Un transformador que dispara al cerrar su interruptor, sin falla, casi siempre lo hace por la corriente de magnetización (inrush): una corriente alta y asimétrica que solo entra por el devanado energizado y la diferencial 87T la ve como falla interna. El relé la distingue por su contenido de segundo armónico; si el núcleo es moderno, el flujo remanente es alto o el ajuste de bloqueo no corresponde, el bloqueo no alcanza y la 87T dispara.
Síntoma
Se cierra el interruptor de un transformador y, en los primeros ciclos o segundos, dispara la diferencial 87T, la instantánea 50 del lado de alta o ambas. En la inspección no aparece nada anormal. A veces la segunda o tercera energización pasa sin problema, lo que confunde todavía más.
Este comportamiento tiene una explicación física. Al conectar un transformador, el flujo del núcleo no arranca en su valor de régimen: según el punto de la onda de tensión en que cierra el interruptor y el flujo remanente que dejó la última desenergización, el flujo puede llevar el núcleo a saturación. Entonces el devanado energizado toma una corriente de magnetización (inrush) de varias veces la corriente nominal, muy asimétrica, que se amortigua en ciclos o segundos según la resistencia del circuito. Esa corriente entra por un devanado y no sale por los otros, así que la diferencial de transformador 87T la mide como corriente diferencial.
Causas posibles, de la más a la menos probable
| Causa | Por qué ocurre | Qué la delata |
|---|---|---|
| Segundo armónico por debajo del ajuste | Núcleos de acero moderno se saturan de forma más profunda y su inrush puede traer poco segundo armónico | Inrush típico en la oscilografía, pero con porcentaje de 2.º armónico menor que el umbral |
| Flujo remanente alto | La última apertura dejó el núcleo magnetizado en la misma polaridad del flujo de la energización | Inrush mucho mayor que en energizaciones anteriores |
| Lógica de bloqueo inadecuada | Bloqueo solo por fase cuando una fase tiene poco armónico; sin bloqueo cruzado ni promedio | Disparo de una sola fase con armónico bajo mientras las otras lo tenían alto |
| 50 instantánea ajustada por debajo del inrush | El ajuste del lado de alta no consideró la magnetización | Disparo de la 50 sin disparo de la 87T (arrancada y bloqueada por 2.º armónico) |
| Inrush simpático | Se energizó otro transformador en la misma barra | Disparo de un transformador que ya estaba en servicio, segundos después de la maniobra |
| Falla real al energizar | Daño interno, puesta a tierra temporal olvidada, falla en cables | Tensión que cae, corriente simétrica sostenida, actuación de Buchholz o presión súbita |
| Error de conexión de CT o de compensación | Puesta en servicio con polaridad o grupo vectorial errados | El problema reaparece con carga, no solo al energizar; ver disparo de la 87T sin falla interna |
Qué revisar primero
- Oscilografía de la energización. El inrush se reconoce por su forma: picos unidireccionales con intervalos de corriente casi nula, componente continua apreciable y amortiguamiento lento. Una falla tiene forma de onda más sinusoidal y una caída de tensión clara.
- Contenido armónico por fase. Calcule el porcentaje de segundo armónico respecto a la fundamental de la corriente diferencial en cada fase durante los primeros ciclos y compárelo con el ajuste de bloqueo. Los fabricantes documentan que en núcleos modernos ese contenido puede ser bastante bajo.
- Ajustes de bloqueo: umbral de segundo armónico, si el bloqueo es por fase o cruzado entre fases, si existe bloqueo por quinto armónico (sobreexcitación; ver la protección de sobreexcitación 24) y si el relé usa además métodos de forma de onda propios del fabricante.
- Eventos de las protecciones mecánicas (Buchholz, presión súbita, válvula de alivio). Si alguna actuó, deje de pensar en inrush y vea la guía de disparo del Buchholz o presión súbita.
- Maniobras simultáneas en la misma barra para descartar o confirmar inrush simpático.
- Elemento diferencial no restringido (instantáneo): si el disparo vino de él, compare la corriente diferencial con su ajuste; debe quedar por encima del inrush esperado.
- ¿Actuó el Buchholz, la presión súbita o la válvula de alivio?
- SíTrátelo como falla interna: no reenergice y haga las pruebas al transformador
- No¿Disparó una unidad que ya estaba en servicio al energizar otra en la misma barra?
- SíInrush simpático: revise el 2.º armónico y el bloqueo de la unidad que disparó
- No¿La oscilografía tiene forma de inrush (picos unidireccionales, componente continua, sin caída de tensión)?
- NoCorriente casi senoidal y tensión que cae: falla real al energizar (cables, tierra temporal olvidada)
- Sí¿Qué función disparó?
- 50 del lado de altaEl instantáneo quedó por debajo del inrush: revise su ajuste
- 87T restringidaCompare el 2.º armónico de cada fase con el umbral y revise si el bloqueo es por fase o cruzado
- 87 no restringidaLa corriente diferencial superó su ajuste: debe quedar por encima del inrush esperado
Cómo se confirma
- Forma de onda y armónicos coherentes con magnetización, sin caída de tensión de falla y con las tres corrientes de fase del lado no energizado prácticamente nulas.
- Reproducción de la oscilografía en el relé con inyección secundaria: si el disparo se repite con los ajustes actuales y desaparece con el bloqueo corregido según el criterio del fabricante, la causa queda demostrada.
- Pruebas al transformador si hay cualquier duda de daño: resistencia de devanados, relación de transformación, corriente de excitación y, si hace falta, respuesta en frecuencia (FRA). Note que la medición de resistencia con corriente continua deja flujo remanente; muchos procedimientos de prueba incluyen una desmagnetización al final.
- Inrush simpático: la oscilografía del transformador que disparó muestra una corriente que crece lentamente después de la energización del vecino, con componente continua de polaridad opuesta a la del inrush del otro.
Cómo evitar que se repita
- Registre cada energización. Deje la oscilografía disparada por cierre del interruptor y conserve los registros de las primeras energizaciones: son la mejor base para ajustar el bloqueo de ese transformador concreto.
- Revise la lógica de bloqueo, no solo el umbral. Muchos relés ofrecen bloqueo cruzado entre fases, bloqueo por promedio de armónicos o métodos propios de forma de onda. El fabricante documenta qué combinación recomienda y qué efecto tiene en la velocidad del disparo ante fallas internas.
- Controle el flujo remanente. Después de pruebas con corriente continua, desmagnetice el núcleo. Algunas instalaciones usan además cierre controlado del interruptor, que elige el instante de cierre de cada polo para reducir el inrush.
- Coordine la 50 del lado de alta con la corriente de magnetización esperada y con la falla máxima del lado de baja.
- Planifique las maniobras en barras con varios transformadores para reducir el riesgo de inrush simpático.
Qué no hacer
- No reenergizar varias veces seguidas «a ver si pasa». Si fue magnetización, la siguiente energización puede pasar por azar, pero el problema sigue ahí; si era falla, cada cierre la empeora.
- No bajar el umbral de segundo armónico sin estudio. Un bloqueo demasiado sensible puede retardar el disparo ante una falla interna real durante la energización. Los fabricantes recomiendan definirlo con oscilografías reales del transformador.
- No desactivar la 87T para poder energizar. Si hace falta una medida temporal, debe decidirla el responsable de protecciones con respaldo activo.
- No ignorar la desmagnetización después de pruebas con corriente continua.
Cuándo llamarnos
Si tiene la oscilografía de la energización y el transformador sigue fuera de servicio, nuestro equipo revisa en remoto el registro, calcula el contenido armónico y los ajustes de bloqueo de su relé y le dice si fue inrush, si el ajuste debe cambiar o si hay que investigar el transformador. Conozca la configuración remota de relés. Si hay que comprobar el transformador o la protección en sitio, hacemos las pruebas de protecciones y las pruebas al transformador de potencia. Escríbanos.
Guías relacionadas
- Diagnóstico de disparos de protección: método
- Disparo de la 87T sin falla interna
- Disparo del Buchholz o presión súbita
- Protección diferencial de transformador 87T
- Protección de sobreexcitación 24
- Prueba de corriente de excitación
- Esquema de protección de transformador
Referencias
- IEEE C37.91-2021, Guide for Protecting Power Transformers.
- GE Grid Solutions, Inrush restraint (nota de aplicación sobre bloqueo por segundo armónico).
- SEL, artículos técnicos sobre seguridad de la diferencial de transformador ante inrush con bajo segundo armónico.
- Blackburn y Domin, Protective Relaying: Principles and Applications.
Preguntas frecuentes
¿Por qué dispara la 87T al energizar el transformador si no hay falla?
Porque la corriente de magnetización entra por un solo devanado y no sale por el otro, así que el relé la mide como corriente diferencial. Normalmente la bloquea el segundo armónico; si el contenido de segundo armónico de esa energización quedó por debajo del ajuste, la 87T dispara.
¿Es seguro volver a energizar después de un disparo por inrush?
Solo cuando la oscilografía confirma que fue magnetización: corriente asimétrica con huecos, segundo armónico apreciable, sin caída de tensión de falla y sin operación de Buchholz ni presión súbita. Si actuó una protección mecánica o hay dudas, se investiga antes de reenergizar.
¿Qué es el inrush simpático?
Es la corriente de magnetización que aparece en un transformador ya energizado cuando se energiza otro en paralelo o en la misma barra. La componente continua del inrush del segundo transformador se refleja en la tensión compartida y satura el núcleo del primero, que puede disparar segundos después de la maniobra.