Una falla en un solo circuito debería abrir solo el interruptor más cercano. Cuando disparan varios alimentadores o la acometida, falló la selectividad: el relé de arriba fue tan rápido como el de abajo, un instantáneo alcanzó más allá de su zona, una tierra no direccional disparó por corriente capacitiva o la carga fría tras el recierre superó los arranques. Los tiempos registrados en cada relé muestran cuál de estas fue.
Síntoma
Una falla en un solo circuito sacó de servicio varios alimentadores de la misma barra, o abrió la acometida o el interruptor del transformador cuando bastaba con abrir la salida fallada. La planta o la subestación pierde más carga de la necesaria y la reposición tarda, porque no es evidente dónde estaba la falla.
La selectividad es la propiedad de que solo opere la protección más cercana a la falla. Se logra con arranques y tiempos escalonados, con direccionalidad donde la corriente puede venir de varios lados y, en algunos casos, con lógicas de bloqueo entre relés. Cuando falla, la causa suele estar en el estudio, en los ajustes cargados o en un comportamiento del sistema que el estudio no consideró. El concepto se desarrolla en criterios de ajuste de protecciones eléctricas.
Conviene separar dos síntomas que se confunden. En el primero, la protección de arriba (acometida, transformador o cabecera) dispara junto con la del circuito fallado o antes que ella: es un problema de escalonamiento de tiempos o de alcance de los instantáneos. En el segundo, disparan alimentadores vecinos que no tenían falla: casi siempre es un problema de direccionalidad o de corriente que el estudio no consideró, como la capacitiva o el aporte de motores. La tabla siguiente cubre los dos.
Causas posibles, de la más a la menos probable
| Causa | Por qué ocurre | Qué la delata |
|---|---|---|
| Margen de coordinación insuficiente | Curvas ajustadas sin considerar el tiempo real del interruptor o los errores de relés y CT | Arriba y abajo disparan casi al mismo tiempo, con la misma corriente |
| Instantáneo que alcanza más allá de su zona | Arranque del 50 por debajo de la falla máxima en la barra de abajo | Disparo instantáneo del relé de arriba en una falla de una salida |
| Tierra no direccional con corriente capacitiva | En redes aisladas o con resistencia, los alimentadores sanos aportan su capacitiva a la falla | Disparo de alimentadores sanos por 51N con 3V0 alta |
| Carga fría tras un recierre o reposición | La carga que estuvo desenergizada toma una corriente alta al volver | Disparos por 51 de fases al reponer, sin falla |
| Aporte de motores | Los motores de un alimentador sano alimentan una falla cercana en la misma barra | Corriente inversa al flujo normal en el alimentador que disparó |
| Ajustes distintos a los del estudio | Grupo equivocado, cambios no documentados, relé reemplazado con ajustes de fábrica | Curvas cargadas que no coinciden con el estudio aprobado |
| Interruptor lento del alimentador | Mecanismo desgastado o baja tensión de control | El relé del alimentador disparó a tiempo, pero la apertura se demoró |
| Cambio de la red | Transformador más grande, nueva generación o nueva fuente que cambian las corrientes de falla | El estudio vigente se hizo con otra topología |
Qué revisar primero
- Eventos de todos los relés de la barra con estampa de tiempo sincronizada: quién arrancó, quién disparó y cuánto tardó cada uno. Vea reporte de eventos y secuencia de eventos.
- Corriente de falla registrada en cada relé y ubicación de esa corriente en las curvas ajustadas.
- Ajustes cargados frente a los del estudio de coordinación aprobado.
- Tipo de puesta a tierra de la red y si la 51N de los alimentadores es direccional. Vea unidades direccionales homopolares.
- Tiempo de apertura real de cada interruptor implicado.
- ¿Hubo una falla real en algún circuito?
- No¿Los disparos ocurrieron al reponer carga o al recerrar?
- SíCarga fría por encima de los arranques de fase
- NoAjustes distintos a los del estudio o grupo de ajustes equivocado
- Sí¿Qué disparó además del circuito fallado?
- Otro alimentador por tierraCorriente capacitiva con 51N no direccional
- Otro alimentador por fasesAporte de motores o falta de direccionalidad
- La acometida o el transformadorMargen insuficiente, instantáneo que alcanza la salida o interruptor lento
Cómo se confirma
- Gráfica de coordinación con los ajustes cargados, no con los del estudio, y con la corriente de falla real marcada. Si las curvas se cruzan o el margen es menor que el tiempo de apertura más el de seguridad, la causa queda demostrada.
- Cálculo de la corriente capacitiva de cada alimentador con la longitud y el tipo de cable o línea, y comparación con el arranque de su 51N.
- Prueba de tiempos de los interruptores implicados. Vea la prueba de tiempos de operación de interruptores.
- Reproducción del evento en el relé de arriba con inyección secundaria, para ver si dispara en el tiempo registrado con sus ajustes.
Cómo evitar que se repita
- Estudio de coordinación actualizado cada vez que cambia la red: nueva fuente, transformador, generación o carga importante.
- Direccionalidad en la tierra donde la corriente capacitiva de los alimentadores sanos supera una fracción importante del arranque.
- Lógica de bloqueo entre relés (enclavamiento inverso) para que la barra o la acometida disparen rápido solo si ningún alimentador vio la falla. Vea protección de barras por enclavamiento inverso.
- Lógica de carga fría que eleve temporalmente los arranques al reponer.
- Control de ajustes: cada relé con su archivo aprobado, y comparación periódica con lo cargado.
Qué no hacer
- No subir los tiempos de la acometida sin límite para ganar margen: la falla en la barra queda más tiempo y aumenta la energía de arco.
- No ajustar alimentador por alimentador sin mirar la coordinación completa.
- No deshabilitar el instantáneo de la acometida sin otra protección rápida de la barra.
- No reponer todos los alimentadores a la vez después de una falta larga sin considerar la carga fría.
Cuándo llamarnos
Si una falla sacó más circuitos de los que debía, envíenos los eventos de los relés de la barra: le cotizamos el análisis del disparo y le decimos dónde se perdió la selectividad. Si el problema está en el estudio, lo revisamos con el estudio de coordinación de protecciones; si está en los ajustes cargados, nuestro equipo los corrige con la configuración remota de relés. Escríbanos.
Guías relacionadas
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- Por qué se dispara el interruptor principal
- Selectividad en baja tensión
- Esquema de protección de alimentadores radiales
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Referencias
- IEEE C37.230-2020, Guide for Protective Relay Applications to Distribution Lines.
- IEC 60255-151, Functional requirements for over/under current protection.
- Blackburn y Domin, Protective Relaying: Principles and Applications.
Preguntas frecuentes
¿Por qué disparó un alimentador sano cuando la falla estaba en otro?
En redes aisladas o puestas a tierra por resistencia, una falla a tierra en un alimentador hace circular por los sanos su propia corriente capacitiva hacia la falla. Si su 51N no es direccional y el arranque es bajo, dispara. También puede ocurrir por el aporte de motores grandes del alimentador sano a una falla trifásica cercana.
¿Qué margen de coordinación se usa entre relés?
El que defina el estudio de coordinación a partir del tiempo de apertura del interruptor, los errores de los relés y de los CT y un margen de seguridad. Con relés digitales suele ser menor que con electromecánicos, que tienen sobrerrecorrido del disco. No hay un valor único válido para toda instalación.
¿La acometida puede disparar antes que el alimentador con la falla?
Sí, si su curva cruza la del alimentador en el rango de corriente de esa falla, si su instantáneo quedó por debajo de la falla máxima en la salida o si el interruptor del alimentador fue más lento de lo previsto. La comparación de curvas con la corriente real registrada lo muestra.