La sobrecorriente 50/51 dispara al arrancar un motor o al energizar un alimentador cuando la corriente transitoria normal de esa maniobra supera el ajuste: corriente de arranque del motor, carga fría después de una interrupción larga, inrush de los transformadores del alimentador o 3I0 transitoria por cierre no simultáneo de polos. Se distingue de una falla porque la tensión no colapsa y la corriente decae sola.
Síntoma
El interruptor de un alimentador, un motor o un tablero dispara justo al cerrar o pocos segundos después. El relé reporta sobrecorriente de fases o de tierra (50, 51, 50N, 51N), pero nadie encuentra una falla y al segundo o tercer intento, o reponiendo por partes, el circuito queda en servicio. Antes de cambiar nada, aplique el método general de diagnóstico de disparos: guarde los registros y reconstruya la secuencia. Es frecuente en industria, en alimentadores de distribución después de un corte largo y en la puesta en servicio de cargas nuevas.
La 50/51 no reconoce el origen de la corriente: solo compara su magnitud y su duración con el ajuste. Varias maniobras normales producen corrientes transitorias altas que, si el estudio no las consideró, cruzan la curva.
Causas posibles, de la más a la menos probable
| Causa | Mecanismo | Qué la delata |
|---|---|---|
| Arranque de motor | La corriente de rotor bloqueado (ver motor de inducción y sus protecciones) es varias veces la nominal y dura hasta que el motor alcanza velocidad | Corriente alta balanceada que decae al acelerar; tiempo coherente con la inercia de la carga |
| Carga fría (cold load pickup) | Después de una interrupción larga se pierde la diversidad de las cargas y todo arranca a la vez | Corriente varias veces la carga normal que baja en segundos o minutos |
| Inrush de transformadores del alimentador | Todos los transformadores conectados se magnetizan al mismo tiempo | Contenido de segundo armónico apreciable, forma asimétrica, decae en ciclos o segundos; el mismo fenómeno de disparo del transformador al energizar |
| 3I0 transitoria por cierre no simultáneo | Los polos cierran en instantes distintos y el inrush difiere por fase | 50N o 51N instantánea que dispara en los primeros ciclos, sin tensión residual sostenida |
| Ajuste por debajo del transitorio | El estudio no incluyó la curva de arranque o el inrush; grupo de ajustes equivocado activo | El punto de operación de la oscilografía cae justo encima de la curva |
| Capacitores en el alimentador | Corriente de energización de bancos de condensadores | Corriente de alta frecuencia en los primeros milisegundos |
| Falla real | Cable dañado, motor con rotor o devanado en falla | Tensión que colapsa, corriente sostenida, desbalance |
Qué revisar primero
- Oscilografía del cierre: magnitud, duración, balance entre fases, tensión durante el evento y contenido armónico. Una falla hunde la tensión; un arranque o inrush la deprime poco.
- Qué elemento disparó: 50 instantánea, 51 temporizada o tierra. La 50 suele disparar por inrush o asimetría; la 51 por arranques largos o carga fría.
- Ajustes activos y grupo de ajustes, incluida cualquier lógica de carga fría, de bloqueo por segundo armónico o de duplicación del arranque al cierre, si el relé la ofrece.
- Datos de la carga: corriente de rotor bloqueado y tiempo de arranque del motor, potencia total de transformadores en el alimentador, bancos de condensadores.
- Duración de la interrupción previa si el disparo fue al reponer el servicio.
- Estado del interruptor: tiempos de cierre por polo; una dispersión grande agrava la 3I0 transitoria. Ver la prueba de tiempos de operación de interruptores.
- ¿Colapsó la tensión durante el evento?
- SíCorriente sostenida y desbalance: trátelo como falla real y pruebe el cable o el motor
- No¿Qué elemento disparó?
- 50 de fase en los primeros ciclosInrush de los transformadores del alimentador, energización de condensadores o pico asimétrico del arranque de un motor
- 50N o 51N en los primeros ciclos3I0 transitoria por cierre no simultáneo de los polos
- 51 temporizada¿Hubo una interrupción larga antes del cierre?
- SíCarga fría: las cargas arrancan a la vez
- NoArranque de motor: compare con su corriente de rotor bloqueado y su tiempo de arranque
Cómo se confirma
- Superponer la corriente registrada a la curva del relé. Si el punto de operación de la oscilografía queda dentro de la zona de disparo y la tensión no muestra falla, la causa es el transitorio de la maniobra.
- Coordinación con la curva de arranque o de inrush en el estudio de coordinación de protecciones: la característica del relé debe quedar por encima de la curva de arranque del motor y del punto de inrush del alimentador, y por debajo de los límites térmicos del cable y del transformador.
- Pruebas al motor o al cable si la oscilografía no es concluyente: aislamiento, resistencia de devanados, diagnóstico de cables.
- Reproducción con inyección secundaria de la corriente registrada para validar el ajuste corregido.
Cómo evitar que se repita
- Incluya los transitorios en el estudio: curva de arranque de cada motor grande, punto de inrush de los transformadores del alimentador y carga fría esperada después de interrupciones largas.
- Use las lógicas del relé cuando existan: elevación temporal del arranque después de un cierre o de una interrupción larga, cambio de grupo de ajustes, bloqueo por segundo armónico de los elementos instantáneos.
- Reponga el servicio por etapas cuando la carga fría supere la capacidad de la protección o del alimentador.
- Mantenga el interruptor en buen estado: tiempos de cierre por polo dentro de lo especificado por el fabricante.
- Revise los ajustes con cada cambio de carga: un motor nuevo, una ampliación del alimentador o un banco de condensadores cambian los transitorios que la protección debe tolerar. El estudio de coordinación debe actualizarse con esos datos.
Qué no hacer
- No subir el ajuste hasta que «aguante». La 51 debe seguir protegiendo el cable, el motor y el transformador, y coordinar con la protección aguas arriba y aguas abajo.
- No cerrar varias veces seguidas un motor que disparó en arranque. Los arranques repetidos calientan el rotor; el fabricante limita el número de arranques en frío y en caliente.
- No anular la 50N para poder energizar. Es preferible un pequeño retardo o una lógica de cierre definida en el estudio.
- No descartar la falla real solo porque el segundo intento entró: algunas fallas incipientes se queman y reaparecen.
Cuándo llamarnos
Si su alimentador o su motor dispara al arrancar o al reponer el servicio, nuestro equipo revisa en remoto la oscilografía y los ajustes de sobrecorriente de relés y reconectadores de las principales marcas, configura la lógica de carga fría o de bloqueo por armónico cuando el relé la tiene y le entrega la corrección coordinada. Conozca la configuración remota de relés. Para verificar en sitio, hacemos pruebas de protecciones en subestaciones e industria. Escríbanos.
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Referencias
- IEEE C37.230-2020, Guide for Protective Relay Applications to Distribution Lines.
- IEEE C37.96, Guide for AC Motor Protection.
- IEEE C37.91-2021, Guide for Protecting Power Transformers.
- IEC 60255-151, requisitos funcionales de las protecciones de sobrecorriente.
Preguntas frecuentes
¿Por qué dispara el alimentador al reponer el servicio después de un corte largo?
Por la carga fría: al volver la tensión arrancan a la vez cargas que normalmente funcionan desfasadas (refrigeración, bombeo, climatización) y se suma el inrush de los transformadores. La corriente supera la carga normal durante un tiempo y puede alcanzar el arranque de la 51 o de la 50.
¿Por qué dispara la 50N al energizar si no hay falla a tierra?
Porque los polos del interruptor no cierran exactamente al mismo tiempo y las corrientes de inrush de cada fase son distintas. Durante unos ciclos la suma de las tres corrientes no es cero y una 50N sin retardo ajustada muy sensible puede verla como falla a tierra.
¿Cómo evito que la sobrecorriente dispare con el arranque del motor?
Con un ajuste coordinado con la curva de arranque real del motor: arranque y curva de la 51 por encima de la corriente y el tiempo de arranque, y la 50 por encima de la corriente de rotor bloqueado con margen para la asimetría. El criterio se toma del estudio de coordinación y de los datos del fabricante del motor.