El documento describe el sistema de control y automatización desarrollado por DSF Tecnologías para la planta de grupos electrógenos de emergencia del túnel submarino del Bósforo en Turquía. La planta consta de dos grupos electrógenos de 2 MW cada uno que generan energía en caso de fallo eléctrico para alimentar la catenaria del túnel. DSF Tecnologías diseñó el sistema de control basado en PLC y SCADA para monitorizar y gestionar el funcionamiento de los grupos electrógenos,

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DSF Tecnologías
DSF Tecnologías ha desarrollado, a petición de EyM Instalaciones, del Grupo OHL, el sistema de
control y automatización de la planta de grupos electrógenos de emergencia del túnel submarino
del Bósforo (Turquía), perteneciente al contrato CR3 del proyecto Marmaray.
Planta de grupos electrógenos de emergencia
para el túnel del Bósforo
grupos electrógenos
L
a circulación de trenes entre el lado
europeo y el lado asiático de Estam-
bul ya es una realidad, gracias al
proyecto Marmaray, la infraestructura más
importante llevada a cabo en Turquía y una
de las más interesantes del mundo. La co-
nexión ferroviaria entre continentes se ha
establecido a través de un túnel de 14 km,
con una parte submarina de 1.400 m, a 56
m bajo la superficie del mar, cruzando el
Estrecho del Bósforo.
El túnel está dotado de una planta de gru-
pos electrógenos de emergencia de 4 MW,
formada por 2 grupos electrógenos para la
alimentación de la catenaria en caso de un
cero absoluto de tensión de compañía, para
garantizar la evacuación de los convoyes
que pudieran estar en el tramo sumergido
del túnel. DSF Tecnologías ha desarrollado
el sistema de control y automatización de la
planta, realizando los estudios de viabilidad
del proyecto, los análisis de corrientes de
cortocircuito y selectividad de protecciones,
así como la integración de los distintos sis-
temas y componentes de la planta.
Diseño y proyecto de la planta
La planta consta de 2 grupos electrógenos,
con una potencia de 2.000 kW cada uno,
que generan en 0.44 kV trifásicos. Como
el cliente requiere una generación en 27.5
kV monofásicos, cada grupo electrógeno
se conecta a un transformador elevador
de 0.44/27.5 kV, siendo trifásico el lado de
0.44 kV y monofásico el lado de 27.5 kV.
En el lado de 0.44 kV se han instalado
unos filtros activos para la compensación
del desequilibrio de intensidades origina-
do en los transformadores elevadores, al
pasar de un sistema trifásico a un sistema
monofásico.
La salida de 27.5 kV de los transformadores
elevadores está conectada a la semibarra iz-
quierda de la subestación eléctrica, dando así
alimentación a la catenaria del túnel en caso
de cero absoluto de tensión de compañía.
Asimismo, se ha dotado a la planta de un
sistema de control y automatización para la
monitorización de los grupos electrógenos,
los filtros activos y los transformadores ele-
vadores, así como para la gestión del arran-
que y parada de los grupos electrógenos en
función de las necesidades de trabajo.
El sistema de control está basado en un
IPC de la marca WAGO y en un sistema
SCADA basado en la plataforma Argos
2.0, desarrollada por DSF Tecnologías.
La comunicación entre los equipos de
control de los grupos electrógenos y de
los filtros activos con el sistema de auto-
matización está basada en una red de co-
municación MODBus RTU. Por su parte, la
comunicación entre el sistema de control
de la planta y el SAS (Substation Automa-
tion System) está basada en el protocolo
IEC61850 (Smart Grids).
Por último, para garantizar que la plan-
ta actúe correctamente en caso de falta
eléctrica, se ha diseñado un sistema de
protección contra defectos a tierra y se ha
realizado un estudio de selectividad de pro-
tecciones, basado en la simulación informá-
tica de la planta de grupos electrógenos.
Grupos electrógenos
Los grupos electrógenos están fabricados
por Cummins. Incorporan motores Cum-
mins QSK60-G8 de 2.145 kWm de poten-
cia mecánica a 1.500 rpm, con sistema de
control PCC 3102 y alternadores Stamford
LV804X de 3.176 kWe de potencia eléctrica.
El sobredimensionamiento del alternador se
utiliza para soportar la corriente de inrush
de los transformadores de las locomotoras
eléctricas al conectar los pantógrafos. Como
elemento de corte incorporan interruptores
magnetotérmicos motorizados; incluyendo
también cargadores automáticos de baterías
y sistemas de caldeo del agua de refrigera-
ción, para el arranque del motor en condi-
ciones de temperatura inferiores a +5 ºC.
Filtros activos de compensación
Los filtros activos realizan la compensación
de la intensidad de fase en los generadores,
de manera que las tensiones e intensidades
generadas en los grupos electrógenos sean
totalmente equilibradas y libres de armóni-
cos. Para ello se han instalado 7 filtros activos
Grupo electrógeno Cummins.

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grupos electrógenos
en paralelo por cada grupo elec-
trógeno, modelo VLT AAF006 de
400 A. El tiempo de reacción de
los filtros es inferior a 2,015 seg.
Sistema de protección
contra defectos a tierra
en BT
Para evitar daños en el genera-
dor, en caso de faltas a tierra
en la parte de baja tensión, el
neutro de cada generador se
ha conectado a tierra a través
de una resistencia limitadora
de intensidad, de manera que
la intensidad circulante no su-
pere los 10 A, protegiendo así
al laminado del estator de los
generadores de sufrir daños
irreversibles si se produce una
falta a tierra.
En cada línea de neutro de los
generadores se ha instalado un
transformador de intensidad de
relación 50/1 y precisión 10P10
de Ritz, conectado a un relé de
intensidad homopolar XI1-E1 de
Woodward-SEG, para realizar
la detección de intensidad en
caso de falta a tierra. El contac-
to de disparo de este relé se ha
conectado a una entrada digital
del módulo de control del grupo
electrógeno, lo que permite rea-
lizar una parada de emergencia
del grupo afectado por la falta.
Transformadores
elevadores
Para realizar la distribución en
27.5 kV requerida por el clien-
te final, se han suministrado 2
transformadores elevadores se-
cos, de 0.44/27.5 kV de Trasfo,
con grupo de conexión III/i, conectados a
la semibarra izquierda de la subestación a
través de 2 celdas interruptor de ABB.
La protección de estas celdas se efectúa
mediante 2 relés REF615 de ABB con fun-
ciones de protección ANSI 50/51 y 27/59,
mientras que la protección del lado de
BT se lleva a cabo mediante interruptores
magnetotérmicos motorizados, modelo
CubicleBUS de Siemens.
Arquitectura de comunicaciones
En la planta de grupos electrógenos exis-
ten 3 redes de comunicaciones bien dife-
renciadas:
• Red MODBus RTU entre los módulos de
control de grupo electrógeno, los filtros
activos y el PLC de control, que permite
que el sistema de control del PLC y el
SCADA obtengan información sobre el
estado y medidas de los grupos electró-
genos y de los filtros activos.
• Red MODBUS TCP que comunica el
PLC de control con el sistema SCADA
alojado en la pantalla táctil.
• Red IEC61850 que per-
mite la integración de la planta
de grupos dentro del sistema
de control y monitorización de
la subestación eléctrica (SAS).
PLC de control
Se ha instalado un IPC-PLC de
control de WAGO, al cual se
conectan los módulos de con-
trol de los grupos electrógenos
y de los filtros activos a través
de la citada red de MODBus
RTU. Con ello se realiza el con-
trol de la planta en función de
los modos de trabajo estableci-
dos.
A este IPC-PLC, y mediante
E/S digitales, se conectan los
estados y comandos de los
grupos electrógenos, los filtros
activos y las celdas de la sub-
estación para llevar a cabo la
secuencia de funcionamiento
con total garantía en caso de
fallo de comunicaciones MO-
DBus RTU.
Sistema SCADA
Para realizar las tareas de ope-
ración y mantenimiento de la
planta de grupos electrógenos,
ésta cuenta con un IPC táctil de
19”, equipado con un software
SCADA basado en la platafor-
ma Argos 2.0, desarrollada por
DSF Tecnologías sobre una pla-
taforma IWS 7 de Indusoft.
A través del sistema Argos, el
operador de la planta puede ver
en todo momento el estado de
cada grupo electrógeno, sus pa-
rámetros eléctricos y mecánicos
y las alarmas y fallos del motor
y el alternador, además de ver el estado de
los filtros activos y de las celdas de MT.
La plataforma Argos 2.0 dispone de un
registrador de datos en tiempo real, que
facilita la representación gráfica de los mis-
mos mediante curvas de tendencias. Ade-
más, incorpora la opción de exportación
de los ficheros históricos de tendencias,
eventos, fallos y alarmas en formato .txt
y .csv para su registro, tratamiento y análi-
sis posterior por el personal encargado de
operación y mantenimiento de la planta 7
Unifilar principal, desarrollado por DSF Tecnologías.
Cuadro de control común.