Sistema de transferencia automática (ATS) explicado en detalles

Requisitos operativos del sistema de transferencia automática (crédito de la foto: bernini-design.com)
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Sistema de transferencia automática

Utilizando los componentes básicos de la energía de los servicios públicos, la topología del sistema, la generación in situ y las fuentes de alimentación ininterrumpida, ahora se puede definir la función básica del sistema de transferencia automática. En este rol, el Sistema de Transferencia Automática debe mostrar las siguientes características:

Robustez: debe funcionar según lo previsto, incluso en condiciones anormales del sistema eléctrico, sin intervención humana. Igual de importante, debe ser capaz de distinguir cuando una condición del sistema no garantiza la transferencia a la fuente de alimentación alternativa.
Debe ser capaz de controlar la paramenta según sea necesario y, además, debe poder transmitir las señales adecuadas a la fuente de alimentación alternativa si es necesario (por ejemplo, para indicarle a un generador cuándo comenzar.
En pocas palabras, la función del sistema de transferencia automática es proporcionar la transferencia automática de energía para su grupo de carga asociado desde una fuente de energía normal, como un servicio público, a una fuente de energía alternativa, como la generación de reserva, en caso de que La fuente normal falla.

Figura 1 – Detalle del esquema de transferencia automática principal-principal

Ejemplo de descripción del sistema
Para ilustrar completamente los requisitos operativos de un sistema típico de transferencia automática, se requiere una representación más detallada del sistema. Para este propósito, se utilizó la disposición de topología principal-principal , pero con los detalles del sistema de transferencia automática que se muestra:

 

En la Figura 1, la lógica de transferencia automática proporciona la toma de decisiones sobre qué operaciones automáticas sucederán y cuándo. Controla el funcionamiento de los dos interruptores automáticos de transferencia, CB-UM y CB-GM , y recibe entradas de estado de esos interruptores. También puede iniciar el arranque del generador para la fuente de energía alternativa.

Los relés de subvoltaje (dispositivo 27) y voltaje de secuencia negativa (dispositivo 47) en cada fuente de alimentación dan la indicación lógica de transferencia de su condición. Además, un relé de frecuencia (dispositivo 81) está presente para la indicación de frecuencia de la fuente de alimentación alternativa.

Los transformadores de voltaje, o VT, reducen los voltajes del sistema a niveles de instrumentación que pueden ser utilizados por estos relés. Una interfaz de usuario permite el ajuste de ciertos parámetros operativos del sistema y actualiza al usuario sobre el estado del sistema.

Usando este sistema de ejemplo, se examinarán los requisitos operativos de un sistema de transferencia automática típico.

Modos de operación
Un requisito esencial de cualquier sistema de transferencia automática es la capacidad de tener diferentes modos de operación. En un modo de operación dado, el sistema de transferencia responderá de una manera dada a las condiciones cambiantes del sistema. Para un modo de operación diferente, el sistema de transferencia responderá de manera diferente.

Dos modos básicos de operación, que cualquier sistema de transferencia automática debe tener, son:

Modo manual
Modo automático

En el modo manual, el sistema de transferencia automática no realiza ninguna operación automática, es decir, no responde a las condiciones cambiantes del sistema. Todas las operaciones del interruptor de circuito deben realizarse manualmente. Por el contrario, en el modo de operación automático, todas las operaciones, con algunas excepciones de emergencia, son automáticas y el sistema responderá automáticamente a las condiciones cambiantes del sistema.

En la superficie, esto parece ser un arreglo simple, y hasta cierto punto esto es cierto


Buen diseño ATS 
Sin embargo, un buen diseño de sistema de transferencia automática tiene una lógica de modo bien pensada que responde a las siguientes preguntas:

¿Se puede colocar el sistema en modo automático si las condiciones del sistema no son correctas (por ejemplo, si un interruptor automático controlado está en la posición retirada o no está presente en la celda del interruptor automático)?
¿Qué operaciones manuales están permitidas en modo automático (por ejemplo, apertura manual de interruptores automáticos)?
Qué sucede si se realiza una operación manual permitida en un dispositivo controlado automáticamente (por ejemplo, si un disyuntor controlado automáticamente se dispara manualmente o se dispara debido a una falla)


Tales preguntas no siempre son fáciles de responder. De hecho, requieren, en un sistema de transferencia automática bien diseñado, la inclusión de un tercer modo de operación, típicamente conocido como falla del modo automático .

Los tres modos de operación generalmente funcionan de la siguiente manera:

Modo manual
Modo automático
Falla de modo automático

1. Modo manual
Seleccionado a través de una posición del interruptor selector u otra entrada de usuario predeterminada a través de la interfaz de usuario. No se producen operaciones automáticas.

2. Modo automático
Seleccionado a través de una posición del interruptor selector u otra entrada de usuario predeterminada a través de la interfaz de usuario. Si intenta ingresar al modo automático si las condiciones del sistema no son correctas, el sistema entra en Falla de modo automático.

En el modo automático, las operaciones para ciertos interruptores automáticos (como los interruptores automáticos principales y de enlace) son automáticos, sin embargo, se permite el disparo manual (o el disparo del interruptor debido a una falla) de interruptores automáticos controlados automáticamente. Dichas operaciones manuales o conducidas por fallas harán que el sistema se coloque en Falla de modo automático.

3. Falla del modo automático 
No se producen operaciones automáticas. Para los interruptores automáticos controlados automáticamente, solo se permite el disparo manual (o el disparo debido a una falla). Para abandonar este modo de operación, el sistema debe colocarse en modo manual.

Esta disposición proporciona un alto nivel de seguridad para el esquema de transferencia, es decir, se minimizan las operaciones no deseadas o «molestas», lo que mejora la seguridad, la mantenibilidad y la confiabilidad del sistema.
Es necesario que para que esta disposición lógica de modo funcione correctamente, el estado del interruptor debe consistir tanto en la indicación de apertura-cierre del interruptor como, en el caso de los interruptores automáticos extraíbles, la indicación del interruptor de la celda del interruptor.

Los interruptores de celda de interruptor automático son una característica que no debe pasarse por alto, ya que son esenciales para la función adecuada de un esquema de transferencia automática con interruptores automáticos extraíbles. Por la misma razón, también se requieren interruptores de disparo por sobrecorriente para interruptores automáticos de bajo voltaje o relés de bloqueo para interruptores automáticos de voltaje medio.

Otra pregunta que surge con frecuencia es la de un modo de operación de «prueba». Si bien esto podría hacerse en un modo de operación separado, esto generalmente se maneja más convenientemente a través de interruptores de prueba de simulación de falla de voltaje mientras el sistema es el modo automático.

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Referencia: Sistemas de transferencia automática de potencia crítica: diseño y aplicación de Bill Brown, PE, Jay Guditis, Centro de competencia de potencia crítica Square D

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