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Coordinación de relés de sobrecorriente
Ponga hasta seis relés, reconectadores y fusibles en serie sobre la misma gráfica tiempo-corriente, referidos a una tensión común, con la curva de daño del transformador, el inrush y las fallas de cada barra, y revise el margen entre cada pareja en todo el rango de falla.
IEC 60255-151curvas de tiempo dependienteIEEE C37.112curvas inversasIEEE C57.109curva de daño por fallas pasantes
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Resultados
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Gráficas
- Daño, inrush y fallas F1…F6
- Criterio justo (holgura 0)
Cálculo y detalle
Tiempos de operación en cada nivel de falla
Tiempos en s. Reconectador: rápida / lenta. Fusible: fusión / despeje. «—»: no opera con esa corriente. Corrientes referidas a la tensión de referencia.
Revisión por pareja
Qué significa para la coordinación
Para qué sirve
En un sistema radial, cada falla la debe despejar el dispositivo más cercano, y el de aguas arriba solo actúa si aquel falla. Esta herramienta pone en una sola gráfica los relés, reconectadores y fusibles de un camino, desde el ramal hasta la llegada de la subestación, con la curva de daño del transformador y su corriente de energización. Sirve para revisar un ajuste existente antes de cambiarlo, para preparar una propuesta de ajustes o para comprobar a mano lo que entrega el software de coordinación.
Cómo se calcula
IEC 60255-151característica de tiempo dependienteIEEE C37.112curvas inversas
IEC: t = TMS · k / (Mα − 1) · IEEE: t = TD · (A / (Mp − 1) + B) · M = I / IsLas mismas constantes de la calculadora de curvas de tiempo inverso. La curva arranca en 1,1 veces Is; el instantáneo 50 opera en su tiempo desde su arranque. Con tiempo definido, el dial es el tiempo. Si el arranque se escribe en amperios secundarios, se pasa a primarios con la relación del CT: Iprim = Isec · CTprim / CTsec.
Referencia a una tensión común
Iref = Idispositivo · kVdispositivo / kVrefTodas las corrientes, arranques, fallas y puntos de fusible se refieren a la tensión de referencia con la relación de tensiones, como en una falla trifásica a través de un transformador ideal.
Criterio de coordinación por pareja
Δt(I) = tarriba(I) − tabajo(I) ≥ CTI, para Imín ≤ I ≤ Imáx de la zona de abajoIEEE 242 tabula intervalos mínimos según la tecnología del relé, porque el CTI debe cubrir el tiempo del interruptor, el sobrerrecorrido del relé y un margen de seguridad. La herramienta usa por defecto 0,3 s entre relés y 0,2 s cuando hay un fusible (convención de Tiza, rotulada). Cuando el de abajo es un fusible entra con su despeje total; cuando el de arriba es un fusible, con su fusión mínima.
- Entre fusibles: despeje total del de abajo ≤ 75 % de la fusión mínima del de arriba, la regla práctica habitual para fusibles de expulsión, que cubre precarga, tolerancias y daño previo.
- Reconectador y fusible (ahorro de fusible): k · trápida ≤ tfusión, y la curva lenta por encima del despeje total del fusible con el CTI con fusible. Cuando el ahorro se pierde solo con las corrientes altas, el estado es de alerta y se indica hasta qué corriente se mantiene.
El estado de cada pareja es verde si cumple en todo el rango, amarillo si el de arriba opera después pero sin el margen, y rojo si opera primero (o si el despeje del fusible de abajo supera la fusión del de arriba).
IEEE C57.109curva de daño por fallas pasantes
Térmica: 2 pu → 1800 s · 3 pu → 300 s · 4,75 pu → 60 s · 6,3 pu → 30 s · 11,3 pu → 10 s · 25 pu → 2 s · Mecánica: I²t = K, K = 2 · (1/Z)²Categorías de transformadores trifásicos en aceite: I hasta 500 kVA, II hasta 5000 kVA, III hasta 30 000 kVA y IV por encima. La categoría I sigue la curva térmica, con I²t = 1250 hasta 35 veces (hasta 300 kVA) o 40 veces (hasta 75 kVA). En las categorías II y III con fallas frecuentes, y siempre en la IV, la curva baja desde 0,7/Z (categoría II, 4,08 s) o 0,5/Z (III y IV, 8 s) siguiendo I²t = K hasta 1/Z en 2 s. Para III y IV, Z = ZT + ZS. Los puntos se tomaron de las tablas de la guía de aplicación de SKM sobre C57.109. Con un transformador Dyn y falla monofásica en el secundario, el relé del primario ve 0,58 veces la corriente en por unidad y la curva se desplaza con ese factor.
La protección del transformador debe quedar por debajo de la curva de daño donde opera, y por encima del punto de inrush: la práctica habitual lo ubica entre 8 y 12 veces In durante 0,1 s; use el valor de su transformador si lo conoce.
Límites del cálculo
- Es una revisión de un camino radial con fallas trifásicas. No calcula el cortocircuito: las fallas máxima y mínima de cada zona las escribe usted. No cubre fallas a tierra (51N), relés direccionales ni aportes de generación distribuida.
- La referencia de tensión supone transformadores ideales. Para fallas desequilibradas a través de un Dyn la corriente vista en el primario cambia; aquí ese efecto solo se aplica a la curva de daño con el factor de desplazamiento.
- Los puntos de fusible se unen con rectas en escala log-log; por debajo del primer punto se toma que el fusible no opera y por encima del último se prolonga con I²t constante. Use puntos de la curva del fabricante, con su tolerancia y la precarga.
- El factor k del reconectador lo da su fabricante según el intervalo de recierre y el número de operaciones rápidas; el valor 1 precargado compara las curvas tal cual.
- No incluye el tiempo mínimo de respuesta de los relés, la saturación de los CT ni los límites de las curvas por encima de 20 veces el arranque. Confirme cada ajuste con el manual del equipo.
- Los CTI precargados son la convención de Tiza, no un valor normativo; el estudio de coordinación fija el de cada caso.
Preguntas frecuentes
¿Cómo se revisa la coordinación entre dos relés de sobrecorriente?
Se grafican las dos curvas tiempo-corriente referidas a la misma tensión y se compara el tiempo del relé de respaldo con el del relé más cercano a la falla, para todas las corrientes de falla de la zona de este último, desde la mínima hasta la máxima. La diferencia debe ser mayor o igual al intervalo de coordinación (CTI) elegido en todo ese rango, no solo con la falla máxima.
¿Qué es la curva de daño de un transformador según IEEE C57.109?
Es la curva de soportabilidad del transformador ante fallas pasantes: el tiempo que aguanta cada múltiplo de su corriente nominal sin daño térmico o mecánico. Tiene una parte térmica (por ejemplo, 2 veces la nominal durante 1800 s y 25 veces durante 2 s) y, en los transformadores de categorías II a IV con fallas frecuentes, una parte mecánica I²t = K que se calcula con la impedancia. La protección del transformador debe quedar por debajo de esa curva y por encima del punto de energización (inrush).
¿En qué consiste el ahorro de fusible con un reconectador?
El reconectador abre primero con su curva rápida, antes de que el fusible del ramal alcance a fundirse, y recierra: si la falla era transitoria, el servicio vuelve sin cambiar el fusible. Si la falla persiste, la curva lenta del reconectador espera a que el fusible despeje el ramal. Funciona mientras la curva rápida, multiplicada por el factor k del fabricante, quede por debajo de la curva de fusión mínima del fusible; con corrientes altas ese margen se pierde.
Hacemos su estudio de coordinación
Modelamos el sistema, calculamos el cortocircuito en cada barra y ajustamos relés, reconectadores y fusibles para que despeje primero el más cercano a la falla. Luego cargamos los ajustes en los relés, también de forma remota.