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domingo, 16 de febrero de 2020

Inversores de redes: Conmutación con corte (Parte 3ª)




Este tipo de conmutación de fuentes es el más utilizado tanto en baja como en alta tensión.

Su campo de utilización se extiende tanto a la industria como al sector terciario. El tiempo de conmutación varía normalmente entre 0,5 y 30 s, lo que no excluye valores inferiores para ciertos casos especiales.

En baja tensión

Puesto que los responsables de la utilización de las redes BT suelen ser poco especializados, los dispositivos de conmutación deberían ser simples.

Aparamenta

El tipo de aparamenta de maniobra a instalar depende de la frecuencia de las conmutaciones:

  • para un número importante de conmutaciones: el contactor,
  • para un número bajo de conmutaciones (una por semana): el interruptor automático.

Circuito de mando

Los circuitos de mando de los aparatos de maniobra se alimentan o mediante una fuente auxiliar segura (una batería por ejemplo) o directamente del circuito de potencia del aparato a controlar.

Alimentación

Generalmente, la fuente principal de alimentación es la red de distribución pública BT o una red BT privada aislada por un transformador AT/BT, alimentado lado AT por la red de distribución pública.

La fuente de sustitución puede ser:

  •  una segunda red BT independiente de la primera,
  • un grupo electrógeno con tiempo cero para tomar rápidamente el servicio,
  • un grupo electrógeno con arranque manual o automático cuando hay corte de tensión en la fuente principal,
  •  un SAI,
  • etc.

Estas diferentes fuentes de sustitución, en la mayor parte de los casos de potencia mucho menor que la red principal, tienen una autonomía limitada. Cuando la red segura se alimenta mediante una fuente de sustitución, es normalmente adecuado y hasta obligatorio desconectar una parte de la carga y no reacelerar más que los motores extraordinariamente prioritarios.

Ejemplo (BT)

Esquema

El esquema más frecuente de conmutación de fuentes BT con desconexión automática de servicios no preferentes, es el de la figura 4.

Principio de funcionamiento

Puesto que las dos fuentes no pueden ponerse en paralelo, los interruptores automáticos Jn y Jr están enclavados mecánicamente: su mando eléctrico está hecho de tal manera que una orden simultánea a los dos interruptores automáticos provoca solamente el funcionamiento de uno.

Un conmutador de tres posiciones indica el modo de funcionamiento:

posición 1 = parado,
posición 2 = automático,
posición 3 = conexión voluntaria de la fuente de sustitución y desconexión del interruptor de acoplamiento.

·         posición 1 = parado

Todos los circuitos de mando están desconectados y todos los interruptores abiertos.

·         posición 2 = automático

o   la tensión de red normal está presente; el interruptor automático correspondiente y el de acoplamiento están cerrados,
o       para un corte de tensión superior a 0,4 s (hasta 10 s) el autómata de conmutación da las órdenes de desconexión al interruptor normal y de acoplamiento y una orden de arranque al grupo electrógeno,
o   después de recibir la información de «tensión grupo correcta» el autómata da una orden de conexión al interruptor automático de la fuente de sustitución,
o      al retorno de la tensión normal, después de una temporización de 10 a 180 s:

                – apertura del interruptor automático Jr,
                – cierre del interruptor automático Jn,
                – orden de parada al grupo,
                – cierre del interruptor automático Jc.

·         posición 3 = conexión voluntaria

Permite desconectar voluntariamente el interruptor de acoplamiento mientras la red de seguridad está conectada a la fuente de reemplazo.

Caso especial: reaceleración de motores BT Es aconsejable prever un autómata de reaceleración de motores, cuando la red de seguridad alimenta a un número importante de motores que deben reacelerar lo más rápidamente posible después de un corte en la alimentación principal. Esta necesidad es frecuente; es especialmente importante en las industrias de proceso y para la seguridad de personas y de los trabajos. En efecto, al desaparecer la fuente principal y si no hay ningún tipo de artificio especial todos los contactores abren. Al volver la alimentación no queda alimentado ningún receptor controlado por los contactores.

Por el contrario, si el control y la protección de los motores se hace con interruptores automáticos, éstos rearrancan simultáneamente al volver la tensión. Si las bobinas de los contactores de las derivaciones motor están alimentadas por una red de corriente alterna, la utilización de relés temporizados a la desconexión permite también mantener su orden de marcha durante el corte de tensión.

En general no hay que temer la reaparición de la alimentación, puesto que las alimentaciones residuales de los motores asíncronos están en proceso de ralentización; porque, en este instante (t = + 500 ms) la amplitud de estas últimas es inferior al 20% de Un, valor tolerado por los fabricantes para una realimentación en oposición de fase. Pero la protección general (de sobreintensidad) de la red de distribución puede tener que soportar la suma de las corrientes de rearranque de los motores.


Figura 4


En alta tensión

Las conmutaciones de fuentes realizadas en alta tensión ponen en juego potencias importantes; deben de ofrecer garantías todavía superiores en cuanto a la seguridad de funcionamiento del conjunto del dispositivo.

La conmutación en alta tensión se utiliza sobre todo cuando los receptores preferentes son numerosos o cuando no están alimentados por cuadros de alimentación de niveles inferiores del sistema de distribución.

Las órdenes de mando de los aparatos de maniobra las generan autómatas electrónicos estándard.

Los dos ejemplos que siguen aclaran este tipo de conmutación.

Ejemplo nº 1 (AT)

Dispositivo «normal emergencia»

Esto requiere un aparato de maniobra para cada entrada y un autómata de tipo RCV420
(figura 5).

Principio

El autómata controla las operaciones. Tiene por objetivo detectar la ausencia de tensión en la fuente normal y ordenar automáticamente la conmutación de la utilización a una fuente de sustitución cuando se cumplen dos condiciones:

  •  presencia de tensión en la fuente de emergencia,

           y

  • ausencia de defectos en la instalación. 

Funcionamiento

El autómata tiene dos entradas de alta impedancia: una «normal» conectada a un divisor capacitivo conectado entre una fase de la red normal y tierra y la otra «emergencia» conectada de la misma manera a una fase de la red de sustitución o de emergencia.

Cuando hay un corte de la tensión de entrada «normal» actúa un temporizador T1 (0,1 s a 1 s) que al acabar el ciclo da un impulso de apertura al aparato de maniobra de la red normal y un impulso de cierre al aparato de maniobra de la fuente de reemplazo (emergencia).

Si no hay tensión en la fuente de sustitución (emergencia) el temporizador T1 queda bloqueado por la entrada «emergencia» y la conmutación queda bloqueada.


Figura 5: Autómata «normal-emergencia» RCV420
y su secuencia de funcionamiento (Schneider Electric).


Hay que indicar que el autómata RCV420 tiene una segunda entrada «emergencia» que se presenta como un bucle en el que el contacto de un relé de tensión exterior puede colocarse para impedir la conmutación cuando está abierto. Si la tensión vuelve a la red «normal» un segundo temporizador T2 (10 a 100 s) entra en acción y al final de su temporización, da una orden transitoria de apertura al aparato de maniobra de la red «emergencia» y una orden de cierre al aparato de red «normal».

Por lo que se refiere a la detección de un defecto que afecte a la instalación, debe quedar asegurada por un aparato exterior que tenga un contacto de cierre que actuando en la entrada «defecto» del autómata impida la conmutación.

Ejemplo nº 2 (AT)

Dispositivo «doble derivación»

Este dispositivo se utiliza mucho en Francia para la alimentación en doble derivación de centros de transformación MT/BT conectados directamente a la red de distribución pública MT. Tienen:

  •   un aparato de maniobra para la entrada (interruptor AT),
  • un autómata electrónico del tipo RVH (figura 6)

Principio

La alimentación normal de un montaje en doble derivación (figura 7) puede quedar asegurada por una u otra de las entradas a escoger; el sistema es perfectamente reversible.

La detección de presencia o falta de tensión es idéntica que en el dispositivo «normal-emergencia».


Figura 6: Autómata «doble derivación» RVH215
y su secuencia de funcionamiento (Schneider Electric)


Figura 7: Esquema de una distribución en doble derivación.


La detección de los defectos fase-tierra o fase-fase en la red de utilización queda asegurada por el autómata que recibe la información de los transformadores toroidales (3 por entrada).

En funcionamiento normal, toda la conmutación queda sujeta a ciertas condiciones eléctricas y se efectúa a continuación de maniobras realizadas tanto manual como automáticamente.

El detalle de estas maniobras se da a continuación.

·         conmutación manual

El usuario provoca manualmente la apertura del interruptor A y después el cierre del interruptor B, después de haber verificado que se cumplen las siguientes condiciones:

o   ausencia de tensión en la derivación A,
o   presencia de tensión en la derivación B,
o   ausencia de defecto en el centro de transformación (red aguas abajo).

Las condiciones para volver a la alimentación normal son:

o   verificación de la ausencia de defecto en el centro de transformación,
o   apertura manual del interruptor B,
o   cierre manual del interruptor A,

·         conmutación automática

El autómata provoca el cierre del interruptor A después de cerrar el interruptor B si se cumplen las siguientes condiciones:

o   ausencia de tensión en la derivación A,
o   presencia de tensión en la derivación B,
o   ausencia de defecto en el centro de transformación,
o  mantenimiento de estas informaciones durante 5 a 30 s consecutivamente. Esta duración de 30 s se utiliza sobre todo para que puedan llegar al final de su ciclo los reenganchadores automáticos usados en las redes de líneas aéreas.

El retorno de la tensión en la derivación A no provoca la conmutación de la derivación B hacia A, pero esta conmutación puede ser actuada manualmente por el usuario.




Continua en: Inversores de redes: Conmutación pseudosíncrona (y Parte 4ª)
https://imseingenieria.blogspot.com/2020/02/inversores-de-redes-conmutacion_16.html

























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