Protección
La prueba de un relé de distancia inyecta voltaje y corriente desde un equipo de prueba para confirmar que el elemento del dispositivo 21 mide bien la impedancia, opera en el alcance previsto de cada zona y actúa en el tiempo ajustado, de modo que las fallas de línea se despejen de forma selectiva.
El dispositivo 21 es el relé de distancia, que protege una línea estimando la impedancia entre el relé y una falla. Una prueba confirma que los elementos de medición del relé operan donde el estudio de protección dice que deben hacerlo. El equipo de prueba suministra voltajes y corrientes trifásicos con magnitudes y ángulos controlados, y el relé se verifica en los límites de sus zonas para los distintos tipos de falla: lazos de fase a fase y de fase a tierra. Cada zona tiene su propio alcance y su propio retardo, y la primera zona normalmente se ajusta para actuar sin retardo intencional mientras las zonas siguientes la respaldan con retardos coordinados. El relé puede ser electromecánico, de estado sólido o, lo más común hoy, una unidad basada en microprocesador en la que la función de distancia es una entre muchas. La prueba abarca la forma de la característica, el alcance y la dirección, además del tiempo de operación.
Un relé de distancia que alcanza demasiado puede disparar por fallas de la línea vecina y costarle al sistema un circuito sano, mientras que uno que se queda corto puede dejar parte de su propia línea protegida solo por un respaldo más lento. Los errores entran por datos erróneos de impedancia de línea, relaciones equivocadas de los transformadores de corriente o de potencial, un factor de compensación de tierra mal introducido, o un ajuste que se cambió sin documentarlo. Como estos relés rara vez se requieren, un ajuste incorrecto puede permanecer durante años. La prueba de aceptación confirma que el relé instalado coincide con el estudio de protección. La de mantenimiento confirma que los elementos de medición, los tiempos y los contactos de salida siguen respondiendo y que nadie ha alterado los ajustes.
Un relé de distancia compara el voltaje y la corriente que ve y calcula una impedancia aparente. En el plano de resistencia y reactancia, la característica del relé es una frontera, a menudo un círculo que pasa por el origen o una forma cuadrilateral, y el relé opera cuando la impedancia medida cae dentro de ella. Como la impedancia de la línea es proporcional a su longitud, la impedancia sustituye a la distancia hasta la falla. El ángulo característico y el alcance de cada zona se ajustan a partir de los parámetros de la línea, y una función direccional impide la operación ante fallas detrás del relé. Los lazos de tierra requieren un factor de compensación para que el relé mida la impedancia correcta ante una falla que involucra tierra. El equipo de prueba recrea una falla aplicando un par de voltaje y corriente cuyo cociente y ángulo colocan la impedancia aparente en un punto elegido, y luego desplaza ese punto hacia la frontera hasta que el relé cambia de estado. El tiempo se verifica aplicando una falla dentro de cada zona y midiendo el intervalo hasta la salida de disparo.
El relé se aísla de los circuitos de disparo del interruptor y de los secundarios de los transformadores de instrumento, siguiendo los procedimientos de bloqueo y permiso de trabajo del propietario, y los secundarios de los transformadores de corriente nunca se abren estando energizados. Un equipo de prueba de relés capaz de inyectar voltaje y corriente trifásicos con ángulo ajustable se conecta a los terminales de prueba del relé o a su regleta, con los ajustes cargados o leídos del relé. Se aplican puntos de impedancia a lo largo del ángulo característico y en otros ángulos para ubicar las fronteras de las zonas, y el alcance se determina avanzando hacia la frontera hasta que el relé arranca y luego hasta que repone. Cada zona se prueba para los lazos de falla pertinentes, y el comportamiento direccional se verifica llevando la impedancia aparente al lado inverso. El tiempo de cada zona se mide aplicando una falla dentro de ella y registrando el tiempo hasta la salida de disparo. Las funciones de invasión de carga y de bloqueo por pérdida de sincronismo, cuando existen, se ejercitan según lo pida el procedimiento. Al final se restablece todo y los ajustes se comparan con el estudio de protección.
El registro identifica el relé y los ajustes contra los que se probó, resume cómo respondió cada zona de protección y cada característica, y nombra el equipo de prueba con su estado de calibración. Los resultados tal como se encontró y tal como se dejó se guardan por separado, junto con cualquier cambio de ajuste. Estos detalles importan porque un relé de protección se juzga frente a su estudio de ajustes, y quien revise después necesita ver qué hacía el relé antes y después del trabajo para confirmar que la protección sigue cumpliendo lo previsto en el estudio.
El alcance y el tiempo medidos se comparan con los ajustes del estudio de protección, usando como tolerancia la exactitud declarada por el fabricante para el relé, ya que los relés de distancia varían según el tipo de elemento y el lazo de falla. Los resultados deben coincidir entre lazos semejantes, y la verificación direccional no debe mostrar operación ante la falla inversa. Las tendencias entre pruebas de mantenimiento revelan la desviación en unidades electromecánicas y de estado sólido más antiguas. ANSI/NETA ATS-2025 establece las pruebas de aceptación de los relés de protección. Para las pruebas de mantenimiento consulte ANSI/NETA MTS-2023. Consulte su propia copia con licencia para los criterios y las tolerancias.
Las clases de equipo y las secciones de norma que exigen esta prueba, y los formularios de UltraDb que la incluyen.
Mide una impedancia aparente a partir del voltaje y la corriente en el relé. Como la impedancia de la línea crece con su longitud, esa impedancia indica qué tan lejos está una falla, y así el relé dispara por fallas de su línea y espera ante las más lejanas.
La primera zona se ajusta para despejar con rapidez las fallas en la mayor parte de la línea. Las zonas siguientes alcanzan más lejos y añaden retardo para respaldar las líneas vecinas sin disparar antes que su protección principal. Cada zona requiere su propia verificación de alcance y de tiempo.
El relé mide un lazo distinto para cada tipo de falla, y los lazos de tierra dependen de un factor de compensación que los de fase no tienen. Un relé puede estar correcto para fallas de fase y equivocado para las de tierra, así que se ejercitan ambas familias de lazos.
Sí. Los equipos de prueba se conectan en los terminales de prueba o en la regleta del relé, y los circuitos secundarios se aíslan o se ponen en cortocircuito según el procedimiento. Abrir un secundario energizado de un transformador de corriente nunca es aceptable porque puede producir un voltaje peligroso.
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