Cada elemento de la red tiene una zona de protección, delimitada por los CT que alimentan su relé. Las zonas se traslapan en los interruptores para que toda falla tenga un responsable. La protección principal despeja las fallas internas de su zona sin retardo intencional y se mantiene estable ante las externas; los respaldos, locales o remotos, actúan con retardo solo si la principal o su interruptor fallan.
Objetivo: entender cómo se reparte la cobertura de una subestación: qué vigila cada protección, cómo se asegura que no queden puntos ciegos y quién actúa si la primera falla.
Una zona de protección es la parte de la red que vigila una protección. Se define una alrededor de cada elemento (generador, transformador, barra, línea, alimentador, motor) para desconectar solo esa parte. Las zonas deben cubrir toda la red y traslaparse entre vecinas. Dentro de cada zona actúa una protección principal, rápida y selectiva, y detrás de ella respaldos que solo intervienen si algo falla: el relé, el transformador de corriente (CT), el canal de comunicación o el propio interruptor.
Cómo se definen las zonas
El límite de una zona lo marca la ubicación de los CT que alimentan la protección.
- Zonas cerradas: tienen límites fijos, porque la protección compara corrientes en todos los extremos. Son las de la diferencial de transformador (87T), de barras (87B) y de línea (87L).
- Zonas abiertas: el límite depende de los ajustes y de la falla. Son las de la distancia (21) y la sobrecorriente (50/51). La distancia trabaja con zonas escalonadas: la zona 1 cubre la mayor parte de la línea sin retardo, la zona 2 toda la línea con un margen y un retardo corto, y la zona 3 da respaldo con más alcance y más retardo.
Traslape en el interruptor
Para que una falla dentro del propio interruptor quede cubierta, cada protección toma corriente de un CT ubicado al otro lado del interruptor: la de barras usa el CT del lado de la línea y la de línea, el del lado de la barra. La falla queda entonces en ambas zonas.
En un interruptor de tanque muerto hay CT de buje a ambos lados y el traslape es sencillo. En tanque vivo, con CT independientes a un solo lado, hay que elegir con cuidado qué núcleo alimenta cada protección; vea bornes y secundarios del CT.
Zona muerta
Si el traslape no se logra, queda una zona muerta entre el CT y el interruptor. Por ejemplo, si la bahía solo tiene CT del lado de la línea y ambas protecciones lo usan, una falla entre ese CT y el interruptor es interna para la 87B, que abre el interruptor; pero la falla sigue alimentada desde el extremo remoto y la protección de línea local la ve hacia atrás. Se resuelve con una lógica de zona muerta o end fault, con disparo transferido al extremo remoto y con la falla de interruptor. Más en protección de zona muerta y stub.
Falla interna o externa
Una falla es interna si ocurre dentro de la zona de un relé y externa si ocurre fuera. La misma falla es interna para la protección de un alimentador y externa para la diferencial del transformador que lo alimenta. Ante una falla interna la protección debe disparar rápido; ante una externa debe permanecer estable, aunque por ella circule una corriente pasante muy alta.
| Protección | Cómo reconoce una falla interna | Riesgo ante una falla externa |
|---|---|---|
| Diferencial (87) | La corriente que entra no es igual a la que sale | Saturación de un CT: diferencia falsa. Se usa frenado porcentual y detección de saturación |
| Distancia (21) | La impedancia medida cae dentro del alcance de la zona | Errores de CT, PT y del modelo de la línea; por eso la zona 1 no se ajusta al 100 % |
| Direccional (67/67N) | La falla está hacia adelante | Inversión de corriente en líneas paralelas |
| Sobrecorriente (50/51) | No distingue por sí sola: zona abierta | La selectividad se logra con tiempos y coordinación |
El caso del transformador. Algunas fallas internas (entre espiras, en el núcleo, en el cambiador de tomas) producen poca corriente en terminales. Por eso la 87T se combina con falla a tierra restringida (REF) y con los relés Buchholz y de presión súbita. Las fallas externas no producen arco dentro de la cuba, pero someten al transformador a esfuerzos térmicos y mecánicos; la curva de soporte de IEEE C57.109 sirve para que el respaldo despeje antes de ese límite. Dos situaciones engañan a la diferencial sin que haya falla interna: la corriente de energización (inrush) y una falla externa severa con un CT saturado. Las explicamos en disparo de la 87T sin falla interna.
No confunda la zona con la causa: un rayo es una causa externa, pero la falla que produce en una línea es interna para la protección de esa línea.
Protección principal y de respaldo
Principal. Cubre su zona y despeja sin retardo intencional, sin disparar por fallas externas. Ejemplos: 87L, zona 1 de distancia, 87T, 87B y, en media tensión, la 50 del alimentador (la 51 actúa con el retardo de coordinación).
Respaldo. Actúa con retardo intencional:
- Local: en la misma subestación, como las 51/51N que acompañan a una diferencial o la falla de interruptor.
- Remoto: con otro relé y otro interruptor, normalmente en la subestación vecina, como las zonas 2 y 3 de distancia del extremo remoto o la sobrecorriente aguas arriba. Desconecta más red, pero cubre incluso la pérdida de la batería o de todo el sistema de protección local.
| Aspecto | Principal | Respaldo local | Respaldo remoto |
|---|---|---|---|
| Tiempo | Sin retardo intencional | Retardado | Más retardado |
| Lo que desconecta | Solo el elemento fallado | El elemento y, con 50BF, los interruptores adyacentes | Una porción mayor de la red |
Principal y respaldo son funciones, no tipos de relé: un mismo relé es principal en su zona y respaldo de la vecina. Y el interruptor no es una protección: es el equipo que interrumpe cuando el relé lo ordena. Para cuando no abre existe la falla de interruptor (50BF), que dispara los interruptores de la barra y, por disparo transferido, el del extremo remoto. Su temporizador suma el tiempo de interrupción del interruptor, la reposición del detector de corriente y un margen (IEEE C37.119), y el despeje total debe quedar por debajo del tiempo crítico que fije el estudio de estabilidad.
Redundancia en alta tensión
En transmisión un despeje tardío puede llevar a la inestabilidad, así que se duplica la principal: principal 1 y principal 2, a menudo con principios distintos (87L y 21). Se separan también núcleos de CT, circuitos de tensión, alimentaciones de corriente continua, bobinas de disparo y canales de teleprotección. Los requisitos los fija el operador del sistema o la normativa de cada país. Recuerde que un respaldo con retardo no reemplaza una segunda principal.
Tiempos: quién espera a quién
El respaldo espera la operación de la principal, la apertura del interruptor y un margen de coordinación. Entre curvas de sobrecorriente ese margen es del orden de 0,2 a 0,3 s con relés numéricos y algo mayor con electromecánicos. En distancia, la zona 2 se retarda para coordinar con la línea siguiente y la zona 3 aún más. Y el respaldo nunca debe superar el límite térmico o mecánico del equipo que respalda. Cómo se fijan esos criterios se explica en coordinación y criterios de ajuste.
Errores comunes
- Alimentar la protección de barras y la de línea con CT del mismo lado del interruptor.
- Ignorar la zona muerta en bahías con CT de un solo lado.
- Invertir la polaridad de un CT: la diferencial dispara con la primera falla externa o con la carga.
- Dar al respaldo el mismo tiempo que a la principal.
- Duplicar relés con la misma corriente continua o el mismo núcleo de CT.
- No revisar zonas ni respaldos cuando cambia la configuración de la red.
Cómo le ayudamos
En Tiza Group revisamos de forma remota los ajustes y los eventos de sus relés, y nuestro equipo verifica en campo la asignación de núcleos de CT, la estabilidad de las diferenciales y las lógicas de respaldo en subestaciones e industria de media, alta y extra alta tensión. Vea la configuración remota de relés, las pruebas end to end o escríbanos.
Guías relacionadas
- Fundamentos de protecciones eléctricas
- Coordinación y criterios de ajuste
- Protección de falla de interruptor 50BF
- Protección de zona muerta y stub
- Disparo de la 87T sin falla interna
- Protección de líneas: principal 1 y principal 2
- Protección diferencial de barras 87B
Referencias
- IEEE C37.119-2025, guía para la protección de falla de interruptor.
- IEEE C57.109, guía de duración de corrientes de falla pasantes en transformadores.
- J. L. Blackburn y T. J. Domin, Protective Relaying: Principles and Applications.
Preguntas frecuentes
¿Qué es una falla externa para una protección diferencial?
Una falla fuera de los CT que delimitan su zona. La corriente atraviesa la zona, entra por un extremo y sale por otro, y la diferencial debe quedarse estable. El riesgo es que un CT se sature y aparezca una diferencia falsa; por eso usa frenado porcentual y detectores de saturación.
¿Cómo se logra el traslape de zonas en el interruptor?
Cada protección toma corriente de un CT ubicado al otro lado del interruptor: la de barras usa el del lado de la línea y la de línea el del lado de la barra. Así una falla dentro del interruptor queda en ambas zonas.
¿Por qué se duplica la protección principal en alta tensión?
Porque en transmisión un despeje tardío puede llevar a la inestabilidad. Se usan principal 1 y principal 2, a menudo con principios distintos, y se separan núcleos de CT, corriente continua, bobinas de disparo y canales.