La distancia 21 dispara sin falla cuando la impedancia que mide cae dentro de una zona por otra razón: carga pesada con tensión baja (invasión de carga), una oscilación de potencia que recorre el plano R-X, un transitorio del transformador de tensión capacitivo que hace sobrealcanzar la zona 1, o la pérdida de una tensión por un fusible del PT. La trayectoria de la impedancia en la oscilografía indica cuál fue.
Síntoma
Una línea de alta o extra alta tensión dispara por la protección de distancia 21, pero el otro extremo no vio falla, la teleprotección no actuó o el recorrido de línea no encuentra nada. A menudo coincide con una contingencia en otra parte del sistema, con una maniobra cercana o con un periodo de carga alta.
La 21 calcula la impedancia aparente con la tensión y la corriente de su ubicación. Si esa impedancia entra en una zona y permanece el tiempo ajustado, dispara. Cualquier condición que reduzca la tensión medida o aumente la corriente sin que haya una falla en la línea puede producir el mismo efecto.
Causas posibles, de la más a la menos probable
| Causa | Mecanismo | Qué la delata |
|---|---|---|
| Invasión de carga | Carga alta con tensión baja; la impedancia de carga entra en una zona de gran alcance (zona 3, zona inversa o zona de arranque) | Impedancia cerca del eje R, ángulo de carga, trifásico balanceado, disparo temporizado |
| Oscilación de potencia | Después de una falla o un cambio de topología, las máquinas oscilan y la impedancia recorre el plano R-X | Trayectoria continua, no un salto; sin I2 ni I0; varios relés de la zona la ven |
| Falla de fusible o miniinterruptor del PT | Una o más tensiones desaparecen y la fase parece en cortocircuito | Tensión cero en una fase con corriente normal; alarma de falla de fusible después del disparo o nunca |
| Transitorio del CVT | El transformador de tensión capacitivo no reproduce bien el colapso de tensión durante los primeros ciclos de una falla externa; la zona 1 sobrealcanza | Falla real pero fuera de la línea (barra remota o línea siguiente); disparo instantáneo de zona 1 con relación fuente/línea alta |
| Ajustes | Alcance resistivo excesivo, factor de compensación residual k0 erróneo, zona inversa mal orientada | El cálculo con la oscilografía confirma que el relé actuó según su ajuste |
| Acople mutuo en líneas paralelas | La corriente de tierra de la línea vecina altera la medida de tierra | Disparo de zonas de tierra con fallas en la línea paralela |
| Falla real de alta resistencia | Contacto con vegetación, incendio bajo la línea | Pequeña 3I0 y 3V0; no es un disparo indebido |
Qué revisar primero
- Trayectoria de la impedancia. Grafique en el plano R-X la impedancia de los seis lazos de medida (tres entre fases y tres de fase a tierra) a partir de la oscilografía. Un salto es falla; una trayectoria lenta es oscilación o carga.
- Componentes de secuencia: con I2 e I0 despreciables y tensiones balanceadas, descarte falla asimétrica. Con una tensión en cero y la corriente normal, piense en el PT.
- Qué zona disparó y en qué tiempo. Zona 1 instantánea con falla externa apunta a sobrealcance (CVT, k0, acople mutuo); zona 3 temporizada sin falla apunta a carga.
- Elementos de invasión de carga y de oscilación de potencia: si están habilitados y cómo se ajustaron frente a la carga máxima de emergencia. Ver el bloqueo por oscilación de potencia 68.
- Lógica de pérdida de potencial (falla de fusible): si estaba habilitada, si bloquea la distancia y cuánto tardó en actuar frente al disparo. Revise los miniinterruptores y fusibles de la caja de agrupamiento del PT.
- Registros del otro extremo y de las líneas vecinas para saber dónde estuvo la falla, si la hubo.
- ¿Hay una tensión en cero con corriente normal?
- SíFalla de fusible o miniinterruptor del PT: revise la lógica de pérdida de potencial
- No¿La impedancia salta o avanza en forma gradual en el plano R-X?
- Gradual¿Queda cerca del eje R, balanceada y con ángulo de carga?
- SíInvasión de carga en una zona de gran alcance
- No, recorre el planoOscilación de potencia; revise el bloqueo 68
- Salto¿Dónde estuvo la falla según el otro extremo y las líneas vecinas?
- Fuera de la línea, con disparo de zona 1Sobrealcance por transitorio del CVT, k0 o acople mutuo
- En la línea, con 3I0 y 3V0 pequeñasFalla real de alta resistencia, no un disparo indebido
Cómo se confirma
- Cálculo de impedancia con la oscilografía y comparación con las características ajustadas, incluidos los elementos de carga y de oscilación.
- Reproducción del evento en el relé con inyección secundaria: si con los ajustes corregidos (blindaje de carga, bloqueo por oscilación, lógica de pérdida de potencial) deja de disparar y sigue disparando para fallas reales, la corrección está validada.
- Estudio: la invasión de carga y las oscilaciones se verifican con flujo de carga y simulación dinámica; el sobrealcance por CVT, con la relación fuente/línea y la respuesta del CVT. Ver el estudio de coordinación de protecciones.
- Inspección del circuito de tensión: continuidad, fusibles, contactos auxiliares de los miniinterruptores y conexión a tierra del secundario del transformador de tensión capacitivo.
Cómo evitar que se repita
- Verifique la cargabilidad de cada zona de gran alcance frente a la carga máxima de emergencia y la tensión mínima de operación, y use el blindaje de carga del relé cuando la zona no pueda acortarse.
- Defina la filosofía de oscilaciones con el estudio dinámico: dónde bloquear y dónde separar la red de forma controlada.
- Habilite y pruebe la lógica de pérdida de potencial y lleve su alarma al SCADA.
- Revise la zona 1 en líneas con relación fuente/línea alta y transformadores de tensión capacitivos; los fabricantes describen filtros y lógicas de seguridad para ese caso.
- Recalcule los ajustes cuando cambie la topología: nuevas líneas, generación o transformadores alteran alcances, cargas y oscilaciones.
Qué no hacer
- No reducir los alcances a ciegas. Una zona 3 recortada puede dejar de respaldar la línea siguiente; un alcance resistivo menor puede dejar sin cubrir fallas de alta resistencia.
- No bloquear todas las zonas por oscilación sin estudio. Si la oscilación es inestable, la red necesita separarse en un punto controlado (función 78); bloquear todo puede dejar la separación al azar.
- No restituir la línea sin confirmar que no hubo falla real y sin coordinar con el operador del sistema.
- No reemplazar fusibles del PT con la protección en servicio sin considerar la lógica de pérdida de potencial: la reposición también produce transitorios.
Cuándo llamarnos
Si su distancia disparó sin falla aparente, nuestro equipo revisa en remoto la oscilografía, grafica la trayectoria de impedancia, revisa los elementos de carga, oscilación y pérdida de potencial de relés de las principales marcas y le propone los ajustes corregidos. Conozca la configuración remota de relés. Para validar en sitio con ambos extremos, hacemos pruebas de protecciones, incluidas las pruebas end to end. Escríbanos.
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Referencias
- IEEE C37.113-2025, Guide for Protective Relay Applications to Transmission Lines.
- IEEE PES PSRC, informe sobre la aplicación de relés ante oscilaciones de potencia.
- B. Kasztenny y R. Chowdhury, Security Criterion for Distance Zone 1 Applications in High-SIR Systems With CCVTs (partes 1 y 2), CIGRE Science & Engineering.
- Blackburn y Domin, Protective Relaying: Principles and Applications.
Preguntas frecuentes
¿Por qué disparó la zona 3 de la distancia sin falla?
Lo más común es la invasión de carga: con carga alta y tensión deprimida, la impedancia aparente baja y entra en la característica de una zona de gran alcance. Se confirma porque la impedancia está cerca del eje resistivo, con ángulo de carga y sin corrientes de secuencia negativa ni cero.
¿Cómo distingo una oscilación de potencia de una falla?
En una falla la impedancia salta en milisegundos al punto de falla. En una oscilación se desplaza de forma continua por el plano R-X, a velocidad que depende del deslizamiento entre fuentes, y las tres fases se mueven juntas sin componentes de secuencia negativa o cero.
¿Puede disparar la distancia por un fusible quemado del PT?
Sí, si la lógica de pérdida de potencial no detecta la condición a tiempo o está deshabilitada. Sin una tensión, la impedancia de esa fase parece casi cero con corriente de carga y puede caer en zona. Por eso los relés bloquean la distancia al detectar falla de fusible.