RELÉ DE CHEQUEO DE SINCRONISMO
¿QUÉ ES UN RELÉ DE CHEQUEO DE SINCRONISMO Y CÓMO PROBARLO?
Los relés de chequeo de sincronismo, o “synchro check”, son un tipo de relés de protección utilizados para verificar que el voltaje, el ángulo de fase, la frecuencia y la rotación de fase en ambos lados de un interruptor sean los mismos antes de cerrarlo. Estos relés aseguran que los voltajes en el lado de la barra y del lado de la línea estén dentro de los diferenciales programados de magnitud de voltaje, ángulo de fase, frecuencia y que la rotación de fase sea la misma. El permiso otorgado por este relé puede ser utilizado para el paralelismo de la fuente, ya sea de manera manual o automática. Un cierre fuera de sincronismo puede tener un impacto significativo en el sistema eléctrico y, en el peor de los casos, dañar el equipo debido a las altas corrientes de cortocircuito. El relé de chequeo de sincronismo es el elemento ANSI ‘25’.
El método básico de chequeo de sincronismo en un relé digital moderno se muestra en la figura a continuación. La entrada trifásica (fuente en funcionamiento) de un lado del interruptor se alimenta a la entrada de voltaje trifásica del relé. Una entrada monofásica separada desde el otro lado del interruptor se utiliza para proporcionar la entrada de voltaje de sincronismo (fuente entrante) al relé.
Ajustes del Relé de Chequeo de Sincronismo
Para una sincronización exitosa, el voltaje, la frecuencia, la rotación de fase y el ángulo de fase de las dos fuentes deben cumplir con los umbrales establecidos según los ajustes programables por el usuario en el relé.
- Voltaje: Los ajustes de voltaje para los relés de chequeo de sincronismo incluyen un ajuste de voltaje alto (HI) y uno bajo (LO). Si los voltajes medidos a través del interruptor se encuentran dentro de este rango, los bits de palabra del relé correspondientes se activarán (VERDADERO), indicando un voltaje saludable.
- Frecuencia: Si los voltajes son correctos en el paso anterior, el relé calcula la “frecuencia de deslizamiento”, que es la diferencia de frecuencia entre la tensión de fase en funcionamiento (fp) y la entrada de tensión de sincronismo entrante (fs).Por ejemplo, si la frecuencia de funcionamiento es de 60 Hz y la frecuencia entrante es de 60.1 Hz, la frecuencia de deslizamiento es de -0.1 Hz y el ángulo de deslizamiento es de 360 grados. Esto significa que, en un segundo, la fuente entrante (fs) adelantará a la fuente en funcionamiento (fp) en 36 grados. En otras palabras, la distancia angular entre la fuente en funcionamiento y la fuente entrante cambia en 36 grados por segundo.
El parámetro de frecuencia a ajustar en el relé será la ‘Frecuencia Máxima de Deslizamiento’. Si el deslizamiento medido es mayor que el valor establecido, el relé de chequeo de sincronismo no dará permiso para cerrar el interruptor. Mientras que dos fuentes de la red deberían tener un deslizamiento muy bajo (<0.005 Hz), una combinación de red-generador o generador-generador puede tener un umbral de deslizamiento más alto.
- Rotación de Fase: La rotación de fase puede ser ABC o ACB. Una forma de programar la verificación de la rotación de fase es utilizando el elemento ANSI 59Q (sobretensión de secuencia negativa) en la lógica de cierre del interruptor. Si se detecta voltaje de secuencia negativa (la rotación de fase opuesta resultará en una alta sobretensión de secuencia negativa), la lógica de cierre del interruptor evitará que se cierre.
- Ángulo de Fase: Los ajustes de ángulo de fase para el relé de chequeo de sincronismo se configuran como Ángulo Máximo. Si el ángulo entre las dos fuentes es mayor que este valor, no se da el permiso de cierre. Dentro de esto, puede haber dos opciones dependiendo del relé.
Modos de Operación de los Relés de Chequeo de Sincronismo
Los relés de chequeo de sincronismo pueden incluir varios modos de operación más allá de la función estándar de chequeo de sincronismo, permitiendo que los contactos de salida se cierren cuando la línea o la barra están desenergizadas.
Las principales opciones disponibles son:
- Chequeo de Sincronismo Normal: Asegura que tanto la línea como la barra estén energizadas y dentro de los límites aceptables de voltaje, frecuencia y ángulo de fase antes de cerrar.
- Línea Desenergizada, Barra Energizada: Permite el cierre cuando la barra está energizada, pero la línea está desenergizada.
- Barra Desenergizada, Línea Energizada: Permite el cierre cuando la línea está energizada, pero la barra está desenergizada.
- Línea Desenergizada, Barra Desenergizada: Permite el cierre cuando tanto la línea como la barra están desenergizadas, dependiendo de los requisitos del sistema.
El indicador de activación se enciende cuando la diferencia de voltaje entre la línea y la barra cumple con los criterios preestablecidos, o en condiciones de línea y barra desenergizadas. Los umbrales de voltaje a los que se considera que la línea o la barra están “energizadas” se pueden ajustar de forma independiente en los ajustes del relé.
Un ajuste común es de 30 voltios, con un rango ajustable de 0 a 120 voltios. En cada modo de operación, si ambas fuentes están energizadas, se realiza un chequeo de sincronismo normal. Los relés de sincronismo con múltiples modos de operación también se pueden configurar para que solo monitoreen la función estándar de chequeo de sincronismo.
Pruebas y Mantenimiento del Relé de Chequeo de Sincronismo
Al igual que con cualquier clase de relés de protección IEEE, la prueba de los relés de chequeo de sincronismo debe comenzar siempre con una inspección visual y mecánica detallada. Los elementos específicos a verificar e inspeccionar varían según el tipo de relé—ya sea electromecánico, de estado sólido o basado en microprocesadores. Cada tipo tiene componentes y puntos de fallo únicos que deben ser evaluados durante la inspección.
Algunas pautas útiles para los relés electromecánicos están detalladas en nuestro artículo anterior – Cómo Probar un Relé de Protección Electromecánico.
Verifica el funcionamiento de cada elemento en el esquema de protección realizando los siguientes pasos:
- Verifica la zona de cierre a voltaje nominal.
- Mide la diferencia máxima de voltaje que permite el cierre a cero grados.
- Confirma los puntos de ajuste para las condiciones de línea energizada, barra energizada, línea desenergizada y barra desenergizada.
- Determina los ajustes de tiempo de retardo.
- Verifica el ángulo avanzado de cierre.
- Prueba y verifica las funciones de control para las condiciones de barra desenergizada/línea energizada, línea desenergizada/barra energizada, y línea y barra desenergizadas.
Estas comprobaciones aseguran que cada elemento de protección funcione correctamente dentro de sus parámetros diseñados.
Varios equipos de prueba pueden seguir este procedimiento, asegurándote de que tu kit de comprobador de relés sea capaz de proporcionar una frecuencia de salida seleccionable y una fuente de voltaje independiente para comparar.
Si deseas añadir pruebas funcionales, o verificar el funcionamiento completo de los elementos de detección y la intercomunicación de relés a mayor escala, el protocolo IEC 61850 puede ser útil. Equipos de prueba de inyección secundaria avanzados como el EuroSMC Quasar o el Omicron CMC 356 son excelentes herramientas para cubrir pruebas de sincronismo de una y tres fases.
Algunos relés tienen la función de autocomprobación, pero nunca completes la prueba solo con esta operación, ya que carece de una serie de ventajas que una simulación en condiciones reales con corrientes y voltajes secundarios puede ofrecer.
