Recierres 101

A lo largo de las últimas décadas los Proveedores de Servicio de Redes de Distribución (DNSPs por sus siglas en inglés- Distribution Network Service Providers) han sido testigos de la increíble proliferación mundial de los reconectadores automáticos (ACRs). Una tecnología aparentemente sencilla que cierra automáticamente interruptores después de interrumpir una falla, es increíblemente efectiva para aumentar la confiabilidad de la red.

Los beneficios económicos y de seguridad de utilizar estos equipos están bien documentados. Innumerables compañías eléctricas alrededor del mundo que invierten considerables recursos en la instalación de reconectadores, ven el retorno de su inversión en el mismo año que los instalan. Desde un punto de vista económico esto tiene sentido, sin embargo, estamos interesados en entender como extraer el mayor beneficio desde el punto de vista de la ingeniería de instalación de estos equipos. Ciertamente vale la pena explorar la lógica asociada a la configuración actual de los reconectadores para obtener su mayor rendimiento.

En el pasado, un operador de red recibía frecuentemente una llamada para que fuese a revisar un interruptor que se había disparado. La primera instrucción seria revisar cualquier razón obvia de falla, y luego proceder con reiniciar el relé y cerrar el interruptor. Con precaución el operador realizaría su tarea, pero para su sorpresa al cerrar el interruptor no se veían corrientes de falla. ¿Disparo innecesario? ¿Falla mecánica? ¿Avería del relé?

La respuesta a estas preguntas en la mayoría de los casos era negativa . El verdadero motivo es que la mayoría de las fallas en redes de distribución son causadas por efectos transitorios, para ser más exactos el 80% de las fallas. La realidad es que la mayoría de las operaciones de los interruptores debiese ser temporal. Incluso, durante el tiempo completo que se toma para movilizarse hasta donde se encuentra el interruptor, los clientes se mantenían sin suministro y la compañía eléctrica disminuye sus ganancias. Los Reconectadores Automáticos son la revolución industrial de las redes de distribución, automatizando, lo que tardaba horas, en cortos segundos.

El interrogante es ¿qué tiempos de auto recierre se deberían establecer?” La respuesta correcta es “depende”, sin embargo, estamos dispuestos a explorar algunas de las guías para la configuración.

Podemos comenzar con hechos evidentes - cualquier secuencia de recierre puede, máximo, tener 4 disparos a bloqueo. Esto es 4 disparos y 3 recierres. Hacemos la diferencia entre estado “Abierto” y “Bloqueo”, donde el segundo significa que el interruptor está abierto sin ninguna operación de recierre pendiente. La regla de oro es que los “tiempos muertos/tiempo de apertura/tiempo de recierre” son para permitir que la falla despeje. Este tiempo es seleccionado basado en el tipo de fallas que se esperan despejar.

Consideremos el caso de una red aérea rural. En este tipo de redes la falla más típica es impacto por rayo, seguida por contacto con vegetación. Dado que los rayos son increíblemente rápidos, el primer disparo de una red rural se configura al mínimo permisible. Esto es, para interrumpir la falla lo más rápido posible antes que se cause daño a la red.

Después de esta primera interrupción, el tiempo muerto que sigue necesita ser lo suficientemente largo para que el gas ionizado causado por el impacto de rayo o el arco eléctrico en la ubicación de la falla se disipe. Esto normalmente tomaría 2 segundos o menos. Si el primer recierre es demasiado rápido, el gas ionizado podría causar que la falla se reactive.

Dado que los primeros disparos en nuestra secuencia son para impactos por rayo, si el Reconectador cierra durante una condición de falla podemos decir con un alto grado de confianza que la falla no fue causada por un rayo. En este momento, la causa más probable es un cuerpo extraño en la red como un animal o una rama de árbol. Esta es la razón por la cual el segundo y tercer disparo en una secuencia de recierre son usualmente curvas de tiempo inverso más lentas, típicamente del tipo ANSI o IEC. Estas curvas lentas permiten circulación de corriente de falla a través del reconectador por un breve periodo de tiempo para literalmente quemar la falla. Estas curvas de tiempo inverso disparan más rápido para altas corrientes de falla y más lento para bajas corrientes, permitiendo que el máximo de energía sea entregado a la ubicación de falla para intentar “extinguirla” sin causar daño físico a la red. Dado que estamos suministrando energía a la falla, los tiempos del segundo y tercer recierre típicamente tienden a ser mayores (en el rango de 5 a 10 segundos), dando el espacio para que los residuos incinerados caigan de la línea.

El arco eléctrico asociado con este fenómeno ha sido punto de crítica en años recientes, pero la realidad es que un buen Reconectador esta robustamente construido para soportar la energía empleada para quemar las fallas de la red. Si existe el riesgo de incendios forestales, se debe considerar seguir las guías publicadas por “Energy Safe” (Energía Segura) que indican que la función de recierre debe ser desactivada cuando el riesgo es alto. Vale la pena notar que incluso estas guías reconocen que el recierre tiene un sentido económico - solo que no es aplicable en los días de alto riesgo de incendios, en los cuales los potenciales costos de litigación exceden con creces el valor de las reducidas horas de no suministro.

Normalmente si una secuencia de reconexión llega al tercer disparo, la falla es probablemente de tipo permanente, por lo que un recierre es prácticamente inconsecuente y servicio en el campo se hace realmente necesario. Si el reconectador dispara tres veces, las compañías eléctricas generalmente configuran sus reconectadores a bloqueo, o realizan un último intento de disparo rápido. De todas formas, a estas alturas en la secuencia ya se trata de un intento desesperado y es probablemente el momento de enviar un equipo al campo para que investigue lo sucedido en la línea de distribución.

La secuencia en una ciudad es similar, con mínimas diferencias claves. En general, en ciudades donde hay edificios más altos que las líneas de distribución, es más común que las fallas transitorias sean debido a objetos extraños en la línea que a un impacto por rayo. En áreas urbanas, la configuración más típica son 3 disparos a bloqueo con el primero siendo un disparo rápido. El tiempo de recierre está en línea con lo utilizado en áreas rurales.

Adicionalmente, en áreas urbanas las compañías eléctricas a menudo no utilizan SEF y simplemente configuran con un único disparo a bloqueo. Esto se debe a la probabilidad de que SEF genere arranque debido a conductores rotos haciendo contacto con el suelo, y esa posibilidad es, por supuesto, mucho más alta en ambientes urbanos. No tiene mucho sentido reconectar en SEF en un área urbana cuando la razón sospechada es un cable en el suelo.

“El auto recierre es una de las modalidades primarias de automatización de redes de distribución”, dice el Director Ejecutivo del Grupo NOJA Power, Neil O’Sullivan. “Incluso en las desarrolladas redes inteligentes de hoy en día, el auto recierre continúa siendo uno de los métodos más eficientes de automatización que una compañía eléctrica puede utilizar.”

Para resumir, la explicación tras la configuración de Auto Recierre y los tiempos asociados viene desde la practicidad de trabajar con una red de distribución. Si bien toda falla será distinta de otra, lo que hace difícil encontrar un grupo de ajustes estándar que trabaje bien para todos, con un poco de previsión y experiencia en campo es posible lograr ventajas significativas en confiabilidad y económicas con ajustes relativamente sencillos.

Si todavía quedan dudas con respecto a la operación de reconectadores, valdría la pena ponerse en contacto con el equipo de servicio de NOJA Power. NOJA Power ha estado fabricando reconectadores Automáticos por varios años y tiene décadas de experiencia en reconectadores de tipo exterior. Su personal estará encantado de compartir sus experiencias y asistirlo para lograr una red de distribución segura y confiable para la empresa y para sus clientes.