Un motor de inducción toma en el arranque una corriente de varias veces su nominal, con factor de potencia bajo, y deprime la tensión de la barra mientras acelera. Si la caída es más profunda o más larga que lo que admite la subtensión 27 de la barra, de otros motores o de la acometida, la 27 dispara aunque no haya falla. La causa suele estar en una fuente más débil que la considerada, un tiempo de la 27 menor que la aceleración o varios arranques a la vez.
Síntoma
Al arrancar un motor grande, dispara la subtensión 27: la del propio motor, la de otros motores de la barra, la de la acometida o la de una transferencia automática. A veces también se abren contactores o se detienen variadores de velocidad. El fenómeno se repite en cada arranque, o solo cuando la planta se alimenta de su generador propio, o cuando otro motor arranca al mismo tiempo.
Un motor de inducción conectado directamente a la red toma en el arranque una corriente de varias veces su nominal, con un factor de potencia bajo, hasta que alcanza su velocidad. Esa corriente produce una caída de tensión en la impedancia de la fuente, del transformador y de los cables, y toda la barra la siente mientras dura la aceleración. La protección de subtensión 27 no distingue entre esa caída y una pérdida de alimentación: si la tensión baja de su arranque durante más tiempo que su temporización, dispara.
La profundidad de la caída depende de la relación entre la potencia de arranque del motor y la potencia de cortocircuito de la barra: la misma máquina que arranca sin problema desde la red puede deprimir demasiado la tensión cuando la planta opera con un transformador alterno o con su generador. Por eso un disparo que aparece «de repente» suele coincidir con un cambio en la fuente o en la carga conectada.
Causas posibles, de la más a la menos probable
| Causa | Por qué ocurre | Qué la delata |
|---|---|---|
| Tiempo de la 27 menor que la aceleración | La temporización se ajustó sin conocer la duración real del arranque | Disparo al final del arranque, con tensión que se recupera poco después |
| Fuente más débil que la del estudio | Transformador más pequeño, red del operador más débil, planta alimentada por su generador | La caída aparece solo con cierta fuente o en cierta configuración |
| Arranques simultáneos | Varios motores arrancan juntos al reponer el servicio o por la lógica del proceso | Corriente de arranque de varios motores sumada en el registro |
| Aceleración más larga | Carga de alta inercia, carga acoplada en el arranque, tensión baja que reduce el par | Corriente de arranque que dura más de lo habitual |
| Ajuste de la 27 alto | Umbral cercano a la tensión mínima normal de la barra | Disparos con caídas moderadas |
| Toma del transformador baja | Tensión de servicio ya baja antes del arranque | Tensión previa al arranque por debajo de la nominal |
| Medición incorrecta | Relación de PT mal ingresada, fase-neutro tratada como fase-fase, fusible del PT | Tensión del relé distinta de la medida en la barra |
| Falla real durante el arranque | Falla en el motor o en el cable al energizarlo | Corriente de falla, actuación de la sobrecorriente o de la tierra |
Qué revisar primero
- Oscilografía o registro de tensión de la barra durante el arranque: profundidad de la caída, duración y recuperación, comparadas con el arranque y el tiempo de la 27.
- Corriente del motor en el arranque y tiempo de aceleración. Vea disparo de sobrecorriente al arrancar o energizar.
- Fuente en servicio en el momento del disparo: red, transformador alterno o planta diésel de emergencia.
- Otros arranques en el mismo instante y lógica del proceso que los ordena.
- Ajustes de las 27 de la barra, de cada motor y de la transferencia, y lógica de cada una: por fase, por todas las fases o por tensión de secuencia positiva.
- ¿Hubo corriente de falla en el arranque?
- SíFalla en el motor o en su cable: no rearranque sin probarlos
- No¿La caída duró más que la temporización de la 27?
- NoMedición incorrecta o ajuste que no corresponde: revise PT y relación
- Sí¿La planta estaba en su fuente normal?
- NoFuente más débil: generador propio o transformador alterno
- SíArranques simultáneos, aceleración larga o tiempo de la 27 corto
Cómo se confirma
- Estudio de arranque de motores con el modelo de la red y de cada fuente posible, como describe IEEE 3002.7. Compara la caída calculada con la registrada y con lo que admiten las cargas y las protecciones.
- Registro de varios arranques con un analizador para ver la variación entre ellos. Vea analizador de calidad de potencia.
- Verificación de la medida de tensión del relé contra un instrumento en la barra.
- Prueba de la 27 con inyección secundaria reproduciendo el perfil de tensión registrado. Vea inyección secundaria.
Cómo evitar que se repita
- Tiempo de la 27 coordinado con el arranque más largo previsto, sin perder su función ante una pérdida real de alimentación.
- Método de arranque que reduzca la corriente: arrancador suave, variador de velocidad, autotransformador o estrella-triángulo, según la carga y el par que necesita.
- Secuencia de arranques con tiempos entre motores grandes, sobre todo al reponer el servicio.
- Revisión de la fuente cuando la planta opera con su generador: capacidad para arrancar el motor más grande con la carga existente.
- Tomas del transformador que mantengan la tensión de servicio dentro de su rango.
- Estudio de flujo de carga actualizado cuando crece la planta. Vea estudio de flujo de carga.
Qué no hacer
- No deshabilitar la 27 de los motores: evita que todos rearranquen a la vez cuando vuelve la tensión después de un corte, lo que puede producir una caída aún mayor.
- No bajar el umbral sin comprobar que las cargas toleran esa tensión.
- No intentar arranques seguidos de un motor que no aceleró: también consume su capacidad térmica.
- No confundir el síntoma con una falla del relé sin comparar su medida con la de la barra.
Cuándo llamarnos
Si el arranque de un motor hace disparar la 27 de su planta, envíenos los registros de tensión y corriente del arranque: le cotizamos el análisis del disparo. Hacemos el estudio de arranque y la coordinación de las 27 dentro del estudio de coordinación de protecciones, y nuestro equipo carga los ajustes con la configuración remota de relés. Escríbanos.
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Referencias
- IEEE 3002.7-2018, Recommended Practice for Conducting Motor-Starting Studies and Analysis of Industrial and Commercial Power Systems.
- IEEE C37.96, Guide for AC Motor Protection.
- IEC 60255-127, Functional requirements for over/under voltage protection.
Preguntas frecuentes
¿Cuánto cae la tensión al arrancar un motor?
Depende de la potencia del motor frente a la potencia de cortocircuito de la barra, del método de arranque y de la impedancia del transformador y los cables. No hay un valor general: se calcula con un estudio de arranque de motores, como el que describe IEEE 3002.7, y se compara con lo que admiten las cargas y las protecciones.
¿Por qué el arranque de un motor hace disparar otros equipos?
Porque la caída de tensión afecta a toda la barra. Otros relés con 27, los contactores que se abren cuando su bobina pierde tensión y los variadores que se protegen por baja tensión en su bus de continua pueden salir aunque el motor que arranca siga en servicio.
¿Conviene bajar el ajuste de la 27 para que no dispare en los arranques?
Solo si el estudio muestra que la tensión de arranque es aceptable para las cargas y que la 27 sigue cumpliendo su función, por ejemplo evitar el rearranque simultáneo de motores al volver la tensión. A menudo la solución correcta es el tiempo de la 27 o el método de arranque, no el umbral.