Disparo de la 87T sin falla interna: causas y diagnóstico

Respuesta corta

Cuando la 87T dispara y el transformador está sano, la corriente diferencial casi siempre la fabrica la medición: un CT con polaridad o relación equivocada, una compensación de grupo vectorial mal ajustada, la secuencia cero sin eliminar ante una falla a tierra externa, la saturación de un CT en una falla pasante o el cambiador de tomas lejos de su posición nominal. La oscilografía de la falla externa y la corriente diferencial con carga normal señalan la causa.

Síntoma

La diferencial de transformador 87T disparó durante una falla en una línea o un alimentador, o incluso con carga normal, y el transformador no muestra daño: el Buchholz no actuó, las pruebas eléctricas salen bien y el aceite no cambió. Para la operación es una operación indebida por falta de seguridad: la protección actuó para una condición fuera de su zona.

La 87T compara las corrientes que entran y salen del transformador. Antes de compararlas, el relé corrige tres cosas: la magnitud (relaciones de los CT y tensiones nominales), el desfase del grupo vectorial (por ejemplo 30° en un Dyn1) y la secuencia cero de los devanados en estrella aterrizada. Si alguna corrección no corresponde a lo que está conectado en campo, el relé ve una corriente diferencial que no existe.

Causas posibles, de la más a la menos probable

Causa	Cuándo se nota	Qué la delata
Secuencia cero sin eliminar	Falla a tierra externa del lado en estrella aterrizada	Disparo solo con fallas a tierra externas; corriente diferencial parecida a la 3I0 de la falla
Compensación de grupo vectorial errada	Con carga y en cualquier falla pasante	Corriente diferencial en régimen normal, proporcional a la carga
Polaridad invertida de un CT	Con carga	Corriente diferencial grande con carga: ≈2 pu en una fase sin compensación, ≈1,15 pu en dos fases con compensación delta, repartida en las tres si se elimina la secuencia cero
Relación de CT o tensión nominal mal cargada	Con carga, crece con la carga	Diferencia constante en porcentaje
Saturación de CT en falla pasante	Fallas externas cercanas con componente continua alta	Corriente secundaria recortada en un lado, diferencia solo durante los primeros ciclos
Cambiador de tomas en posición extrema	Con carga alta y en fallas pasantes	Corriente diferencial que varía con la posición de la toma
Conexión física de los CT distinta de la supuesta	Después de cambios o reposición de cableado	CT en delta o estrella diferente de lo ajustado; corrientes compensadas de ambos lados desfasadas 30° (diferencial ≈ 0,5 pu de la carga)
Sobreexcitación	Tensión alta o frecuencia baja	Quinto armónico alto; ver la protección de sobreexcitación 24

Qué revisar primero

Corriente diferencial y de restricción con carga normal. Casi todos los relés numéricos las muestran en su medición. Con el transformador sano y en carga, la corriente diferencial debe ser pequeña frente a la de restricción. Si no lo es, el problema está en la conexión o los ajustes, no en la falla que provocó el disparo.
Oscilografía de la falla externa: en qué fases apareció la diferencial, si coincide con la 3I0 de la falla y si alguna corriente secundaria se ve recortada o con forma deformada.
Ajustes de compensación: grupo vectorial, referencia de ángulo, eliminación de secuencia cero por devanado, relaciones de CT y tensiones nominales. Compare cada valor con la placa del transformador y con los planos de conexión de los CT.
Planos y conexión real de los CT: estrella o delta, lado del punto de estrella hacia el transformador o hacia la barra, una sola tierra por circuito secundario. Ver el conexionado de los transformadores de corriente.
Posición del cambiador de tomas en el momento del disparo y rango total.
Dimensionamiento de los CT: clase, punto de rodilla y carga conectada frente a la corriente de falla externa máxima.

Ruta de diagnóstico de una 87T que disparó sin falla interna

¿Hay corriente diferencial apreciable frente a la de restricción con carga normal?
- Sí¿Cómo se comporta esa corriente diferencial?
  - Grande con carga (≈2 pu en una fase sin compensación, ≈1,15 pu en dos con compensación delta, o repartida en las tres si se elimina la secuencia cero)Polaridad invertida de un CT
  - Proporcional a la cargaGrupo vectorial, relación de CT o tensión nominal mal cargados
  - Corrientes compensadas de ambos lados desfasadas 30° (diferencial ≈ 0,5 pu de la carga)Conexión de los CT en estrella o delta distinta de la ajustada, o grupo vectorial mal ajustado
  - Varía con la posición de la tomaCambiador de tomas en posición extrema
- No¿En qué condición disparó?
  - Falla a tierra externa del lado en estrella aterrizadaSecuencia cero sin eliminar
  - Falla externa cercana con componente continua altaSaturación de CT; busque corriente recortada en un lado
  - Tensión alta o frecuencia bajaSobreexcitación; revise el quinto armónico y la función 24

Cómo se confirma

Prueba de estabilidad con carga (comprobación de fasores en servicio): magnitud y ángulo de las corrientes de cada lado, con el ángulo esperado según el grupo vectorial. Es la verificación definitiva de polaridad, relación y compensación.
Pruebas a los CT: polaridad, relación y curva de excitación y punto de rodilla para confirmar si el CT podía saturarse con esa falla.
Reproducción de la oscilografía en el relé con inyección secundaria, con los ajustes actuales y con los corregidos.
Simulación de falla externa a tierra en la prueba de la diferencial: inyectando una falla monofásica pasante, el relé debe permanecer estable con la eliminación de secuencia cero correcta.

Cómo evitar que se repita

Haga la prueba de estabilidad con carga en cada puesta en servicio y después de cualquier cambio de cableado, de CT o de relé. Es la única prueba que valida juntas la conexión real y la compensación ajustada.
Simule fallas externas monofásicas y trifásicas con inyección secundaria durante la prueba de la diferencial, no solo fallas internas: así se verifica la eliminación de secuencia cero y la pendiente.
Dimensione los CT para la falla externa máxima y su componente continua, y confirme que los CT de todos los lados tienen características parecidas.
Documente los ajustes de compensación con la placa del transformador, los planos de CT y el grupo vectorial, en un solo documento que se actualice con cada cambio.

Qué no hacer

No subir la pendiente ni el arranque para que deje de disparar: así se tapa un error de conexión que sigue ahí y la protección pierde sensibilidad para fallas internas reales.
No invertir la polaridad «en el ajuste» sin confirmar en campo cuál CT está al revés; el error puede estar en otra fase o en otro lado.
No dejar la 87T fuera de servicio sin protección de respaldo activa y acordada.
No reenergizar sin descartar falla interna si hay cualquier duda: revise primero las protecciones mecánicas y el aceite.

Cuándo llamarnos

Si su 87T disparó con una falla externa y no encuentra la causa, nuestro equipo revisa en remoto la oscilografía, los ajustes de compensación y la medición diferencial en carga de relés de las principales marcas, y le indica qué cambiar y qué verificar en campo. Conozca la configuración remota de relés. Si hay que comprobar los CT o la diferencial en sitio, hacemos las pruebas de protecciones y las pruebas a transformadores de corriente. Escríbanos.

Guías relacionadas

Referencias

IEEE C37.91-2021, Guide for Protecting Power Transformers.
IEEE C37.110-2023, Guide for the Application of Current Transformers Used for Protective Relaying Purposes.
IEC 61869-2, transformadores de corriente.
Blackburn y Domin, Protective Relaying: Principles and Applications.

Preguntas frecuentes

¿Por qué dispara la 87T con una falla a tierra externa?

Porque un devanado en estrella aterrizada aporta corriente de secuencia cero que no aparece del lado en delta. Si el relé no elimina la secuencia cero en ese lado, la mide como corriente diferencial y dispara con una falla fuera de la zona.

¿Cómo sé si el problema es de polaridad o de relación del CT?

Mire la corriente diferencial con carga normal. Con un CT invertido aparece una corriente diferencial que depende de la compensación de grupo vectorial: unas 2 veces la carga (en por unidad) en una fase sin compensación, unas 1,15 veces en dos fases con compensación en delta, o repartida en las tres fases (cerca de 1,33, 0,67 y 0,67) si se elimina la secuencia cero; con una relación errada aparece una diferencia proporcional a la carga, siempre del mismo signo.

¿El cambiador de tomas puede hacer disparar la 87T?

Por sí solo no debería, porque la pendiente de la característica cubre el desbalance de relación de las tomas extremas. Puede contribuir cuando la pendiente se ajustó sin considerar todo el rango del cambiador y además hay una falla pasante con algo de saturación.