Un transformador de media tensión se protege en su celda con un combinado interruptor-seccionador y fusibles con percutor (IEC 62271-105) o con un interruptor automático y un relé de sobrecorriente. El fusible es simple y muy rápido ante cortocircuitos grandes, pero no es ajustable y no ve bien las fallas a tierra de poca corriente. El interruptor con relé permite ajustar la selectividad, recibir disparos del transformador y rearmar sin reponer piezas. La elección sale de la potencia, la red y el estudio de protecciones.
Dos formas de proteger el transformador en su celda
El transformador de una subestación compacta o de un centro de transformación cuelga de una celda de media tensión. Esa celda tiene que despejar las fallas del cable, del devanado de MT y las que el transformador alimenta en baja tensión, y no debe disparar al energizarlo. En la estación de transformación de una planta solar la celda cumple la misma función. Hay dos soluciones habituales:
- Combinado interruptor-seccionador con fusibles. Un interruptor-seccionador, que maniobra corrientes de carga pero no cortocircuitos, en serie con fusibles limitadores de corriente con percutor. En las referencias de las RMU suele aparecer como función F o Q.
- Interruptor automático con relé. Un interruptor de vacío que corta cualquier corriente hasta su capacidad de ruptura, gobernado por un relé 50/51 y 50N/51N. En las RMU suele aparecer como función V o D.
Las dos están en las RMU de los principales fabricantes, como la Schneider RM6 y la ABB SafeRing.
Cómo trabaja el combinado interruptor-fusible
La norma que lo define es IEC 62271-105, combinados interruptor-fusibles de corriente alterna, cuya edición vigente es la de 2021. Según su alcance, los fusibles se incorporan para extender la capacidad de corte del combinado más allá de la del interruptor solo, y llevan percutores para abrir automáticamente los tres polos del interruptor cuando opera un fusible. Así se logra además una operación correcta con corrientes que están entre la corriente mínima de fusión y la corriente mínima de corte del fusible, una zona en la que un fusible limitador no corta bien por sí solo.
La norma remite a IEC 60282-1 para los fusibles y a IEC 62271-103 para el interruptor-seccionador. Un combinado se define por su tipo y por la lista de referencia de fusibles del fabricante: cumplir la norma significa que cualquier combinación con un fusible de esa lista está probada. Un fusible fuera de la lista deja el conjunto sin respaldo de ensayo.
Corriente de transferencia. Es el valor de corriente trifásica al que fusible e interruptor intercambian la tarea de cortar:
- Por encima de ella, los fusibles despejan las tres fases antes de que el interruptor se mueva.
- Por debajo, funde el primer fusible, su percutor dispara el interruptor-seccionador y este corta las otras dos fases.
El interruptor-seccionador debe ser capaz de cortar la corriente de transferencia que resulta del fusible elegido. La guía de selección de la norma revisa en particular la falla franca en bornes de baja tensión del transformador, vista desde media tensión: el fusible se elige para que esa falla la despejen los fusibles y no quede a cargo del interruptor-seccionador.
Además de los percutores, IEC 62271-105 contempla que el combinado lleve un relé de sobrecorriente o una bobina de apertura. Por esa bobina entran los disparos de las protecciones propias del transformador, como el Buchholz o el relé integral del transformador hermético. Los principios del fusible están en fusible de media tensión.
Cómo trabaja el interruptor con relé
El interruptor automático, según IEC 62271-100, corta las corrientes de falla y se rearma sin cambiar piezas. Quien decide es el relé de la celda, que mide con los CT y aplica curvas de sobrecorriente de fases y tierra ajustables. Ese mismo relé recibe los disparos del transformador, registra eventos y puede integrarse al SCADA. Su alimentación puede ser auxiliar o tomada de los propios CT; las dos variantes están explicadas en la guía del relé de la celda del transformador y en el relé autoalimentado Fanox SIA.
Qué cambia entre uno y otro
| Aspecto | Combinado interruptor-fusible | Interruptor con relé |
|---|---|---|
| Corte de cortocircuitos grandes | Muy rápido y limitador: reduce la energía de la falla | Según el tiempo del relé y del interruptor |
| Ajuste | Ninguno: depende del calibre y la curva del fusible | Curvas y tiempos ajustables según el estudio |
| Fallas a tierra de poca corriente | Las ve mal o no las ve, sobre todo con neutro aislado o de alta impedancia | Función 50N/51N, con CT toroidal si hace falta |
| Selectividad con la red aguas arriba | Limitada por la forma fija de la curva | Se coordina con el alimentador y con la baja tensión |
| Disparos del transformador | Por la bobina de apertura, si existe | Por el relé o por la bobina del interruptor |
| Después de operar | Se reemplazan los fusibles | Se rearma tras revisar la causa |
| Registro y comunicación | Indicación de percutor | Eventos, oscilografía y SCADA, según el relé |
| Mantenimiento | Sencillo: inspección y existencias de fusibles | Pruebas del relé, del interruptor y del auxiliar, si lo hay |
Cuándo se usa cada uno
No hay una frontera única; la decisión sale de varios factores:
- Potencia del transformador. Con potencias pequeñas el fusible es habitual. A medida que crece la potencia, la corriente nominal se acerca a los calibres en los que el fusible pierde margen frente a la corriente de magnetización y a la sobrecarga. El catálogo de la RM6, por ejemplo, da como límite orientativo 2000 kVA con combinado de fusibles y 8000 kVA con interruptor y relé; cada fabricante publica el suyo.
- Selectividad. Si el operador de red o el estudio exigen coordinar con el relé del alimentador y con varios niveles aguas abajo, el relé es más flexible.
- Puesta a tierra de la red. En redes con neutro aislado o de alta impedancia, la falla a tierra no funde el fusible y se necesita una función de tierra.
- Integración y registro. Donde se pide supervisión remota de la celda y registro de eventos, como en las estaciones de plantas solares, se usa interruptor con relé. Las fichas de estaciones de varios fabricantes lo declaran así para la celda del transformador.
- Requisitos del operador de red para la conexión del cliente o del generador.
- ¿El estudio exige selectividad ajustable o la red tiene neutro aislado o de alta impedancia?
- Sí: Interruptor con relé 50/51 y 50N/51N
- No: ¿Se necesitan registro de eventos, disparos remotos o supervisión de la celda por SCADA?
- Sí: Interruptor con relé
- No: Combinado interruptor-fusible, con fusible de la lista de referencia y verificación de la corriente de transferencia
Errores típicos
- Fusible elegido solo por la corriente nominal, sin verificar la corriente de magnetización: se funde al energizar.
- Fusible fuera de la lista de referencia del combinado, que deja sin validar la corriente de transferencia.
- Reponer un solo fusible después de una falla.
- Esperar que el fusible de MT despeje sobrecargas o fallas lejanas en baja tensión, que le corresponden a la protección de BT.
- Combinado sin bobina de apertura en un transformador cuyas protecciones propias necesitan disparar la celda.
- Interruptor con relé autoalimentado sin verificar que la carga mínima le dé energía para disparar.
Puede revisar curvas de fusible y de relé con nuestra herramienta gratuita de coordinación de relés. Si necesita decidir entre fusible e interruptor para una compacta o una estación, o verificar la coordinación con el operador de red, nuestro equipo lo hace en el estudio de coordinación de protecciones, a distancia y sin desplazamientos. Escríbanos.
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Referencias
- IEC 62271-105:2021, High-voltage switchgear and controlgear – Part 105: Alternating current switch-fuse combinations for rated voltages above 1 kV up to and including 52 kV.
- IEC 60282-1:2020, High-voltage fuses – Part 1: Current-limiting fuses.
- IEC TR 60787, guía de selección de fusibles para circuitos de transformador (citada en la bibliografía de IEC 62271-105).
- IEC 62271-100, Alternating-current circuit-breakers.
- IEC 62271-103, Switches for rated voltages above 1 kV up to and including 52 kV.
- IEC 62271-200, AC metal-enclosed switchgear and controlgear for rated voltages above 1 kV and up to and including 52 kV.
- Schneider Electric, catálogo de la RM6.
Preguntas frecuentes
¿Qué es la corriente de transferencia de un combinado interruptor-fusible?
Es la corriente trifásica a la que el fusible y el interruptor-seccionador intercambian la tarea de cortar. Por encima de ella, los fusibles despejan solos las tres fases. Por debajo, el primer fusible que funde dispara con su percutor el interruptor-seccionador, que corta las fases restantes. IEC 62271-105 exige que el interruptor sea capaz de cortar esa corriente.
¿Por qué se cambian los tres fusibles si solo se fundió uno?
Porque los fusibles que no fundieron pudieron recibir parte de la misma corriente de falla y quedar envejecidos, con su característica alterada. Es práctica habitual de los fabricantes de celdas reemplazar los tres juntos, por fusibles de la lista de referencia del combinado.
¿Un combinado con fusibles puede abrir por el Buchholz o por la temperatura del transformador?
Sí, si el combinado tiene bobina de disparo. IEC 62271-105 contempla que, además de los percutores, el combinado lleve un relé de sobrecorriente o una bobina de apertura. Por esa bobina entran los disparos de las protecciones propias del transformador.