compatibilidad “plug-and-play” entre reclosers de diferentes fabricantes. Al inyectar señales de corriente controlada en el controlador del recloser, el analizador mide respuestas clave como las curvas de Característica Tiempo-Corriente (TCC) y secuencias de control. Ofrece un control preciso de la forma de onda, el tiempo y la amplitud de las corrientes inyectadas y registra con precisión la respuesta del controlador—con resolución temporal hasta el nivel de microsegundos. El sistema puede automatizar completamente una secuencia de prueba completa e instantáneamente mostrar resultados textuales, incluyendo comandos de disparo, acciones de recierre, restablecimiento, eventos de bloqueo y registros asociados con marca de tiempo.
La investigación actual en diagnóstico inteligente de fallas se centra en tres direcciones principales:
Tecnologías de diagnóstico inteligente integrado;
Sistemas de diagnóstico inteligente en red;
Arquitecturas de diagnóstico inteligente adaptativo.
2. Tecnología de Diagnóstico de Fallas para Reclosers Automáticos de Vacío al Aire Libre de 15 kV MT
El sistema de diagnóstico de fallas para los reclosers automáticos de vacío al aire libre de 15 kV MT está diseñado específicamente para evaluar el rendimiento de los controladores de recloser utilizados en líneas aéreas de media tensión. Después de conectar la "unidad de interruptor" al controlador del recloser, el sistema utiliza software para inyectar diversas corrientes de falla simuladas en el controlador y activa las operaciones de apertura/cierre correspondientes según la lógica del controlador. El sistema registra la respuesta del controlador a estos cambios de corriente simulados y analiza—mediante software—si el controlador identifica correctamente las condiciones de falla y ejecuta acciones de control apropiadas de acuerdo con las especificaciones.
Este sistema de diagnóstico admite una amplia gama de pruebas de escenarios de falla, permitiendo la detección totalmente automatizada de fallas en el controlador. Se conecta a diversos modelos de reclosers a través de interfaces universales o personalizadas, y todas las funciones de control y prueba se ejecutan a través de software de análisis dedicado. Las características clave del sistema incluyen:
Fuente de Corriente de Alta Precisión: El sistema emplea una fuente de corriente de alta precisión, alta resolución y confiable para asegurar una simulación realista de las corrientes de falla. El control por software permite un ajuste completo de los parámetros de corriente—incluyendo forma de onda, amplitud, tiempo de subida, duración y tiempo de caída—and proporciona visualización en tiempo real de las formas de onda y magnitudes de corriente para mejorar la capacidad de análisis.
Diseño de Interfaz Universal: Una interfaz estandarizada permite una operación verdaderamente “plug-and-play” en el campo, facilitando la transmisión sin problemas de señales y datos.
Base de datos integrada de curvas TCC: La característica amperio-segundo (es decir, la Característica Tiempo-Intensidad o curva TCC) define la relación inversa entre el tiempo de disparo y la magnitud de la corriente de falla, incluyendo tanto las curvas TCC rápidas como lentas. El software de análisis incorpora múltiples bibliotecas estándar de curvas TCC, como Cooper, IEEE (EE. UU.) y normas IEC, permitiendo una comparación y un juicio diagnóstico convenientes.
Análisis automático de datos de prueba: El sistema interpreta automáticamente los comentarios del recloser e instantáneamente muestra resultados analíticos, incluyendo representaciones gráficas e informes, que detallan eventos de disparo, recierre, bloqueo y otros eventos operativos.
3.Conclusión
La tecnología de diagnóstico de fallas para los reclosers automáticos al aire libre de vacío de MV de 15 kV puede identificar eficazmente diversas anomalías, incluyendo:
Fallo en el recierre instantáneo;
Desviación de las curvas TCC estándar;
Fallo en la protección contra sobrecorriente;
Tiempo anormal de intervalo de recierre;
Mecanismos de bloqueo de cierre defectuosos.
Esta tecnología representa un cambio crítico desde el mantenimiento programado tradicional hacia el mantenimiento basado en condiciones avanzadas para reclosers. Al permitir un análisis y diagnóstico completos de la unidad de control, mejora significativamente las capacidades técnicas de monitoreo de la condición de los reclosers y juega un papel vital en la prevención de interrupciones en la red de distribución y en la garantía de la confiabilidad de la red.
