El relé del interruptor de cabecera de un alimentador de distribución combina sobrecorriente de fases y de tierra, tierra sensible, recierre y, cuando la red lo pide, secuencia negativa, direccional, tensión y frecuencia. Cada función cubre una falla distinta y tiene un límite. El recierre se decide por el tipo de red: se aplica en líneas aéreas y no en cables.
Qué debe cubrir el relé de cabecera
El interruptor de cabecera es el primer dispositivo de un alimentador. Su relé tiene tres trabajos: despejar las fallas del tronco, respaldar a los reconectadores y fusibles que están aguas abajo, y dejar al alimentador listo para recuperar el servicio cuando la falla era transitoria.
Lo habitual es un alimentador radial, donde la potencia fluye en un solo sentido, y la guía del esquema radial explica cómo se reparten los dispositivos. Esta guía mira solo el relé de cabecera: qué función cubre qué falla y cuál es su límite. Para ampliar: relés SEL-351, SEL-351S y SEL-351A.
Qué cubre cada función
| Función | Falla o situación que cubre | Límite |
|---|---|---|
| 50/51 de fases | Cortocircuitos entre fases y trifásicos | No distingue una falla de una carga alta si el arranque queda mal elegido |
| 50N/51N de tierra | Fallas a tierra, vistas por la corriente residual | Depende de cómo está aterrizado el sistema |
| Tierra sensible (SEF) | Conductor caído y fallas de alta impedancia | Exige retardos largos y un CT adecuado |
| Secuencia negativa 46 | Fase abierta o conductor roto | La corriente de fase puede bajar en vez de subir |
| Recierre 79 | Fallas transitorias en líneas aéreas | No se aplica en cables, transformadores ni barras |
| Direccional 67 | Alimentadores con generación o enlaces | Exige tensión de referencia |
| Subtensión y frecuencia | Deslastre de carga cuando el operador lo asigna | Es una orden de operación, no una protección contra fallas |
| Falla de interruptor 50BF | Interruptor que no abre | Se activa después de la orden de disparo |
Cada función tiene su guía: sobrecorriente de fases y tierra, tierra sensible, secuencia negativa, recierre, direccional y falla de interruptor.
Fallas de alta impedancia: lo que la sobrecorriente no ve
Un conductor de distribución que cae sobre suelo seco no conduce lo suficiente para disparar una 51 ni una 51N. Queda energizado al alcance de las personas. La función de tierra sensible está pensada para ese caso, con umbrales muy bajos y retardos largos para no disparar por el desbalance normal de la red.
La función de secuencia negativa cubre otra falla que la sobrecorriente no detecta: el conductor roto. Con una fase abierta la corriente de esa fase puede bajar, pero la relación entre la corriente de secuencia negativa y la de secuencia positiva crece. Muchos relés incluyen un elemento de conductor roto basado en esa relación.
¿Se recierra este alimentador?
El recierre es la función que más cambia la forma de ajustar el resto. La mayoría de las fallas en tramos aéreos son transitorias, y las de cables y transformadores suelen ser permanentes. Por eso se decide por el tipo de red:
- ¿Qué tipo de red alimenta el interruptor?
- Línea aérea: Se aplica recierre; las fallas transitorias se recuperan sin salida prolongada
- Cable subterráneo: No se recierra; la falla suele ser permanente y el recierre agrava el daño
- Línea mixta: ¿Se distingue el tramo en falla?
- Sí: Se recierra solo si la falla fue en el tramo aéreo
- No: No se recierra
Cuando hay recierre, la curva rápida y la curva lenta se ajustan junto con los fusibles y reconectadores del alimentador. El ajuste conjunto con los demás dispositivos del alimentador es la coordinación de fusible, reconectador y seccionalizador. Más información en recierres en media tensión y en líneas de transmisión.
Cuando el alimentador deja de ser radial
La potencia puede circular en sentido contrario en tres casos: el alimentador tiene generación distribuida, hay un enlace con otro alimentador o existen motores grandes. Ante una falla en otro alimentador, la corriente se invierte y una sobrecorriente sin dirección dispara donde no debe. Allí se agrega la protección direccional 67, que además necesita una referencia de tensión. La guía de requisitos para generación distribuida detalla qué pide la red. Vea también relés ABB REF620, REF630 y REF650.
Qué no es una falla
Dos situaciones llevan la corriente por encima del arranque sin que haya cortocircuito:
- Carga fría. Tras un tiempo muerto largo o una interrupción prolongada, las cargas arrancan juntas y la corriente supera la normal. Los controles de reconectador de Cooper Power y de NOJA incluyen una función de captación de carga fría que cambia los ajustes por un tiempo programado después del cierre.
- Energización de transformadores. Al cerrar el interruptor, los transformadores de distribución toman una corriente de magnetización alta. NOJA la trata con un multiplicador temporal del arranque. Los relés de otras marcas lo resuelven con funciones propias.
Un ajuste que no contempla estas dos situaciones produce disparos sin falla. La guía de disparo de sobrecorriente en arranque o energización los diagnostica.
Cómo se ajustan estas funciones
Cada función se ajusta con tres datos: la corriente máxima de carga, la corriente de falla mínima al final de la zona de respaldo y los márgenes de tiempo frente a los dispositivos vecinos. El método general está en la guía de criterios de ajuste de protecciones. Los valores de su alimentador dependen de su red, de su puesta a tierra y de sus fusibles, y salen de un estudio.
Las curvas de tiempo inverso se explican en Curvas de tiempo inverso IEC e IEEE y la coordinación con el fusible aguas abajo en Coordinación de fusible, reconectador y seccionalizador. El caso de los alimentadores dentro de una planta está en Protección de alimentadores industriales. Para comparar curvas puede usar la herramienta gratuita de coordinación de relés. Se complementa con coordinación reconectador–fusible y reconectador–relé.
Qué se verifica en la puesta en servicio
Antes de energizar el alimentador se comprueba que cada función dispare el interruptor correcto. Se comprueba que el recierre ejecute su secuencia completa y que se bloquee tras una falla permanente. También se verifica la polaridad de los CT y que el relé registre los eventos con la hora sincronizada. Esas pruebas se hacen por inyección secundaria y, cuando es posible, con una maniobra real del interruptor. Sin ellas, un error de cableado aparece en la primera falla.
Cómo le ayudamos
En Tiza Group calculamos y cargamos los ajustes del relé de cabecera con nuestra configuración remota de relés, que atiende marcas como SEL, Siemens, GE, Schneider y Hitachi ABB. Si el alimentador tiene reconectadores, los incluimos en el mismo estudio de coordinación. Si ya tuvo un disparo que no entiende, le cotizamos el análisis del disparo. Puede escribirnos.
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- Coordinación reconectador–fusible y reconectador–relé
- Recierres: media tensión frente a líneas de transmisión
- Relé SEL-351, SEL-351S y SEL-351A: alimentadores
- Relé ABB REF620, REF630 y REF650: alimentador
Referencias
- IEEE C37.230: guía de aplicaciones de protección en líneas de distribución.
- IEEE C37.104: guía de recierre automático en líneas de distribución y transmisión.
- IEEE C37.2: números de dispositivo.
- Cooper Power Systems, Kyle Form 6 Microprocessor-Based Recloser Control Programming Guide, S280-70-4.
- NOJA Power, Manual de usuario del OSM, NOJA-598-00.
Preguntas frecuentes
¿Qué protecciones mínimas lleva un alimentador de distribución?
Sobrecorriente de fases y de tierra (50/51 y 50N/51N) con sus curvas, y recierre si la red es aérea. Las demás funciones se agregan según la falla que se quiera cubrir: tierra sensible para conductores caídos, secuencia negativa para fases abiertas, direccional si hay generación.
¿Por qué un alimentador necesita tierra sensible si ya tiene 51N?
Porque un conductor caído sobre suelo seco produce una corriente tan baja que ni la 51N ni la sobrecorriente de fases la ven. La tierra sensible (SEF) usa umbrales mucho menores para detectarla, con retardos largos.
¿Se recierra un alimentador subterráneo?
Por lo general no. Las fallas en cables suelen ser permanentes y un recierre agrava el daño. En líneas mixtas de tramo aéreo y subterráneo la decisión depende de si se puede distinguir el tramo en falla.