La Evolución De Los Reconectadores: Equipos Híbridos En La Red De Distribución Moderna

Los equipos de interrupción en redes de distribución modernas no es nada menos que una maravilla de la ingeniería. Diseñado para operar en las condiciones más exigentes bajo 30 años de abuso eléctrico, ventiscas, tormentas de polvo, entre otras, los Reconectadores han sido la mejor solución para la mayoría de los ingenieros de las redes de distribución desde el momento de su invención. Mientras que el concepto fundamental de recierre ha variado poco en los últimos años, la evolución de los controladores ha hecho que incluso el relé más avanzado este un poco nervioso por la competencia. Los controladores del Reconectador son esencialmente computadores industriales, que suelen ser una combinación de la unidad terminal remota de SCADA (RTU), el control de conducción del Reconectador adjunto y los relés de protección.

Con una lista de comprobación de funcionalidades cada vez más parecida a un diccionario, algunos desarrollos han sugerido que el Reconectador puede funcionar como un Seccionalizador. Este concepto se considera teóricamente posible en cualquier controlador de un Reconectador, pero es confuso en términos de su aplicación práctica en las redes. Porqué alguien en sano juicio tomaría un equipo tan valioso como un Reconectador y lo limitaría a actuar como un Seccionalizador? En el mundo de la distribución moderna, esta aplicación está ganando fuerza significativa y es definitivamente el momento de explorar la razón de ser de este despliegue. Talvez un interruptor hibrido, un equipo que pueda actuar como Reconectador, Seccionalizador y seccionador de potencia, es la solución ideal para un gran desafío.

En primer lugar, es conveniente explorar el rol clásico de la jerarquía de los equipos de la red. En el extremo inferior de la jerarquía, tanto por costo como por complejidad, se encuentra el seccionador de ruptura de carga (LBS). Típicamente diseñado para abrir bajo condiciones de carga normales, siendo una solución económica para el antiguo problema de cómo desconectar segmentos de una red. Con el tiempo, esta tecnología se ha vuelto más sofisticada con la adición de sensores y controladores. Con la incorporación de algunos CTs y controladores, los LBS pueden avisar a los operarios si no es conveniente una apertura cuando están fluyendo corrientes altas, pero quizás lo más importante de estos equipos es que pueden compartir información con el centro de control a través de un SCADA.

En el contexto de una red inteligente, la información es de suma importancia para la toma de decisiones acertadas. El LSB “inteligente”, junto con algunos CTs y capacidades de comunicación, puede ser implementado como lo que se ha denominado un indicador de falla. De repente, un equipo que normalmente no tiene requisitos de coordinación debido a su falta de capacidad de protección de interrupción, puede indicar un punto de datos a un sistema central de automatización SCADA para informar que “una corriente de falla ha ocurrido”. Con esta información, los operadores pueden localizar los puntos de falla e incluso volver a cambiar la red para aislar estos puntos. Un LBS un poco más inteligente podría valer la inversión al considerar el tiempo y el dinero ahorrado por las futuras interrupciones.

En el siguiente nivel de la jerarquía se encuentra el comúnmente conocido Seccionalizador. Estos elementos de la red de distribución son esencialmente lo mismo que los indicadores de falla mencionados anteriormente, con la excepción de que ahora la operación de conmutación se lleva a cabo automáticamente en el interruptor. En lugar de esperar un comando remoto de operadores SCADA, el Seccionalizador cuenta las operaciones del Reconectador aguas arriba, ya que vigila que la fuente de alimentación se encienda o se apague de nuevo a través de la secuencia de recierre. El Seccionalizador no cuenta con la capacidad de romper la corriente de falla, sin embargo, se puede abrir cuando el equipo aguas arriba ha roto la corriente de falla. La programación de un Seccionalizador solo requiere establecer el número de disparos que un equipo aguas arriba tiene que generar dentro de un determinado periodo de tiempo antes de que este se dispare para aislar un segmento de la línea.

La belleza de esta solución es doble. En los días de antaño, un Reconectador significaba una gran inversión para las electrificadoras en comparación con un Seccionalizador. Hoy en día, este ya no es el caso, no obstante, los Seccionalizadores poseen otra ventaja, son inmunes a los requisitos de coordinación.

Debido a que el Seccionalizador no interrumpe la corriente de falla, tiene gran capacidad de adaptación en operaciones de falla. Tradicionalmente, con un interruptor programado en una subestación con un tiempo de compensación para falla de 1 segundo y un margen de 250 ms entre los equipos, máximo 4 Reconectadores podrían ser desplegados en cualquier alimentador. Muchas aplicaciones, especialmente las salidas de los alimentadores más grandes y las líneas principales, sin duda se podrían utilizar más Reconectadores que los 4 sugeridos. Si bien, hoy en día los Reconectadores avanzados como la serie OSM® de NOJA Power con un control RC-10 fácilmente podrían manejar un margen de 150 ms, a veces la electrificadora podría necesitar más. Aquí es donde se requieren los Seccionalizadores.

De esta manera, segmentando las líneas, las electrificadoras tienen una mayor capacidad para restaurar la energía y aislar las fallas. Mientras que esta operación entre Reconectadores y Seccionalizadores funciona bien para las líneas radiales, el desafío se presenta cuando la generación distribuida y las fuentes de energía alternativa alteran el funcionamiento de la línea. Todas las líneas radiales antiguas de repente no actúan tan “radialmente” como antes, donde la generación distribuida y las energías renovables pueden ofrecer múltiples caminos de flujo de falla. Esto se ve agravado por los requerimientos de coordinación sobre la alimentación en anillo, ya que la pérdida de un camino de suministro puede ocasionar que varios alimentadores queden atados juntos. Cuando un alimentador grande con 4 Reconectadores se convierte en un alimentador con 8 Reconectadores, los márgenes sin dura serán más fuertes. Esta es la fuerza de los equipos híbridos.

Cuando la corriente está fluyendo en condiciones de carga convencionales con un punto de conexión abierto, la coordinación no representa ningún problema. El reto se presenta cuando se pierde una fuente de suministro y el punto de conexión está cerrado (Figura 2). Este problema está relacionado con el cumplimiento de los requisitos de coordinación bajo un cambio de dirección del flujo de corriente. Un Reconectador moderno que puede identificar diferentes direcciones de corriente a través de la aplicación del componente de secuencia de ángulo de torque, puede actuar selectivamente como un Seccionalizador o Reconectador dependiendo de la configuración de la red de forma automática. Por ejemplo, si la subestación 1 se pierde, R1 se abre, pero R2 tendrá problemas con mantener la coordinación en una falla que ocurra aguas abajo en relación con el suministro de la subestación 2. Para enfrentar este reto, R2 se puede programar para actuar como un Seccionalizador en esta ruta de flujo de corriente para asegurarse de que se cumple la coordinación.

Durante la operación convencional e inversa (perdida de la subestación 2 y punto de conexión cerrado), el flujo de corriente ocurre en la dirección opuesta y este equipo ahora se convierte en el segundo Reconectador más cercano a la subestación. En esta operación, el interruptor debería comportarse como un Reconectador, ya que la coordinación es mucho menos exigente en este punto y se espera que un segundo Reconectador de línea media interrumpa las fallas que ocurran aguas abajo. Con una versatilidad excepcional, las electrificadoras ahora están armadas con la capacidad de mantener la coordinación, incluso bajo difíciles condiciones de suministro. Este nivel de rendimiento, asegura que la red siga acoplada, independientemente de la configuración, la mejora de rendimiento y fiabilidad.

En términos prácticos, un Reconectador también podría desempeñar el papel de un indicador de falla. A menudo, durante las operaciones de conexión de la red, los operarios de las electrificadoras inactivan las funciones de protección de los Reconectadores debido a que las variaciones intermitentes podrían generar falsos disparos e interrupciones de suministro inadvertidas. No obstante, sería un desperdicio desactivar la función de protección en estos equipos y esencialmente cegar a los operarios de las posibles sobrecargas que las operaciones de conexión pueden causar. La solución implementada en el NOJA Power RC-10 es lo que se conoce como “modo de alarma”, en el cual se deshabilita y elimina todas las funciones de protección, pero las alarmas SCADA se siguen activando por las sobrecargas. Se trata de una sencilla aplicación para asegurar que los operarios disponen de la información importante que necesitan para sus aplicaciones, pero que simultáneamente les permita seguir trabajando como siempre lo han hecho, deshabilitando la función de protección cuando no están seguros acerca de los parámetros de respuesta de la red.

“los Reconectadores han tenido una evolución tanto desde la perspectiva de costo como de funcionalidad, permitiéndoles desempeñarse como un equipo exclusivo de protección y control en las redes de distribución modernas, eliminando la necesidad de seccionalizadores y seccionadores de ruptura de carga de control remoto,” dice Neil O’Sullivan, Director General de NOJA Power. “Con la adopción de esta estrategia, las electrificadoras se están preparando para las redes inteligentes automatizadas que sus clientes les demandaran en el futuro”.

Esta capacidad híbrida abre un mundo de oportunidades para las electrificadoras, ya que pueden reemplazar sus seccionalizadores tradicionales por Reconectadores modernos, y actualizar ajustes de forma remota, permitiéndoles usar el equipo ya sea como Seccionalizador o como Reconectador según se requiera. Mejor aún, este nivel de versatilidad ha significado para algunas electrificadoras que requieran solo RC-10 de NOJA Power para satisfacer toda su gama de requisitos de conexión de la red de distribución. Esto presenta múltiples ventajas en ahorro de costos, ya que es un equipo común que logra satisfacer todas las aplicaciones de la red de distribución. Así mismo, los costos de almacenamiento y entrenamiento son mínimos, al igual que el inventario de repuestos requeridos, el operario de la línea solo necesita saber cómo instalar un Reconectador.

Este nivel de evolución es lo que espera una electrificadora de sus equipos en los sistemas de las redes de distribución. Todas las capacidades anteriormente mencionadas están disponibles como estándar en el Reconectador OSM de NOJA Power con controlador RC-10, una vez más demostrando porque el Reconectador de NOJA Power es claramente el equipo más avanzado en el mercado actualmente. Con esta continua inversión en R&D para resolver los requerimientos de las redes modernas de las electrificadoras, NOJA Power ofrece una solución completa para satisfacer las demandas de protección de la red, conexión y seccionamiento.