Prueba de la diferencial de línea 87L: qué se verifica

Respuesta corta

La prueba de la diferencial de línea 87L comprueba que la protección dispara sin retardo ante fallas dentro de la línea y permanece estable ante fallas externas y con carga. Verifica el relé, el canal de comunicaciones y la alineación de tiempo entre extremos, primero en cada extremo y luego con inyección simultánea en ambos extremos sincronizada por GPS.

La diferencial de línea 87L compara, a través de un canal de comunicaciones, las corrientes medidas en los extremos de una línea. Si lo que entra no es igual a lo que sale, la falla está dentro de la línea y los relés disparan en todos los extremos sin esperar. Probarla es distinto a probar una función que vive en un solo relé: el resultado depende del relé, de los transformadores de corriente (CT), del canal y de la sincronización entre subestaciones que pueden estar a decenas de kilómetros.

Qué es la prueba de la 87L

Es el conjunto de verificaciones que demuestra que la diferencial de línea hace lo que el estudio de protecciones espera: disparar rápido y en la fase correcta ante cualquier falla interna, y no disparar ante fallas externas, con carga normal ni durante la energización. Se aplica a líneas de media, alta y extra alta tensión, a cables y a líneas de tres o más terminales, en subestaciones de transmisión y en conexiones de plantas de generación e industria.

Se hace en la puesta en servicio de la línea o del relé, después de cambiar ajustes, firmware, CT o el canal de comunicaciones, en el mantenimiento periódico y después de una operación incorrecta.

Por qué se hace

La 87L es, en muchas líneas, la protección principal: la que despeja la falla en el menor tiempo. Un error en ella tiene dos caras igual de graves. Si no dispara, la falla queda para las protecciones de respaldo, más lentas. Si dispara de más, saca de servicio una línea sana, a veces en ambos extremos y con efectos sobre todo el sistema.

Además, la mayoría de los problemas de una 87L no están en el relé en sí, sino en la interfaz entre extremos: relaciones de CT que no coinciden, polaridades invertidas, retardos del canal, rutas asimétricas en la red de transporte o fuentes de tiempo mal configuradas. Esos errores no se ven con la línea sin carga ni con una prueba aislada en un extremo; por eso la prueba tiene varios niveles.

Qué se verifica

En cada extremo

La prueba local, con inyección secundaria y el canal en lazo o el extremo remoto simulado, comprueba:

Arranque mínimo por fase y por tipo de falla.
Característica de operación: puntos sobre las pendientes de la curva de restricción, teniendo en cuenta cómo define cada fabricante la corriente de restricción.
Tiempo de operación, comparado con el declarado por el fabricante en sus condiciones de prueba.
Lógicas asociadas: supervisión de CT, transferencia de disparo, selección de fase para disparo monopolar y bloqueo por armónicos, este último solo si hay un transformador dentro de la zona.

El canal de comunicaciones

Retardo del canal y su estabilidad, frente al máximo que admite el relé.
Simetría entre ida y vuelta, en especial en redes multiplexadas con interfaces IEEE C37.94 o G.703, donde la ruta puede cambiar.
Supervisión: que la pérdida del canal o la tasa de errores alta generen alarma y bloqueen la 87L, y que se habiliten los respaldos previstos.
Sincronización de tiempo, cuando la alineación de muestras depende de GPS u otra referencia externa.

Extremo a extremo

Con equipos de inyección en ambas subestaciones, sincronizados por GPS, se reproducen las mismas fallas al mismo tiempo en los dos extremos:

Fallas internas monofásicas, bifásicas y trifásicas: deben disparar ambos extremos, en la fase correcta.
Fallas externas: la corriente entra por un extremo y sale por el otro; no debe haber disparo, ni siquiera con corrientes altas.
Carga normal: la corriente diferencial debe ser prácticamente cero.

Es la única prueba que demuestra el conjunto completo antes de energizar. La describimos como servicio en pruebas extremo a extremo.

Con la línea en servicio

Al energizar se comparan en cada relé las corrientes locales y remotas, sus ángulos y la corriente diferencial con carga. Sin carga, la diferencial medida es la corriente capacitiva de la línea. Esta verificación confirma polaridades y relaciones de CT con corriente primaria real.

Qué defectos detecta

Defecto	Cómo aparece en la prueba
Polaridad de CT invertida en un extremo	Disparo con falla externa; diferencial alta con carga
Relación de CT mal ajustada	Diferencial proporcional a la carga
Canal asimétrico o mal sincronizado	Diferencial con carga que cambia al cambiar la ruta del canal
Compensación capacitiva insuficiente	Diferencial alta con la línea en vacío
Supervisión del canal mal configurada	La 87L no se bloquea al cortar el canal, o los respaldos no se habilitan
Selección de fase o recierre mal asociados	Disparo tripolar donde se esperaba monopolar
Contacto de disparo o cableado	El relé opera pero el interruptor no recibe la orden

Normas y qué exigen

No existe una norma que fije los valores de aceptación de una 87L en campo; la referencia son el estudio de protecciones y las tolerancias del fabricante. Las normas dan el marco:

IEEE C37.243, guía de aplicación de la diferencial de línea con comunicación digital: principios, sincronización, requisitos del canal y de los CT, corriente de carga de la línea, líneas de varios terminales y consideraciones de prueba.
IEEE C37.94, interfaz óptica entre el relé y el multiplexor.
Serie IEC 60255, requisitos generales y funcionales de los relés de protección; la serie IEC 60255-187 trata la protección diferencial.
IEEE C37.2, numeración de la función (87) y del sufijo L.

En Colombia, además, el Consejo Nacional de Operación pide pruebas y documentación de las protecciones de los activos que se conectan al sistema; lo resumimos en pruebas de protecciones que exige el CNO.

Cómo se interpretan los resultados

En términos generales, la prueba se aprueba cuando:

Los arranques, los puntos de la característica y los tiempos quedan dentro de la tolerancia del fabricante y coinciden con el estudio.
No hay disparo en falla externa ni con carga normal.
El retardo del canal es estable y está por debajo del máximo admisible, y la pérdida del canal se alarma y bloquea la función.
Los registros de ambos extremos, con la misma referencia de tiempo, muestran corrientes coherentes.

Si algo falla, lo primero es revisar la relación y la polaridad de los CT de cada extremo, la simetría del canal, la sincronización y la compensación capacitiva. Un error habitual de diseño es ajustar la 87L como si fuera una sobrecorriente con curvas de tiempo inverso: se define por arranque y pendientes. Otro es dejar habilitado el bloqueo por segundo armónico sin transformador en la zona.

Cómo encaja con las demás protecciones de la línea

La 87L suele ir acompañada de la distancia 21 y de las funciones de respaldo, como principal 1 y principal 2 o dentro del mismo relé, y comparte canal con la transferencia de disparo. Por eso la prueba no termina en la diferencial: se verifica también qué queda protegiendo la línea cuando el canal falla, como explicamos en protecciones principales y de respaldo.

Pruebas de diferencial de línea con Tiza Group

Nuestro equipo hace pruebas locales y extremo a extremo de diferenciales de línea en subestaciones e industria de media, alta y extra alta tensión, con informe de resultados y registros. Si su 87L muestra corriente diferencial con carga o disparó con una falla externa, también revisamos ajustes y eventos de forma remota con la configuración remota de relés. Para coordinar una prueba, escríbanos.

Guías relacionadas

Referencias

IEEE Std C37.243-2015, Guide for Application of Digital Line Current Differential Relays Using Digital Communication.
IEEE Std C37.94, Standard for N Times 64 Kilobit Per Second Optical Fiber Interfaces Between Teleprotection and Multiplexer Equipment.
IEEE Std C37.2, Standard for Electrical Power System Device Function Numbers, Acronyms, and Contact Designations.
IEC 60255 (serie), Measuring relays and protection equipment.

Preguntas frecuentes

¿Por qué no basta con probar la 87L en un solo extremo?

Porque la función depende de las corrientes de los dos extremos y del canal. La prueba local valida el relé, pero solo la prueba extremo a extremo demuestra que, con corrientes reales en ambos lados y el canal en servicio, la protección distingue entre falla interna y externa.

¿Qué efecto tiene la asimetría del canal en la 87L?

Si la ida y la vuelta del mensaje tardan distinto y el relé alinea las muestras suponiendo retardos iguales, aparece un error de ángulo que se ve como corriente diferencial falsa. Por eso, en canales multiplexados, se revisa la simetría o se sincroniza con una referencia de tiempo externa.

¿Por qué hay corriente diferencial con la línea sin carga?

Sin carga, la diferencial medida es la corriente capacitiva de la línea, que entra por un extremo y no sale por el otro. Es normal y se maneja con el arranque mínimo o con la compensación capacitiva del relé, sobre todo en líneas largas y cables.