El tablero de control y protección reúne, para una o varias bahías, los relés de protección, el controlador de bahía, los selectores, el relé de bloqueo 86, los bloques de prueba y las borneras por donde entran los circuitos de CT, PT y corriente continua. Su cableado define si las pruebas se pueden hacer con seguridad y si una protección recibe las señales correctas.
Qué es y dónde está
El tablero de control y protección es el gabinete, en la sala de control o en una caseta de patio, donde se instalan los equipos secundarios de una o varias bahías. Allí llegan los cables de los transformadores de corriente y de tensión, las posiciones y alarmas de interruptores y seccionadores, la corriente continua de la batería de la subestación y la red de comunicaciones. De allí salen los disparos y los mandos.
En alta y extra alta tensión suele haber un tablero por bahía, con protección principal, protección de respaldo o segunda principal y controlador de bahía separados. En media tensión e industria la protección suele ir en el compartimiento de baja tensión de la celda.
Partes principales
- Relés de protección y, según la filosofía, el controlador de bahía.
- Selector local/remoto (43L/R) y conmutadores de mando con su señalización.
- Relé de bloqueo 86, que dispara y mantiene bloqueado el cierre hasta un reposicionamiento manual. Vea relé de bloqueo 86.
- Bloques o interruptores de prueba, por ejemplo la familia FT de ABB o los bloques PK-2 de GE.
- Borneras: de paso, seccionables, de CT con cortocircuito y de PT con fusible o seccionamiento.
- Interruptores miniatura (MCB) para los circuitos de PT y para cada alimentación de corriente continua.
- Relés auxiliares, de supervisión de bobina de disparo y de supervisión de corriente continua.
- Iluminación, calefacción, tomacorriente y barra de tierra.
Cómo funciona
El tablero organiza los circuitos en grupos que no deben mezclarse: corrientes, tensiones, corriente continua de protección, corriente continua de control, disparos y alarmas. Cada grupo tiene su bornera, su identificación y su protección.
Circuitos de corriente. El secundario de un CT nunca debe quedar abierto con corriente primaria: aparecen tensiones peligrosas y el núcleo puede dañarse. Por eso entra por borneras de CT con puente de cortocircuito y, antes del relé, por un bloque de prueba. ABB describe sus interruptores FT con un elemento de cortocircuito que cierra antes de abrir el circuito del CT. GE indica que en sus bloques PK-2 los circuitos de corriente se cortocircuitan automáticamente al retirar la tapa o el enchufe. Phoenix Contact recomienda que el cortocircuito ocurra antes de abrir el circuito de medida. El CT se aterriza en un solo punto.
Circuitos de tensión. Cada circuito de PT se protege con un MCB o fusible cerca del tablero. Cuando el relé tiene supervisión de pérdida de tensión, conviene llevar un contacto auxiliar del MCB a una entrada binaria del relé para bloquear las funciones que dependen de la tensión, como la protección de distancia 21 o la subtensión 27.
Corriente continua. Cada alimentación (protección principal, respaldo, control, cada bobina de disparo) tiene su propio MCB, para que una falla aguas abajo no deje sin servicio a todo el tablero. En alta y extra alta tensión las dos bobinas de disparo del interruptor suelen alimentarse de circuitos de corriente continua distintos.
| Circuito | Cómo entra al tablero | Protección y criterio |
|---|---|---|
| Corriente (CT) | Bornera de CT con puente de cortocircuito y bloque de prueba antes del relé | Nunca abierto con corriente primaria; aterrizado en un solo punto |
| Tensión (PT) | Bornera de PT con fusible o seccionamiento | MCB o fusible cerca del tablero; contacto auxiliar a una entrada binaria del relé |
| Corriente continua | Una alimentación por función: protección principal, respaldo, control y cada bobina de disparo | MCB propio; en alta y extra alta tensión, bobinas de disparo en circuitos distintos |
Bloque de prueba. Al insertar el enchufe de prueba, el relé queda aislado de los CT, de los PT y de los circuitos de disparo, y el equipo de inyección se conecta del lado del relé. Así se puede inyectar en secundario con la bahía en servicio sin riesgo de disparo real, siempre que el bloque y su cableado sigan la filosofía del proyecto.
Variantes y criterios de selección
- Tablero por bahía en alta y extra alta tensión, con duplicación de protecciones y de corriente continua.
- Tablero compartido para varias bahías de media tensión o auxiliares.
- Caseta de patio cerca de las bahías, que acorta el cableado de CT y PT.
- Subestación digital: menos cobre, porque las corrientes y tensiones llegan como valores muestreados desde una unidad de fusión. Las borneras de CT pasan al gabinete de patio.
Para elegir, defina la filosofía de protección del propietario, la duplicación exigida, el espacio en la sala, la distancia a los equipos de patio y la carga (burden) que el cableado le suma a cada CT.
Datos clave de especificación
- Grado de protección del gabinete, ventilación y calefacción.
- Tensión de corriente continua y de corriente alterna auxiliar.
- Tipo y número de bloques de prueba y su asignación por relé.
- Calibres de cable por circuito: los de CT suelen ser mayores para limitar la carga.
- Código de colores e identificación de cables y borneras.
- Planos: esquemático, de borneras, de cableado interno y lista de cables.
Integración con protección y control
El tablero es la frontera física entre el patio y el sistema de protección y control. Allí se materializan el disparo de cada protección a su interruptor, la supervisión de bobinas de disparo, el arranque de la falla de interruptor 50BF y los enclavamientos cableados. En sistemas IEC 61850 parte de ese cableado se reemplaza por mensajes GOOSE, pero los circuitos de CT, PT y corriente continua siguen entrando por el tablero salvo en un bus de proceso.
Pruebas en puesta en servicio y mantenimiento
- FAT en fábrica: revisión contra planos, continuidad, aislamiento, alimentación, entradas y salidas, inyección básica y lógica. IEC 61850-4 y IEC 62381 tratan las etapas FAT y SAT.
- SAT en sitio: conexión con el patio, punto a punto con el equipo primario real, polaridad de los CT, inyección primaria cuando se especifica y pruebas end-to-end.
- Mantenimiento: reapriete de borneras, inspección de bloques de prueba, supervisión de bobinas de disparo y prueba periódica de protecciones.
Fallas comunes y qué revisar primero
- CT abierto por un puente retirado y no repuesto: revise borneras y bloque de prueba antes de energizar.
- Doble aterrizaje del CT: corrientes que circulan por la tierra y diferenciales que operan en falso.
- Enchufe de prueba olvidado o tapa mal puesta: el relé queda aislado y no dispara.
- MCB de PT disparado sin alarma: el relé ve pérdida de tensión.
- Tierra en la corriente continua: disparos o cierres indeseados; búsquela por circuito con los MCB.
- Planos sin actualizar después de modificaciones en sitio.
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Referencias
- IEEE C37.2: números de función de dispositivos (43, 52, 86).
- IEC 61869-2: transformadores de corriente.
- IEEE C57.13.3: puesta a tierra de los circuitos secundarios de transformadores de medida.
- IEC 61850-4: gestión del sistema y del proyecto (FAT y SAT).
- IEC 62381: pruebas FAT, SAT y SIT de sistemas de automatización.
- IEC 60255-1: requisitos comunes de relés de medida y equipos de protección.
- Blackburn y Domin, Protective Relaying: Principles and Applications.
Preguntas frecuentes
¿Para qué sirve el bloque de prueba en un tablero de protección?
Permite aislar el relé de los circuitos de CT, PT y disparo e inyectar desde un equipo de prueba sin desconectar cables. En los bloques diseñados para eso, los circuitos de corriente se cortocircuitan antes de abrirse, para que el secundario del CT nunca quede abierto.
¿Por qué el interruptor miniatura del PT tiene un contacto auxiliar cableado al relé?
Para que el relé sepa que perdió la tensión por un disparo del interruptor miniatura y no por una condición de la red. Así puede bloquear las funciones que dependen de la tensión, como la distancia 21 o la subtensión 27, en lugar de operar en falso.
¿Qué se verifica en la FAT de un tablero de protección?
El cableado contra los planos, el aislamiento, la alimentación, cada entrada y salida del relé y del controlador, la inyección secundaria básica, la lógica de disparo y de enclavamientos y, si aplica, las comunicaciones. Lo que no se puede probar en fábrica, como la conexión con el patio, queda para la SAT.