Seccionadoras de Media Tensión en Sistema de Distribución Tipo Anillo

¿Cómo se aplican las Seccionadoras de Media Tensión en los Sistemas de Distribución Eléctrica con Topología en Anillo?

Cuando el proyecto del cliente tiene una carga mayor de 1000kVA y tiene altas exigencias de continuidad de servicio frente a alguna falla o frente a jornadas de mantenimiento de la instalación eléctrica, ya no funciona implementar la Topología Radial Simple.

Por ejemplo, en los Hoteles Turísticos de varios edificios y con una extensión territorial grande, se recomienda implementar un Sistema de Distribución Eléctrica con Topología en Anillo por medio de la disposición adecuada de seccionadoras de media tensión.

A demás, este arreglo también se utiliza en grandes complejos residenciales y comerciales, ya que la experiencia del usuario debe ser agradable y no verse perjudicada por cortes de suministro eléctrico de larga duración.

Seccionadora de Media Tensión en Sistema de Distribución Eléctrica con Topología Tipo Anillo.
Imagen Referencial: Sector Hotelero.

Evidentemente, ningún sistema es perfecto, y la topología en anillo también tiene sus puntos débiles en términos de continuidad de servicio. Sin embargo, para un proyecto de “presupuesto medio-alto” esta topología puede ser la mejor opción para garantizar la continuidad de servicio bajo ciertos escenarios.

Aunque sabemos que existen otras topologías más robustas, requieren un presupuesto más alto y normalmente son utilizadas en proyectos Industriales y Petroleros en los que un corte de energía puede representar pérdidas de miles de dólares.

¿En qué consiste un Sistema de Distribución Tipo Anillo?

Este sistema utiliza diferentes arreglos de seccionadoras de media tensión con el objetivo de formar uno o más anillos que suministren energía a varios transformadores que reduzcan la tensión al nivel de utilización de las cargas asociadas. Como se muestra en la siguiente Figura.

Seccionadoras de Media Tensión en Sistema de Distribución Eléctrica Tipo Anillo
Sistema de Distribución en Media Tensión con Topología en Anillo. Fuente: EATON Application Guide Electrical Sector.

Este sistema suele ser más eficaz cuando hay dos líneas de alimentación disponibles de la empresa de servicios públicos, de esta manera, se mantiene la robustez de la redundancia del anillo en todos los niveles del arreglo.

De la imagen podemos observar que el anillo está conformado por seccionadores rompe carga o “Load Break Switches” que estan “normalmente cerrados” (NC: Normally Closed, en inglés) y sólo un switch está “normalmente abierto” (NO: Normally Open, en inglés) ubicado lo más posible a la mitad del anillo. Ese seccionador se mantiene abierto para evitar el funcionamiento paralelo de las fuentes de alimentación de la red eléctrica. Porque, si operan en paralelo podrían aumentar significativamente la corriente de cortocircuito del sistema.

Adicionalmente, se observa que cada transformador tiene sus propios dispositivos de desconexión: dos seccionadores rompe carga para cada lado del anillo, y un interruptor de potencia o fusible desconector para la salida del transformador. Esto quiere decir que en caso de que haya que hacer mantenimiento a un transformador, se puede desenergizar sin interrumpir la continuidad del servicio de las demás cargas del anillo.

Enclavamientos

Para las Seccionadoras de Media Tensión en Sistemas de Distribución Tipo Anillo se recomienda un esquema de enclavamiento con llaves para evitar el cierre de todos los dispositivos de seccionamiento en el anillo. Aunque, en algunos sistemas sofisticados con software de gestión se pueden automatizar los enclavamientos a través de Dispositivos Electrónicos Inteligentes instalados en las Seccionadoras.

Enclavamientos en la Seccionadora Primaria

Si, en la imagen de arriba, observamos el diagrama unifilar desde la parte superior, encontraremos la Seccionadora Primaria con los interruptores de las líneas de alimentación de la red pública, llamados “Primary Main Breaker” que normalmente están cerrados. Mientras que el interruptor de enlace de barra, llamado “Tie Breaker”, está normalmente abierto.

Estos tres interruptores deben tener enclavamiento mecánico o eléctrico para evitar que las dos líneas de alimentación de la red pública se pongan en paralelo. Lo recomendable es agregar un esquema de transferencia automática entre los dos interruptores principales y el de enlace de barra.

De esta forma, si hay un corte de servicio público en una de las líneas, el esquema de transferencia automática proporcionaría un tiempo de corte significativamente reducido para alimentar todas las cargas afectadas a la otra línea que no ha tenido corte de energía. Es decir, se abre el interruptor de alimentación de la línea, y se cierra el interruptor de enlace automáticamente para mantener la continuidad de servicio de todas las cargas del proyecto.

Seccionadora de Media Tensión para Sistema de Distribución Radial Simple.
Seccionadora de Media Tensión. Fuente: Power Xpert UX.

Enclavamiento en las Seccionadoras Secundarias

Las seccionadoras secundarias son las que están asociadas a cada transformador, y se encargan de cerrar o abrir el anillo. Cada una de esas seccionadoras deben tener enclavamientos con los interruptores de alimentación del anillo, llamados “Loop Feeder Breaker” en la imagen de arriba.

El objetivo de este enclavamiento es que nunca haya una operación en paralelo de las líneas de alimentación. Pero, si ocurre una falla en uno de los cables del anillo, o si hay que hacer algún mantenimiento que requiera abrir una sección del anillo, entonces, se aísla la sección del cable asociada y se transfiere toda la carga al otro lado del anillo que no ha sido afectado.

De esta manera, se puede mantener la continuidad de servicio en todas las cargas aunque ocurra una eventualidad que requiera la desconexión de una sección del anillo. Y el enclavamiento ayuda a que durante el traspaso de la carga no haya ninguna negligencia humana que pueda atentar contra la seguridad de los operadores y de toda la instalación.

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Ventajas de la Topología en Anillo

La topología de distribución de media tensión en anillo es más costosa que la topología radial simple, pero ofrece las siguientes ventajas:

  • Mayor confiabilidad cuando se produce una interrupción de servicio en una de las líneas de la red pública, gracias a la transferencia automática o manual de la seccionadora primaria.
  • Rápida restauración del servicio cuando se produce una falla en el conductor del anillo. Se procede a una secuencia de apertura y cierre de los dispositivos de desconexión del anillo de forma que todas las cargas se mantengan alimentadas mientras se desenergiza la sección fallada y se sustituye el cable.
  • Continuidad de servicio en las demás cargas del sistema si se produce una falla en alguno de los transformadores del anillo. Es decir, se desenergiza el transformador afectado sin interrumpir el servicio en las demás cargas del sistema.

Desventajas de la Topología en Anillo

Si ocurre una falla en uno de los transformadores del anillo, se debe desenergizar el transformador y aplicar mantenimiento correctivo o sustitución del transformador dejando sin servicio sus cargas asociadas durante el tiempo de restauración del transformador.

Con este arreglo, no hay manera de transferir la carga del transformador afectado hacia otro transformador, a menos que aguas abajo del transformador se diseñe algún sistema de transferencia automática hacia un generador diesel de emergencia, o hacia otra sección del sistema eléctrico. Pero, es un hecho que esta topología de anillo no permite transferir las cargas de el transformador en casos de que este falle.

Conclusión

El arreglo de Seccionadoras de Media Tensión para Distribución Eléctrica con Topología en Anillo es la más utilizada en el Sector Hotelero de Gran Escala por su versatilidad y flexibilidad en términos de continuidad de servicio en ciertos escenarios. Además, se utiliza frecuentemente en complejos comerciales y residenciales de gran escala que tengan el presupuesto disponible para implementarlo. Sin embargo, en el Sector Industrial y Petrolero que manejen grandes volúmenes de producción, no es recomendable utilizar esta topología de anillo, sino implementar un esquema de redundancia mucho más robusto en donde se pueda mantener la continuidad de servicio en las cargas cuando falla uno de los transformadores.

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Fuente

EATON Application Guide. Electrical Sector.

Xiria | Ring main unit | Medium voltage switchgear panel | Eaton

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