La IEC 60255-181 define las pruebas funcionales de tipo de una protección de frecuencia: exactitud del valor de arranque, histéresis, tiempos de arranque y de desenganche, exactitud del retardo, efecto de los armónicos y estabilidad ante cambios de tensión. Son ensayos del fabricante con una señal continua; en campo se siguen las instrucciones del equipo.
Qué son las pruebas funcionales de la norma
La cláusula 6 de la IEC 60255-181 describe cómo comprobar que una protección de frecuencia cumple lo que el fabricante declara en la cláusula 5. Son parte obligatoria de las pruebas de tipo: el fabricante las hace una vez por diseño y publica los resultados en un formato común. Eso permite al comprador comparar la documentación del fabricante con lo que necesita.
La cláusula 6.1 aclara un punto que suele malentenderse: estas pruebas no están pensadas para la puesta en servicio ni para las pruebas de rutina de un relé instalado. En campo se usan las instrucciones del fabricante como referencia, aunque varios métodos y requisitos de la norma pueden servir en la puesta en servicio y el mantenimiento.
Condiciones comunes
Antes de cada prueba, la norma fija reglas de montaje:
- La señal se inyecta en la interfaz del equipo. Es decir, en los bornes de tensión o como una señal digital equivalente con el protocolo adecuado. Así se ejercita el hardware y el firmware completos.
- La operación se toma de las salidas (contactos) siempre que sea posible. El fabricante debe declarar con qué salida midió los tiempos: contacto de disparo, salida de estado sólido o mensaje GOOSE. Si el equipo tiene varias, declara cómo cambian los tiempos.
- La señal es una senoide de tensión nominal cuya frecuencia se varía según la prueba. En las transiciones es continua, sin salto de ángulo ni de magnitud, salvo en la frecuencia. Se permite ajustar la tensión para respetar el límite de flujo (V/Hz) de las entradas.
- Si algunos ajustes están en valores primarios, se elige una relación de transformación para las pruebas.
- Las pruebas se expresan en porcentaje del rango de ajuste y se repiten para cada frecuencia nominal que admita el equipo.
Las rampas de frecuencia a pendiente constante se generan con la ecuación del anexo A, y los cambios bruscos sin discontinuidad con el procedimiento del anexo E.
Qué prueba cada ensayo
| Prueba (cláusula) | Qué verifica | Qué se informa |
|---|---|---|
| Exactitud del valor de arranque (6.2.1) | Que la función arranque dentro de la banda de error declarada alrededor del umbral | Error de medida por punto de ajuste y tensión (Tablas 5, 6 y 8) |
| Histéresis o relación de reposición (6.2.2) | Que el valor de reposición esté dentro de lo declarado y sin rebotes | Histéresis en mHz o relación de reposición (Tablas 10 y 12) |
| Tiempo de arranque (6.3) | Qué tan rápido arranca ante un salto y ante rampas de frecuencia | Mínimo, media y máximo, con gráfico o histograma (Tablas 15 y 17) |
| Exactitud del retardo de operación (6.4) | Que el tiempo entre arranque y operación coincida con el ajustado | Error absoluto y relativo (Tabla 20) |
| Tiempo de desenganche (6.5) | Qué tan rápido se repone la señal al normalizarse la frecuencia | Mínimo, media y máximo (Tablas 23 y 25) |
| Desempeño con armónicos (6.6) | Cuánto cambia la exactitud con una señal distorsionada | Error con y sin armónicos (Tablas 27 y 28) |
| Estabilidad ante cambios de tensión (6.7) | Que un salto de fase, un cambio de magnitud o una caída de tensión no provoquen un arranque falso | Estable o retardo mínimo necesario |
Cada una tiene su guía en esta serie, y todas siguen el mismo patrón: un método de inyección definido, un número de repeticiones fijo, un criterio de aceptación y un formato de reporte.
Exactitud del arranque. Se hace una rampa de frecuencia por pasos pequeños hasta que la señal de arranque se activa. El arranque debe ser limpio, sin rebotes más allá del tiempo normal de un contacto (cláusula 6.2.1).
Histéresis. Dos rampas en sentidos contrarios identifican el valor de arranque y el de reposición. La diferencia es la histéresis.
Tiempos. El de arranque se mide con un salto de frecuencia y con rampas de distintas pendientes. El retardo de operación se mide entre la señal de arranque y la de operación, en varios ajustes del rango del temporizador (cláusula 6.4.2). Si las señales de arranque y de operación no se pueden medir a la vez, el fabricante debe indicar otro método.
Armónicos y estabilidad. Se repiten pruebas con una señal distorsionada o con saltos de fase y de magnitud.
Qué cambia en campo
La puesta en servicio de una protección de frecuencia no repite el ensayo de tipo. Se verifica, con el equipo y el ajuste del proyecto, que:
- el relé mide la frecuencia correcta con la tensión real del transformador de tensión;
- cada etapa arranca y opera en el valor y el tiempo ajustados, dentro de la tolerancia declarada por el fabricante;
- la reposición no genera oscilaciones;
- los bloqueos, por ejemplo por tensión mínima, actúan;
- cada salida llega al interruptor o a la lógica prevista, incluido el deslastre de carga.
Esto se hace con un equipo de inyección secundaria que genere rampas y saltos de frecuencia con continuidad de fase. Los resultados deben quedar en un informe que permita auditar cada prueba (vea qué pedir en un informe de pruebas de protecciones).
Errores frecuentes al probar frecuencia
- Inyectar un salto de frecuencia sin continuidad de fase, de modo que el relé reciba también un salto de ángulo.
- Medir con una ventana distinta de la declarada por el fabricante.
- Medir el tiempo en una salida distinta de la que el fabricante usó.
- Probar solo el umbral y no la reposición, el bloqueo o la salida al interruptor.
- Aceptar un tiempo como bueno sin saber si incluye el retardo ajustado.
Cuándo llamarnos
En Tiza Group realizamos inyección secundaria a protecciones de frecuencia y de ROCOF, con rampas y saltos de frecuencia, y entregamos el informe de resultados. Para elegir el equipo, vea el equipo de inyección secundaria. Si además requiere ajustar las etapas de frecuencia, conozca la configuración remota de relés o escríbanos.
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Referencias
- IEC 60255-181:2019, cláusulas 6.1 a 6.7, anexos A, B y E.
- IEC 61869-9, transformadores de instrumento con interfaz digital (frecuencia de muestreo).
- IEC 60255-1, requisitos generales para relés de medida y equipos de protección.
Preguntas frecuentes
¿Puedo usar los métodos de la IEC 60255-181 en la puesta en servicio?
La norma aclara que sus pruebas no están pensadas para la puesta en servicio ni para las pruebas de rutina. En campo se toman como referencia las instrucciones del fabricante, aunque varios métodos y requisitos pueden aplicarse en la puesta en servicio o el mantenimiento.
¿Cómo debe inyectarse la señal de prueba?
Directamente en la interfaz del equipo: en los bornes de tensión, o como señal digital equivalente por el protocolo correspondiente. La operación se toma de los contactos de salida siempre que sea posible. Durante las transiciones, la señal debe ser continua, sin saltos de ángulo ni de magnitud salvo en la frecuencia.
¿Puedo probar con un archivo COMTRADE?
Sí. Cuando la señal de prueba se reproduce desde un archivo COMTRADE u otro formato binario, la frecuencia de muestreo de la señal debe ser de al menos 4 800 Hz. La norma admite 4 000 Hz en equipos antiguos.