Recloser monofásico de 12KV, recloser de alta tensión en poste de 11KV con comunicación DNP3.0

La reconexión automática de fase única (Single phase reclosing) es un modo de protección de líneas de transmisión utilizado en la ingeniería eléctrica. Su funcionamiento es el siguiente: en caso de fallo de fase única, solo se desconecta la fase averiada y se realiza la reconexión; en caso de fallo entre fases, se desconectan las tres fases y se decide si realizar la reconexión de tres fases según la situación; si la reconexión se produce en un fallo permanente, se desconectan las tres fases. Este modo se aplica principalmente en sistemas de corriente de tierra grande de 220 kV o más, y puede mejorar la fiabilidad del suministro eléctrico y la estabilidad transitoria del sistema. Debido a que la corriente de alimentación latente generada por la acoplamiento de capacitancia e inductancia mutua entre las fases intactas afecta la extinción del arco en el punto de fallo, se deben adoptar medidas para suprimir el arco, como la puesta a tierra del neutro del reactor de alta tensión o la conexión temporal de un interruptor de puesta a tierra. Sus elementos de selección de fase incluyen la selección de fase por distancia, la selección de fase por variación abrupta de la diferencia de corriente de fase y la protección instantánea de corriente de fase, entre otros. A nivel internacional, las líneas de ultra alta tensión de más de 1000 kV suelen adoptar la reconexión de fase única, y las líneas de doble circuito en el mismo poste adoptan el modo de reconexión por fase.

La experiencia de funcionamiento de los sistemas eléctricos demuestra que la mayoría de los fallos en las líneas aéreas son temporales, por ejemplo: la descarga superficial de los aisladores provocada por el sobretensión por rayos, la cortocircuito temporal provocado por el viento, la descarga por el cuerpo de un pájaro y los objetos como las ramas que caen sobre los conductores. Cuando la línea averiada se desconecta rápidamente, el arco se extingue y la resistencia de aislamiento del punto de fallo se restablece, por lo que realizar una reconexión automática después de desconectar la línea puede mejorar considerablemente la fiabilidad del suministro eléctrico. La mayoría de las líneas de 110 kV o menos adoptan la reconexión automática de tres fases una sola vez. Según la experiencia de funcionamiento, en las líneas aéreas de alta tensión de sistemas de corriente de tierra grande de más de 110 kV, más del 70% de los cortocircuitos son cortocircuitos a tierra de fase única, y especialmente en las líneas aéreas de más de 220 kV, debido a la gran distancia entre fases, los cortocircuitos a tierra de fase única llegan incluso a representar alrededor del 90%. En este caso, si solo se desconecta la fase averiada y luego se realiza la reconexión de fase única, mientras que las dos fases no averigadas siguen en funcionamiento durante el período de reconexión, se puede mejorar considerablemente la fiabilidad del suministro eléctrico y la estabilidad del funcionamiento en paralelo del sistema. Por lo tanto, en los sistemas de corriente de tierra grande de más de 220 kV, se usa ampliamente la reconexión de fase única. Cuando la protección de cortocircuito a tierra de fase única desconecta una fase, las fases intactas suministran una corriente de capacitancia al punto de fallo a través de la capacitancia entre fases y la capacitancia a tierra, y al mismo tiempo, la corriente de carga de las fases intactas genera una fuerza electromotriz inducida en la fase averiada a través del acoplamiento de los transformadores de corriente entre fases, suministrando una corriente inductiva al punto de fallo a través de la capacitancia entre fases y la capacitancia a tierra. Estas dos corrientes forman conjuntamente la corriente de alimentación latente. El tamaño de la corriente de alimentación latente está relacionado con los parámetros de la línea. En general, cuanto mayor sea la tensión de la línea y mayor sea la corriente de carga, mayor será la corriente de alimentación latente. Debido a la existencia de la corriente de alimentación latente, el arco en el punto de fallo no se extingue fácilmente, lo que retrasa la reconexión de fase única. Al adoptar una reconexión de fase única rápida, es posible que la reconexión de fase única fracase y se desconecten las tres fases.

El tiempo de reconexión de fase única (tiempo transcurrido desde que se corta la fuente en el punto de fallo hasta que se vuelve a aplicar el voltaje de trabajo) debe ser mayor que el tiempo necesario para que se extinga el arco en el punto de fallo y se restablezca el aislamiento de la línea. A diferencia de la reconexión de tres fases, en el proceso de reconexión de fase única en el que solo se desconecta la fase averiada, antes de que se extinga el arco en el punto de fallo, el punto de fallo sigue estando conectado a través de la capacitancia entre fases, y las dos fases restantes en funcionamiento suministran corriente para mantener el arco. Después de que se apague el arco, el punto de fallo soportará principalmente el voltaje de distribución formado por las dos fases en funcionamiento a través de la capacitancia de fallo a tierra. Cuando el arco se rompe por la supresión de la corriente continua en el cero, si la velocidad de restablecimiento del aislamiento del punto de fallo es inferior a la velocidad de ascenso del voltaje transpuesto, el aislamiento del punto de fallo se volverá a perforar cerca del pico de este voltaje transpuesto. En este caso, además de la corriente de arco suministrada por las dos fases no averigadas, la energía almacenada en la capacitancia de fallo también se liberará al punto de fallo, formando una corriente de reencendido cuyo pico es mucho mayor que el de la corriente de arco estacionaria inicial. Este fenómeno se repite cada medio ciclo de la frecuencia industrial, lo que afecta el tiempo final de extinción del arco. Cuanto mayor sea la tensión de funcionamiento de la línea y mayor sea su longitud, mayor será el tiempo final de extinción del arco. Las pruebas de cortocircuito artificiales y los registros de funcionamiento reales confirman esta conclusión. Para acortar el tiempo de reconexión de fase única a un valor razonable, por ejemplo, no más de 1 s, para cumplir con los requisitos de la estabilidad del sistema (tiempo de reconexión), la coordinación con la protección relé, etc., sin reducir la tasa de éxito de la reconexión, en las líneas medias y largas de tensión de 500 kV o más, se usan ampliamente medidas auxiliares de supresión de arco, que son principalmente de dos tipos: ① En el neutro del reactor de alta tensión utilizado para la compensación de la capacitancia de la línea, se conecta a tierra a través de una reactancia de valor adecuado, cuya función es equivalente a tener una inductancia resonante en paralelo, reduciendo así notablemente la corriente continua que atraviesa el punto de fallo y el voltaje de recuperación que cruza el punto de fallo, proporcionando las condiciones previas para que el arco de fallo se extinga rápida y definitivamente. Este método se ha utilizado ampliamente y con éxito en los sistemas eléctricos. ② Durante el proceso de reconexión de fase única, se conecta temporalmente un interruptor de puesta a tierra en ambos lados de la línea de la fase averiada después de ser desconectada, para que el punto de fallo quede en un potencial casi cero y lograr el propósito de extinguir el arco rápidamente. Para las líneas de carga pesada especialmente importantes (líneas de doble circuito en el mismo poste), si se considera la realización exitosa de la reconexión por fase en caso de fallo de fases de distinto nombre (por ejemplo, fallo de la fase A de la línea A y la fase B de la línea B), el interruptor de puesta a tierra es una solución viable.