Inversores de redes: Conmutación síncrona (Parte 2ª)

La fuente principal y la fuente de sustitución tienen que tener la posibilidad de sincronizarse, es decir:

·         sus vectores de tensión han de estar en fase,

·         su frecuencia y amplitud han de ser idénticas.

Esta conmutación ofrece grandes posibilidades en cuanto a que el cambio de fuente puede realizarse antes del corte de tensión en la fuente en servicio, con lo que los receptores no sufren ningún corte de alimentación.

Los siguientes ejemplos explican este tipo de conmutación.

Ejemplo nº 1

Explotación de centros de transformación de interconexión AT/MT con doble juego de barras (figura 2)

Los dos juegos de barras están alimentados por las líneas de transporte AT de la red de interconexión, el interruptor automático de acoplamiento está abierto y los dos juegos de barras están sincronizados. Las derivaciones de línea y los transformadores están conectados a uno u otro de los juegos de barras A o B. Para cambiar la alimentación de una derivación (cambio de juego de barras), suponiendo que estuviera alimentado en la barra A, es suficiente con:

·         cerrar el interruptor automático de acoplamiento (1) sin verificar las condiciones de acoplamiento porque los dos juegos de barras están sincronizados,

·         cerrar el 2º seccionador de derivación (2b) de la salida en cuestión,

·         abrir el primer seccionador de derivación (2a),

·         abrir el interruptor automático de acoplamiento (1).

La derivación queda entonces alimentada por el otro juego de barras B.

Nota: durante todo el tiempo de conmutación, todas las derivaciones quedan en paralelo sobre los dos juegos de barras; la potencia de cortocircuito es entonces elevada y las características eléctricas del material deben de ser suficientes para soportar este modo de utilización si la probabilidad de defecto durante estas maniobras es elevada.

Figura 2: Esquema de un centro de transformación de interconexión AT/MT

con doble juego de barras.

Ejemplo nº 2

Sustitución de un generador en servicio por  un elemento de reserva en una central autónoma de producción de energía eléctrica formada por grupos electrógenos

Estos grupos generadores necesitan un mantenimiento periódico frecuente; la central funciona con n -1 grupos, siendo el elemento enésimo el de reserva o el que está en mantenimiento.

La sustitución de un grupo en servicio por un grupo en reserva se realiza de la manera siguiente: el alternador del grupo en reserva es arrastrado hasta la velocidad de sincronismo y hasta la tensión nominal; la orden de conexión del interruptor automático se da después de verificar las condiciones de acoplamiento (tensiones y frecuencias iguales y desfasaje nulo).

Con el objeto de conseguir la igualdad de todas estas magnitudes en el momento de acoplamiento y mantenerlas después de éste, el alternador y el motor térmico de arrastre están dotados de un regulador de tensión y de velocidad.

Las condiciones de acoplamiento se consiguen:

·   por la intervención de un operario que da, siguiendo las indicaciones del voltímetro y del frecuencímetro diferenciales y del sincronoscopio, las órdenes de aumento o  disminución al regulador de velocidad y las órdenes de aumento o disminución de la excitación al regulador de tensión para poder dar la orden de conexión al interruptor automático cuando las condiciones de acoplamiento son satisfactorias.

En este caso es posible utilizar un autómata llamado «acoplador». Este autómata se encarga de verificar las condiciones de acoplamiento y da la orden de conexión, efectuándose siempre de forma manual las operaciones de regulación.

·         con un «acoplador síncrono» que es un autómata especializado unido a un regulador de tensión. Este autómata da las órdenes de aumento o disminución de velocidad al motor de arrastre y ordena el cierre del interruptor automático de acoplamiento, siendo el regulador de tensión el que da las órdenes de aumento o disminución de la excitación al alternador. De esta forma el acoplamiento se realiza automáticamente.

Después del acoplamiento, el grupo que hay que desconectar se va descargando (actuación sobre el regulador de velocidad) y se desconecta de la red abriendo su interruptor automático de acoplamiento. De esta manera la sustitución se realiza sin perturbar la red de distribución y sin pérdida de carga.

Ejemplo nº 3

Conmutación automática sin corte de un SAI (sistema de alimentación ininterrumpida), sobre una red pública utilizando un contactor estático (figura 3).

Esta situación se da con mucha frecuencia: alimentación de ordenadores, centros de proceso de datos, medida, regulación, etc.

El contactor estático es un dispositivo que permite utilizar la red como emergencia del ondulador. Hay que destacar el hecho de que no hay ningún corte de tensión, ni transitorio,

si se corta (accidental o intencionadamente) la tensión del ondulador.

Para conseguir este resultado, el ondulador mantiene su tensión permanentemente en fase con la de la red. Sin embargo, la conmutación no es posible si el valor de la tensión de red no es correcto.

La secuencia de funcionamiento es la siguiente:

·       el ondulador, regulado en tensión, manteniéndose en fase y en frecuencia sincronizado con la red, alimenta la utilización. El conmutador estático está abierto; la red no suministra energía,

·         la conmutación ondulador-red se produce:

o   por parada del ondulador:

                – por defecto interno,

                – por orden voluntaria,

o   por detección de sobrecarga lado utilización.

La orden de conmutación cierra siempre instantáneamente el contactor estático. En el último caso (sobrecarga) las dos fuentes funcionan un corto instante en paralelo y a continuación el ondulador se desconecta.

·         la conmutación red-ondulador se ordena voluntariamente

Después de poner en marcha el ondulador, el proceso automático es el siguiente:

o   sincronización del ondulador sobre la red,

o   puesta en paralelo de la red y el ondulador,

o   apertura del contactor estático,

o  el ondulador queda entonces permanentemente sincronizado con la red y alimenta él solo a la carga.

Importancia del conmutador estático

El conmutador estático de corriente alterna permite conseguir:

·         una tensión permanente sobre la utilización, comparable en fiabilidad a la solución obtenida con dos onduladores en paralelo actuando el uno como emergencia del otro, pero a un precio menor,

·         en caso de sobrecarga en el lado de la utilización, un dispositivo ultrarrápido ordena al contactor estático conectar la red en paralelo con el ondulador. Esta disposición permite aprovechar la potencia de cortocircuito de la red para eliminar defectos aguas abajo sin tomar precauciones especiales, a parte de las normales de la selectividad.

Figura 3: Esquema de un circuito alimentado por dos fuentes con conmutación automática sin corte utilizando un contactor estático.

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