El enclavamiento inverso es un esquema de protección de barras para celdas de media tensión que usa los relés de sobrecorriente existentes. Cuando un alimentador ve una falla, envía una señal de bloqueo al relé de la acometida; si la acometida ve la falla y no recibe bloqueo, la falla está en la barra y dispara con un retardo corto.
Qué es el enclavamiento inverso
En una barra de media tensión con una acometida y varios alimentadores radiales, una falla en la barra solo puede venir alimentada por la acometida. La coordinación por tiempo obliga a que el relé de la acometida espere a que todos los alimentadores tengan oportunidad de despejar, así que una falla en la barra se despeja con el retardo más largo del tablero, justo donde la energía de falla y el riesgo de arco son mayores.
El enclavamiento inverso (reverse interlocking o blocking scheme) resuelve esto con los relés de sobrecorriente que ya existen. Cada alimentador que ve corriente de falla bloquea un elemento rápido de la acometida. Si la acometida ve falla y nadie la bloquea, la falla está entre la acometida y los alimentadores: en la barra.
IEEE C37.234-2021 incluye los esquemas de bloqueo por enclavamiento de zona (zone-interlocked) entre los métodos de protección de barras, junto con la diferencial. Es una de las opciones descritas en los esquemas de protección de barras, dentro de los esquemas de protección de subestaciones.
Qué protecciones lo forman y cómo se coordinan
- Relé de la acometida: sobrecorriente con un elemento de arranque rápido usado para la barra, más su curva temporizada normal como respaldo.
- Relé de cada alimentador: sobrecorriente con un elemento de arranque instantáneo que, al detectar falla, emite la señal de bloqueo hacia la acometida. El resto del esquema del alimentador radial no cambia.
- Acople de barras, si existe: participa como alimentador hacia la sección vecina y como acometida para la suya.
- Falla de interruptor del alimentador: si el interruptor del alimentador no abre, el bloqueo debe retirarse o la 50BF disparar la acometida.
- Detección de arco, a menudo como complemento.
Cada relé toma su propio CT y dispara su propio interruptor. Ningún relé dispara el interruptor de otra celda, salvo la acometida, que dispara su interruptor para la falla de barra.
Lógica y secuencia
Falla en un alimentador:
- El relé del alimentador arranca y envía bloqueo a la acometida.
- La acometida arranca, pero su elemento rápido está bloqueado.
- El alimentador despeja con su curva. La acometida repone sin disparar.
Falla en la barra:
- La acometida arranca. Ningún alimentador ve corriente de falla, así que nadie bloquea.
- Vence el retardo corto de la acometida y dispara su interruptor.
- La barra queda despejada mucho antes que con la curva temporizada.
| Condición | Relé del alimentador | Relé de la acometida | Resultado |
|---|---|---|---|
| Falla en un alimentador | Arranca y envía bloqueo | Arranca con el elemento rápido bloqueado | El alimentador despeja con su curva y la acometida repone |
| Falla en la barra | No ve corriente de falla y no bloquea | Arranca sin bloqueo y vence su retardo corto | La acometida dispara mucho antes que con la curva temporizada |
El retardo corto existe para dar tiempo a que llegue el bloqueo: incluye el tiempo de arranque del relé del alimentador, el de su salida y el de transmisión de la señal.
Variantes
- Cableado: contacto de salida del alimentador a entrada binaria de la acometida, en paralelo o en serie según la lógica elegida.
- GOOSE IEC 61850: cada alimentador publica un mensaje de bloqueo que la acometida suscribe; se supervisa la calidad y la llegada de los mensajes. Vea IEC 61850 GOOSE.
- Con acople y dos acometidas: bloqueos por sección, condicionados a la posición del acople.
- Con generación en alimentadores: elementos direccionales para que solo bloquee la corriente que sale de la barra.
- Industria: el mismo esquema en tableros de planta con centros de control de motores.
Criterios de diseño
- Retardo de la acometida: mayor que el tiempo de llegada del bloqueo en el peor caso; depende del relé, de las salidas y del medio.
- Arranques: el elemento de bloqueo del alimentador debe ser igual o más sensible que el elemento rápido de la acometida, para que nunca vea la acometida una falla que el alimentador no vio.
- Corrientes de energización y arranque de motores, que pueden bloquear o arrancar elementos innecesariamente.
- Supervisión de la señal y comportamiento ante su pérdida.
- Coordinación con la curva temporizada según el estudio de coordinación.
Cómo lo implementa cada fabricante
Los relés de alimentador de Siemens SIPROTEC (DIGSI), SEL (AcSELerator QuickSet), ABB Relion 615/620 (PCM600), GE Vernova Multilin (EnerVista) y Schneider Easergy / MiCOM (Easergy Studio, MiCOM S1) permiten este esquema con lógica programable y entradas de bloqueo. Algunos lo traen como aplicación predefinida y otros se arman con lógica libre; cambian la forma de asignar el bloqueo a un elemento, de supervisar GOOSE y de tratar la 50BF. En tableros con relés de varias marcas, la señal debe entenderse igual en todos.
Por qué falla o dispara mal
- Disparo de la acometida por falla en un alimentador: bloqueo que no llegó (cable suelto, GOOSE no suscrito, VLAN equivocada), arranque del alimentador menos sensible, retardo demasiado corto.
- No dispara por falla de barra: bloqueo pegado por un alimentador que arrancó por energización o por un contacto soldado.
- Comportamiento errado con el acople cerrado o con dos acometidas en paralelo.
- Alimentador con generación que bloquea por corriente inversa.
Revise primero los registros de eventos de la acometida y de todos los alimentadores con la misma referencia de tiempo: quién arrancó, quién envió bloqueo y cuándo llegó.
Cómo se prueba
Se prueba cada relé por inyección secundaria y luego el esquema completo: falla simulada en cada alimentador (la acometida debe quedar bloqueada) y falla de barra (la acometida dispara con su retardo corto). Con GOOSE se verifica además la publicación, la suscripción y el comportamiento ante la pérdida del mensaje.
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Referencias
- IEEE C37.234-2021, Guide for Protective Relay Applications to Power System Buses.
- IEEE C37.230-2020, Guide for Protective Relay Applications to Distribution Lines.
- IEC 61850-8-1, Communication networks and systems for power utility automation – Part 8-1: Specific communication service mapping (SCSM) – Mappings to MMS (ISO 9506-1 and ISO 9506-2) and to ISO/IEC 8802-3 (GOOSE).
- J. L. Blackburn y T. J. Domin, Protective Relaying: Principles and Applications.
Preguntas frecuentes
¿El enclavamiento inverso reemplaza a una diferencial de barras?
No del todo. Es más simple y económico, y despeja fallas de barra mucho más rápido que la coordinación por tiempo, pero es algo más lento que una diferencial y depende de que la señal de bloqueo llegue. En barras críticas o de alta tensión se prefiere la diferencial.
¿Qué pasa si se corta el cable de la señal de bloqueo?
Si el alimentador no puede bloquear, una falla en ese alimentador puede hacer que la acometida dispare rápido y saque toda la barra. Por eso conviene supervisar la señal: con GOOSE se supervisa el mensaje y con cableado se usan lógicas de supervisión o contacto normalmente cerrado según el diseño.
¿Se puede usar con generación distribuida conectada a la barra?
Sí, pero hay que revisarlo. Si un alimentador con generación aporta corriente hacia la barra, su relé debe usar elementos direccionales para no bloquear ni disparar en el sentido equivocado.