Guia del recomptador: Com funciona i per què les companyies elctriques l'utilitzen

1. Què és un recloser?
Un recloser és un interruptor elèctric d'alta tensió automatitzat. Similar a un disjuntor en sistemes elèctrics domèstics, interromp la corrent quan es produeix un defecte, com ara un curtcircuït. No obstant això, diferent dels disjuntors domèstics que requereixen un reinici manual, un recloser monitoritza automàticament la línia i determina si el defecte s'ha esborrat. Si el defecte és temporal, el recloser es tancarà automàticament i restablirà la corrent.

Els reclosers s'utilitzen ampliament en sistemes de distribució, des de subestacions fins a postes elèctrics en zones residencials. Existeixen diversos tipus, incloent reclosers monofàsics compactes per a línies monofàsiques i reclosers trifàsics més grans per a subestacions i línies de distribució d'alta tensió fins a 38 kV.

El disseny i rendiment dels reclosers estan reglamentats per normes internacionals com l'ANSI/IEEE C37.60 i l'IEC 62271-111.

2. Per què utilitzar reclosers?

Els reclosers automàtics són considerats per les utilities elèctriques a nivell mundial com dispositius essencials per aconseguir el seu objectiu principal: proporcionar una font d'energia contínua i fiable als clients d'una manera simple i econòmica.

Els reclosers poden detectar i interrompre corrents de defecte, i després restablir la corrent automàticament un cop el defecte temporal s'ha esborrat. Essencialment, un recloser és un dispositiu intel·ligent autònom capaç de detectar sobrecorrent, temporitzar, interrompre la corrent de defecte i tancar-se automàticament per reactivar la línia.

Si el defecte és permanent, el recloser es bloquejarà després d'un nombre predefinit d'intents—normalment entre tres i quatre intents—aislant així la secció defectuosa del reste del sistema. Aquesta capacitat afegeix temps i costos operatius significatius a les utilities, ja que la corrent sovint es restableix després d'una o dues llampeces breus, sense necessitat d'intervenció al terreny.

En casos on el desplaçament de personal és inevitable, els reclosers ajuden a minimitzar la zona d'apagada i assisteixen al personal de manteniment a localitzar ràpidament el defecte i restablir el servei. Clients residencials, comercials, industrials i institucionals tots beneficien d'una menor interrupció i costos associats. Sense aquest nivell elevat de fiabilitat en la subministrament, moltes càrregues crítiques modernes, com ordinadors, bombes d'aigua i línies de producció automatitzades, tindrien dificultats per funcionar de manera fiable.

3. Com funciona un recloser?

Quan es produeix un defecte a la línia, el recloser el detecta i interromp automàticament la corrent. Després d'un interval molt curt—sovint tan breu que només causa una llampeca momentània—el recloser intenta tancar-se i restablir la corrent. Si el defecte persisteix, torna a disparar-se.

Després de típicament tres intents infructuosos, el recloser classifica el defecte com a permanent i roman obert (bloquejat). En aquest punt, els equips de la companyia han de visitar el lloc per reparar l'infraestructura danysada i reiniciar manualment el recloser per restablir la corrent.

Els defectes permanents típics inclouen:

• Dany causat per raigs a conductors o equipaments

• Rams que cauen sobre i danysen les línies

• Col·lisions de vehicles amb postes o maquinari

4. Quins són els defectes temporals?

La majoria dels defectes en línies de distribució aèries són temporals. Exemples inclouen impacts de raigs, conductors emportats pel vent, o contacte momentani causat per ocells o petits animals. Aquests defectes normalment es resolen sols un cop s'interromp la corrent i no causen danys duradors a la línia.

Tipus comuns de defectes temporals:

• Col·lisió de conductors provocada pel vent

• Flashover a superfícies d'aislants degut a sobretensió induïda per raigs

• Pont momentani entre conductors en viva i parts a terra per ocells, rosegadors o altres animals

• Rams que toquen breument línies en viva

• Surts de commutació causant flashover en aislants

Les dades operatives a llarg termini i l'experiència al terreny demostrin clarament la importància de la funció "disparar i tancar". Si la línia es desenergétzia momentàniament, sovint la font del defecte desapareix—fent que el tancament exitós sigui molt probable. Així, els reclosers automàtics pràcticament eliminen apagades prolongades causades per defectes temporals o sobrecorrents transitoris en sistemes de distribució.

5. Tipus de reclosers

5.1 Reclosers monofàsics

Els reclosers monofàsics s'utilitzen per protegir circuits monofàsics, com branques o derivacions d'un alimentador trifàsic. També es poden utilitzar en circuits trifàsics on la major part de la càrrega és monofàsica.

En cas de defecte permanent entre fase i terra, només la fase afectada es bloqueja, mentre que les altres dues terces del sistema continuen subministrant energia—millorant la continuïtat general del servei.

Degut al seu pes més lleuger comparat amb els reclosers trifàsics grans, les unitats monofàsiques s'instalen normalment directament a postes elèctrics o estructures d'acer de subestacions utilitzant els seus suports integrats, eliminant la necessitat de marcs de suport addicionals.

Depenent de la disseny, els reconectadors monofàsics poden disposar d'un control hidràulic (integrat dins del dipòsit d'oli del reconectador) o d'un control electrònic (ubicat en un quadre de control separat).

Es destaca que ara també es troben disponibles reconectadors monofàsics en un factor de forma de tancament, representant un nivell elevat d'integració entre els components primaris i secundaris. Aquests es poden instal·lar directament sobre bases de muntatge estàndard de tancaments de fusibles i s'utilitzen comunament per a la protecció de circuits ramificats, amb corrents nominals típiques fins a 200 A.

Un fabricant representatiu és S&C Electric Company (EUA), el producte TripSaver® II del qual exemplifica aquest tipus, com es mostra a continuació:

5.2 Reconectadors trifàsics

Els reconectadors trifàsics s'utilitzen en línies de distribució trifàsiques per augmentar la fiabilitat del sistema. En cas de qualsevol falla permanent, les tres fases es bloquegen simultàniament, evitant així el risc de funcionament en monofàsic per a càrregues trifàsiques crítiques, com grans motors trifàsics, que podrien veure's endommagades per una alimentació de tensió desequilibrada o incompleta.

La selecció d'un reconectador trifàsic es basa en les característiques elèctriques requerides, el medi d'interrupció i aïllament (per exemple, oli, buit o gasos ambientals amistosos) i la tria entre el control hidràulic (integrat dins de la unitat) o el control electrònic (ubicat en un quadre de control separat).

5.3 Mode d'operació: Tancament trifàsic i bloqueig trifàsic

Aquest és el mode d'operació estàndard per als reconectadors més grans. Independentment de si la falla és una falla de fase a terra, una falla entre fases o una falla trifàsica, les tres pols es tanquen simultàniament durant cada operació. El tancament i el recobriment de les tres fases estan mecànicament connectats i impulsats per un únic mecanisme d'operació, assegurant un rendiment sincronitzat.

Els reconectadors trifàsics admeten diverses configuracions de muntatge, incloent-hi:

• Quadres de muntatge en post (per instal·lacions de línia aèria)

• Quadres de muntatge en subestació (per aplicacions de subestació o muntatge en plataforma)

5.4 Reconectadors triple-monofàsics

Els reconectadors triple-monofàsics són controlats electrònicament i ofereixen tres modes d'operació:

• Tancament trifàsic i bloqueig trifàsic
  Totes les tres fases es tanquen simultàniament per sobrecorrent, es recobreixen simultàniament i operen en la mateixa seqüència.

• Tancament monofàsic i bloqueig trifàsic
  Cada fase realitza independentment el tancament per sobrecorrent i el recobriment. Si alguna fase entra en la seqüència de bloqueig per una falla permanent, o si s'emet un comandament de "bloqueig" local/remot, les altres dues fases també es tanquen i entren en bloqueig, evitant així un funcionament prolongat en monofàsic de les càrregues trifàsiques.

• Tancament monofàsic i bloqueig monofàsic
  Cada fase es tanca i bloqueja independentment, sense afectar les altres. Aquest mode es utilitza principalment per a càrregues residencials, o en escenaris on les càrregues trifàsiques ja estan protegides contra el funcionament en monofàsic mitjançant altres mitjans.

Els reconectadors triple-monofàsics es poden muntar en post utilitzant un quadre de muntatge en post, o instal·lats en quadres de subestació o directament en estructures d'acer de subestació.

6. Tipus de control de reconectadors

La "intel·ligència" que permet al reconectador detectar sobrecorrent, seleccionar les característiques temps-corrent, realitzar operacions de tancament i recobriment, i finalment bloquejar, prové del seu sistema de control. Hi ha dos tipus principals de control: control hidràulic integral i control electrònic ubicat en un quadre de control separat.

Control hidràulic

El control hidràulic s'utilitza ampliament en la majoria dels reconectadors monofàsics i alguns reconectadors trifàsics. Existeix com a part integral del propi reconectador. Amb aquest mètode de control, la sobrecorrent es detecta mitjançant un bobinat de tancament connectat en sèrie amb la línia. Quan la sobrecorrent flueix a través del bobinat de tancament, aquest arrossega un pistó, fent que els contactes del reconectador es tanquin oberts. 

Les operacions de temporització i seqüència es realitzen fent fluir oli hidràulic a través de diferents cambres o orificis hidràulics. En els reconectadors més petits, l'energia necessària per al recobriment es proporciona mitjançant molles, que es carreguen pel pistó del bobinat de tancament en sèrie durant l'operació de protecció de sobrecorrent. En els reconectadors més grans, el tancament es realitza mitjançant un solenoide de tancament separat alimentat per la tensió de la línia del costat de la font del reconectador.

7. Control basat en microprocessador o electrònic

Els sistemes de control de reconectadors basats en microprocessador o electrònics s'instalen generalment en quadres de control separats, permetent ajustar els paràmetres d'operació en qualsevol moment. Es poden combinar amb diversos accessoris per personalitzar les funcions bàsiques per satisfer una àmplia gamma de requisits d'aplicació. En comparació amb el control hidràulic, aquests mètodes de control oferixen més flexibilitat, programació i personalització de paràmetres més fàcils, i capacitats avançades de protecció, mesura i automatització. 

El control basat en microprocessador es sol utilitzar conjuntament amb programari d'interfície basat en PC per configurar les opcions de control, registrar dades de mesura i establir paràmetres de comunicació. El sistema de control també proporciona diverses eines analítiques, incloent la localització de fallades, l'enregistrament d'esdeveniments i funcions d'oscil·lografia. El control electrònic s'ha aplicat ampliament a la majoria dels recomptadors trifàsics des dels anys vuitanta del segle passat, i moltes d'aquestes unitats segueixen funcionant amb fiabilitat avui en dia.

8. Mitjans d'interrupció dels recomptadors

8.1 Interrupcions d'oli
Els recomptadors que utilitzen oli per interrompre la corrent utilitzen el mateix oli com a medi d'aislament principal. Alguns recomptadors amb control hidràulic també utilitzen aquest mateix oli per realitzar funcions de temporització i comptatge.

8.2 Interrupcions al buit
Les interrupcions al buit permeten una interrupció d'arc ràpida i de baixa energia i ofereixen avantatges com una llarga vida útil del contacte i de l'interruptor, baix estrès mecànic i alta seguretat operativa. Com que l'arc s'extingeix en un buit, la vida útil del contacte i de l'interruptor supera amb creus la de altres mitjans d'interrupció. Depenent del model, el medi d'aislament per als recomptadors al buit pot ser oli, aire o epoxi.