Protección
El elemento de sobrecorriente instantánea, función 50, dispara sin retardo intencional cuando la corriente supera un nivel ajustado. La prueba inyecta corriente en el secundario del relé, halla el arranque, verifica la velocidad de la salida y comprueba el circuito de disparo hacia el interruptor.
La función 50 es el elemento de sobrecorriente instantánea que se encuentra en los relés de protección electromecánicos, de estado sólido y microprocesados. Vigila la corriente que entregan los transformadores de corriente y cierra su contacto de salida en cuanto esa corriente rebasa un nivel ajustado, sin añadir ningún retardo deliberado. En los relés electromecánicos suele ser una unidad de atracción independiente, con émbolo o armadura articulada, montada junto a un disco de sobrecorriente de tiempo. En los relés digitales es un elemento del grupo de ajustes para cada fase y para la trayectoria de tierra o residual. La prueba comprueba que el elemento arranca donde fue ajustado, que responde con rapidez, que no responde a corrientes por debajo de su ajuste y que su salida llega realmente al circuito de disparo. Se aplica en alimentadores, motores, transformadores e interruptores de enlace de barras en equipos de baja y media tensión.
El elemento instantáneo es la defensa más rápida contra un cortocircuito severo, y esa rapidez es lo que limita el daño a conductores, barras, boquillas y devanados, además de reducir la energía del arco eléctrico en el equipo. Un arranque que se ha desplazado hacia arriba deja que la falla persista hasta que un elemento más lento o un dispositivo aguas arriba la despeje, mientras que un arranque desplazado hacia abajo puede disparar por la corriente de arranque de un motor o por la corriente de magnetización de un transformador y causar una interrupción innecesaria. Una armadura pegajosa, un contacto contaminado, una derivación incorrecta o un error de ajuste cometido durante la puesta en servicio solo se manifiestan cuando se ejercita el elemento. La prueba de aceptación comprueba el dispositivo tal como fue instalado antes de depender de él, y repetirla en mantenimiento detecta el envejecimiento y el desgaste mecánico antes de que lo haga una falla real.
Un elemento de sobrecorriente compara la corriente medida con un ajuste. En una unidad electromecánica de atracción, la corriente circula por una bobina y la fuerza magnética sobre una armadura vence un resorte o un contrapeso cuando la corriente es suficientemente alta, de modo que el ajuste es la tensión del resorte o la derivación. En un relé de estado sólido o digital, la señal de entrada se filtra, se convierte en una magnitud y se compara con el ajuste de arranque en el programa o en los circuitos analógicos, y la salida se libera tras un retardo de procesamiento muy breve. Como el elemento debe ser rápido, la forma de aplicar la corriente importa: un escalón repentino puede incluir un desplazamiento de corriente continua que hace operar ciertas unidades electromecánicas con un nivel estacionario menor que el de una corriente aplicada en rampa, efecto llamado sobrealcance transitorio, que cubre una tolerancia fija del fabricante. Los relés digitales filtran ese desplazamiento, por lo que suelen seguir la magnitud estacionaria con mucha mayor exactitud.
El relé se desenergiza y se aísla de los circuitos vivos de los transformadores de corriente, y los secundarios de estos se ponen en cortocircuito en el interruptor de prueba antes de mover cualquier conductor, porque un secundario abierto puede producir un voltaje peligroso. Se conecta un equipo de prueba de relés, una fuente de corriente que trabaja del lado secundario, a las entradas de corriente de la fase que se prueba. El técnico anota los ajustes tal como se encuentran, aumenta gradualmente la corriente inyectada hasta que opera el contacto de salida, registra el arranque y luego la reduce para ver la reposición del elemento. Después se aplica un pulso, o un escalón desde un valor claramente inferior al arranque hasta otro bastante superior, mientras un cronómetro mide el intervalo desde la aplicación hasta el cierre del contacto. La inyección se mantiene breve, porque la bobina y los circuitos de entrada tienen límites térmicos de corta duración y una inyección prolongada a un nivel alto puede sobrecalentarlos. Cada fase y el elemento de tierra se prueban por separado, y el contacto de disparo se comprueba verificando que responda el circuito de disparo del interruptor o un indicador sustituto. Los ajustes se dejan como se hallaron salvo que la orden de trabajo disponga un cambio.
El registro indica el tipo de relé y su grupo de ajustes, las lecturas de arranque y de reposición halladas en cada fase y en el elemento de tierra, y el tiempo de operación medido desde la inyección en escalón hasta el contacto de salida. Se anota si cayó algún indicador o bandera, si respondió el circuito de disparo o el interruptor, el instrumento y su estado de calibración, y los ajustes tal como se hallaron y como se dejaron. También se consigna cualquier reparación o ajuste, para que la prueba siguiente pueda compararse con un historial limpio.
El arranque se compara con el ajuste emitido por el estudio de protección, admitiendo la tolerancia publicada para ese modelo de relé o por el fabricante, y las tres fases se comparan entre sí, porque un valor atípico sugiere un defecto local de la unidad. El tiempo de operación se juzga frente a la velocidad que declara el fabricante para el elemento y, en los modelos digitales, frente al tiempo de procesamiento que indica el manual de instrucciones. Los resultados también se comparan con pruebas anteriores del mismo relé para detectar una deriva lenta. Los criterios de aceptación y de mantenimiento del elemento se tratan en ANSI/NETA ATS-2025 y ANSI/NETA MTS-2023, que incluyen el elemento instantáneo entre las pruebas de relés de protección. Consulte su propia copia con licencia de esas normas, y el manual del fabricante, para conocer las tolerancias y los valores.
Las clases de equipo y las secciones de norma que exigen esta prueba, y los formularios de UltraDb que la incluyen.
La función 50 opera sin retardo intencional cuando la corriente supera su ajuste, mientras que la función 51 retarda su operación según una curva de tiempo y corriente, de modo que las corrientes mayores disparan más rápido. A menudo vienen en un mismo relé: el 50 atiende las fallas severas y el 51 las sobrecargas y fallas más leves.
El elemento instantáneo se prueba con niveles muy superiores a la carga normal, y las entradas del relé solo toleran eso durante poco tiempo. Un pulso o un escalón breve permite medir con limpieza el arranque y el tiempo sin arriesgar daño térmico en la bobina ni en los circuitos de entrada.
Un transformador de corriente energizado con el secundario abierto puede desarrollar un voltaje muy alto que pone en peligro a las personas y daña el aislamiento. Cortocircuitar el secundario en el interruptor de prueba y luego aislar el relé mantiene el circuito seguro mientras se conecta el equipo de prueba.
No. Aunque la lógica sea un programa, las entradas analógicas, la cadena de conversión, el ajuste realmente cargado y los contactos de salida pueden estar mal, así que una prueba por inyección comprueba toda la trayectoria desde los bornes hasta el contacto de disparo.
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