Cómo leer una oscilografía de falla paso a paso

Respuesta corta

Una oscilografía muestra las corrientes, las tensiones y las señales binarias que vio un relé o un registrador alrededor de una falla. Se lee en tres tramos: prefalla (carga y tensión normales), falla (qué fases, si hay tierra, componente continua, saturación) y despeje (orden de disparo, apertura de cada polo, recierre). Los fasores y las componentes simétricas confirman el tipo de falla y su dirección.

Qué es una oscilografía

La oscilografía es el registro de las formas de onda que vio un equipo de protección o un registrador de fallas durante una perturbación. Contiene canales analógicos (corrientes y tensiones de fase, y a veces corriente de neutro o tensión residual) y canales digitales (arranques, disparos, posiciones del interruptor, recepción de teleprotección). Se guarda en formato COMTRADE y es la herramienta principal del análisis de fallas eléctricas.

Antes de mirar las ondas, revise tres datos: si los valores están en primario o en secundario, la relación de los CT y PT, y la hora del registro. La mayoría de los errores de interpretación empiezan ahí.

Los tres tramos de un registro

1. Prefalla. Son los ciclos anteriores al disparo del registro. Deben verse tres corrientes de carga equilibradas y tres tensiones nominales desfasadas 120°. Aquí se confirma la secuencia de fases, la polaridad aparente de los CT (el sentido de la potencia debe coincidir con el flujo real) y que no haya un canal muerto o invertido.

2. Falla. Las corrientes de las fases falladas crecen y las tensiones de esas fases caen. Aquí se identifica:

Qué fases están involucradas y si hay tierra.
Si la falla es franca o con resistencia: con resistencia, la corriente crece menos y la tensión cae menos.
Si la falla evoluciona, por ejemplo de monofásica a bifásica a tierra a mitad del registro.
Si hay componente de corriente continua (offset) y si algún CT se satura.

3. Despeje. Aparece la orden de disparo en un canal digital, los contactos del interruptor cambian de estado y la corriente de cada fase se extingue en su cruce por cero. Después puede verse el tiempo muerto y un recierre, exitoso o no.

Firmas de cada tipo de falla

Tipo de falla	Corrientes	Tensiones	Componentes simétricas
Monofásica a tierra	Sube la fase fallada	Cae la fase fallada	Positiva, negativa y cero
Bifásica	Dos fases casi iguales y opuestas	Las dos fases falladas se acercan entre sí	Positiva y negativa, sin cero
Bifásica a tierra	Suben dos fases	Caen dos fases	Positiva, negativa y cero
Trifásica	Suben las tres, equilibradas	Caen las tres	Solo positiva

En el punto de una falla monofásica franca, las tres corrientes de secuencia son iguales. En el relé, lejos de la falla, la proporción cambia según las fuentes y las impedancias de secuencia de la red, pero la presencia o ausencia de secuencia cero sigue siendo la pista más clara. Vea corriente de secuencia cero.

En sistemas de media tensión aislados o aterrizados con alta impedancia, una falla a tierra produce poca corriente; la firma está en las tensiones: la fase fallada cae y las sanas suben hacia la tensión entre fases.

Fasores: magnitud, ángulo y dirección

El software de análisis calcula los fasores a partir de las muestras, normalmente con una ventana de un ciclo. Úselos en un instante estable de la falla, no justo en el inicio, donde la ventana mezcla prefalla y falla.

Ángulo corriente-tensión de la fase fallada: en una falla hacia adelante en una red inductiva, la corriente atrasa a la tensión un ángulo cercano al de la impedancia de la línea o del elemento. Si el ángulo aparece desplazado unos 180°, la falla está detrás o hay una polaridad invertida.
Dirección de secuencia cero y negativa: las unidades direccionales homopolares comparan 3I0 con 3V0 (o I2 con V2). El registro permite comprobar si el relé vio la falla en la dirección correcta.
Impedancia aparente: en protecciones de distancia, la trayectoria de la impedancia calculada en el plano R-X muestra si entró en la zona y en qué momento.

Componente continua (offset DC)

Cuando una falla ocurre en un circuito inductivo, la corriente no puede saltar de golpe a su valor simétrico. Aparece una componente continua que desplaza la onda hacia un lado del eje y se amortigua con la constante de tiempo L/R del circuito, que depende de la relación X/R de la red en el punto de falla. El desplazamiento es máximo cuando la falla empieza cerca del cruce por cero de la tensión, y casi nulo cuando empieza cerca del pico.

En el registro se ve como una onda asimétrica cuyos picos de un lado son mayores que los del otro, y que se vuelve simétrica después de algunos ciclos. Importa por dos razones: aumenta la corriente de pico que ve el interruptor y es la principal causa de saturación de los CT.

Firmas de saturación del CT

Un CT saturado deja de reproducir la corriente primaria. En la oscilografía se reconoce así:

Los primeros milisegundos de cada semiciclo se ven sanos y luego la onda cae bruscamente o se recorta antes del cruce natural por cero.
La forma es más afilada y desplazada del lado de la componente continua.
El efecto aumenta durante los primeros ciclos y disminuye a medida que se amortigua la componente continua.
La corriente residual calculada muestra un valor que no existe en el primario.

Consecuencias típicas: una diferencial que dispara por una falla externa, una sobrecorriente que tarda más de lo previsto o una distancia que subalcanza. La causa puede ser un CT de clase o burden insuficientes, magnetismo remanente o una falla con alta relación X/R. Vea prueba de excitación y punto de rodilla.

Otras firmas que conviene reconocer

Corriente de energización (inrush) de un transformador: ondas unipolares, muy asimétricas, con contenido alto de segundo armónico y sin caída de tensión importante. No es una falla.
Transitorio del transformador de tensión capacitivo: al inicio de la falla la tensión secundaria no cae limpiamente y muestra oscilaciones de baja frecuencia durante algunos ciclos, que pueden afectar a protecciones rápidas de distancia.
Falla evolutiva: cambia el número de fases involucradas durante el registro.
Reencendido del arco: la corriente se extingue y vuelve a aparecer en una fase después de la apertura.

Tiempos de disparo y de polo

Con los canales digitales y analógicos juntos se miden los tiempos que más interesan:

Inicio de la falla → arranque de la protección.
Arranque → orden de disparo: tiempo de la función más su temporización.
Orden de disparo → extinción de la corriente en cada fase: tiempo de interrupción del interruptor, que se compara con el de sus pruebas.
Extinción → cambio de estado de los contactos auxiliares, que no coincide exactamente con la extinción.
Tiempo muerto y recierre, si aplica.

Tiempos que se miden en el registro

01Inicio de la fallaPrimer cambio en corrientes y tensiones
02Arranque de la protecciónDetección de la función
03Orden de disparoTiempo de la función más su temporización
04Extinción de la corrienteTiempo de interrupción, fase por fase
05Contactos auxiliaresCambian de estado poco después de la extinción
06Tiempo muerto y recierreSi aplica

Cada polo interrumpe en el cruce por cero de su propia corriente, así que los tiempos difieren un poco entre fases. Si un polo tarda mucho más que los otros, o no interrumpe y la falla de interruptor 50BF termina despejando, el registro lo muestra con claridad.

Guías relacionadas

¿Tiene una oscilografía que no termina de cuadrar?

Nuestro equipo revisa de forma remota la oscilografía, los eventos y los ajustes del relé para decirle qué tipo de falla fue, si la protección vio lo que debía y si el interruptor abrió a tiempo. Si hay que corregir ajustes, lo hacemos con nuestra configuración remota de relés; si la coordinación quedó corta, la revisamos en un estudio de coordinación de protecciones. Escríbanos desde contacto.

Referencias

IEC/IEEE 60255-24:2013 (IEEE C37.111-2013): formato COMTRADE.
IEEE C37.110-2023: guía para la aplicación de transformadores de corriente en protecciones.
J. L. Blackburn y T. J. Domin, Protective Relaying: Principles and Applications.
C. F. Wagner y R. D. Evans, Symmetrical Components.

Preguntas frecuentes

¿Cómo distingo en una oscilografía una falla a tierra de una falla entre fases?

En una falla a tierra aparece corriente residual (3I0) y, en general, tensión de secuencia cero; la corriente sube sobre todo en la fase fallada. En una falla entre dos fases sin tierra, las dos corrientes falladas son casi iguales y opuestas y no hay corriente residual. En una falla trifásica equilibrada solo hay secuencia positiva.

¿Cómo se ve la saturación de un CT en el registro?

La corriente secundaria empieza sana y, a los pocos milisegundos, se recorta o cae a cero antes del cruce natural, con formas en pico. Es más fuerte cuando la falla tiene componente continua o el núcleo tenía magnetismo remanente, y desaparece a medida que la componente continua se amortigua.

¿Por qué la corriente no se interrumpe en las tres fases al mismo tiempo?

Cada polo del interruptor extingue el arco en un cruce por cero de su propia corriente, y esos cruces no coinciden entre fases. En una falla trifásica no aterrizada, el primer polo interrumpe y los otros dos lo hacen juntos un cuarto de ciclo después aproximadamente.