Qué es y cuándo se necesita
Un estudio de coordinación de protecciones define cómo deben actuar los relés, reconectadores y fusibles de una instalación para que, ante una falla, abra solo el interruptor más cercano y el resto del sistema siga en servicio. Para lograrlo se calcula el cortocircuito en cada barra, se ajustan las funciones de protección y se comprueba en curvas tiempo-corriente que cada equipo respalda al siguiente sin adelantarse.
Lo hacemos para subestaciones de media, alta y extra alta tensión y para plantas industriales. Se necesita, sobre todo, en estos casos:
- Proyectos nuevos, como parte del diseño detallado y antes de la puesta en servicio.
- Conexión a la red: el operador de red pide la tabla de ajustes de las protecciones en la frontera.
- Ampliaciones o cambios de topología: un transformador nuevo, otra bahía, generación solar o motores grandes.
- Disparos no selectivos, cuando abre un interruptor aguas arriba que no debía abrir.
- Cambio del nivel de cortocircuito informado por el operador de red.
El estudio hace parte de nuestro servicio de diseño y estudios eléctricos.
Qué incluye
- Recopilación y modelo del sistema: red equivalente del operador, transformadores, líneas, cables, generadores, motores y cargas.
- Estudio de cortocircuito según IEC 60909: fallas trifásicas, bifásicas, bifásicas a tierra y monofásicas, con corrientes máximas y mínimas en cada barra.
- Verificación de equipos: capacidad de corte y de cierre de interruptores frente a la corriente de cortocircuito calculada.
- Ajustes de las funciones de protección: sobrecorriente de fases y tierra (50/51, 50N/51N), direccionales (67, 67N), distancia (21) y diferencial (87T, 87B, 87L), según lo que tenga su instalación.
- Curvas tiempo-corriente de cada camino de protección, con curvas de daño de transformadores y cables.
- Análisis de selectividad y lista de los casos que no coordinan, con su causa y la solución propuesta.
- Tabla de ajustes por relé, lista para el operador de red y para cargar en el equipo.
- Revisión de ajustes existentes, si la instalación ya está en operación.
Cómo lo hacemos
- Planeación. Definimos con usted el alcance, los escenarios de operación (por ejemplo, con y sin generación, o con un transformador fuera) y los requisitos del operador de red.
- Información de campo. Recopilamos datos de placa, relaciones de los transformadores de corriente y de tensión y los modelos de los relés. Cuando falta información, la levantamos en sitio.
- Modelo y cortocircuito. Construimos el modelo en herramientas de simulación como DIgSILENT PowerFactory o ETAP y calculamos el cortocircuito por el método de IEC 60909. Las corrientes máximas sirven para verificar equipos y ajustar los instantáneos; las mínimas, para comprobar que las protecciones detectan la falla más débil.
- Ajuste y coordinación. Calculamos arranques, curvas, diales y tiempos, y los revisamos en curvas tiempo-corriente desde la carga hasta el punto de conexión. Revisamos también la saturación de los transformadores de corriente con la corriente de falla.
- Revisión con usted. Explicamos los casos que no coordinan y las decisiones de compromiso, por ejemplo entre velocidad de despeje y selectividad.
- Informe y tabla de ajustes. Entregamos la memoria de cálculo y la tabla por relé. Si lo necesita, cargamos los ajustes y los probamos con inyección secundaria con un Omicron CMC 356.
Criterios y normas
El cortocircuito se calcula con IEC 60909-0, que define el factor de tensión c para los casos máximo y mínimo, la corriente inicial simétrica Ik” y la corriente de pico ip, entre otras magnitudes. Así los resultados son comparables con los del operador de red.
Las curvas de tiempo inverso siguen IEC 60255-151 (normal, muy y extremadamente inversa) o IEEE C37.112 (moderada, muy y extremadamente inversa), según el relé y el criterio de la red. Entre dos protecciones en serie dejamos un margen de tiempo de coordinación que considera el tiempo de apertura del interruptor, el error del relé y un margen de seguridad. El valor final depende del tipo de relé y del criterio del proyecto.
Los transformadores se protegen dentro de su curva de soportabilidad a fallas pasantes de IEEE C57.109, y los ajustes no deben operar con la corriente de energización (inrush) ni con el arranque de motores. Para revisar el comportamiento de los transformadores de corriente usamos IEEE C37.110.
El RETIE exige que las instalaciones tengan protecciones contra sobrecorriente y que el diseño incluya los cálculos que las justifican. Los ajustes en la frontera se ajustan además a los requisitos del operador de red. Los criterios que usamos para cada función están explicados en nuestra guía de criterios de ajuste de protecciones, y la lógica de la selectividad en coordinación y selectividad de protecciones.
Qué recibe
- Memoria de cálculo con hipótesis, datos de entrada, escenarios y resultados del cortocircuito.
- Curvas tiempo-corriente de cada camino de protección.
- Tabla de ajustes por relé, en el formato del operador de red cuando lo pide.
- Lista de observaciones: casos sin coordinación, equipos subdimensionados y recomendaciones.
- Archivos de ajustes para cargar en los relés, si contrata también la configuración.
- Informe firmado por un ingeniero electricista con matrícula profesional vigente.
Si quiere conocer la base del cálculo, revise nuestra guía sobre flujo de carga y análisis de cortocircuito.
Por qué Tiza Group
- Un ingeniero responsable de principio a fin: el que calcula los ajustes es el mismo que responde por ellos ante usted y ante el operador de red.
- Criterio de campo: hemos probado y puesto en servicio las protecciones que ahora calculamos, desde el diseño hasta la energización, en media, alta y extra alta tensión.
- Ajustes que llegan al relé: configuramos las principales marcas (Siemens, Schneider Electric, SEL, ABB, GE, Fanox, NOJA Power, Efacec), en sitio o de forma remota.
- Verificación con equipos Omicron: comprobamos con inyección secundaria que el relé opera como dice el estudio.