¿Cuáles son los requisitos fundamentales que debe cumplir un sistema de protección eléctrica?

Un sistema de protección eléctrica debe cumplir cuatro requisitos fundamentales que a veces están en tensión entre sí. La confiabilidad es el requisito más crítico: la protección debe actuar cuando ocurre una falla que debe eliminar y no debe actuar cuando no hay falla. Se divide en seguridad (no actuar incorrectamente, sin fallas falsas) y dependabilidad (actuar cuando se requiere, sin omisiones). La velocidad exige que la protección elimine la falla lo más rápidamente posible para minimizar el daño a equipos, la perturbación al sistema y el riesgo para las personas; en sistemas de alta tensión los tiempos de eliminación de falla de 3 a 5 ciclos (60-100 ms) son típicos. La selectividad requiere que ante una falla, actúe solo la protección más cercana a ella, sin afectar la continuidad del servicio en partes sanas del sistema. La sensibilidad exige que la protección detecte la condición de falla con la mínima magnitud de corriente o tensión de falla, incluidas las fallas de alta impedancia que generan corrientes de falta pequeñas.

¿Qué son las zonas de protección y por qué se solapan entre sí?

Una zona de protección es el área del sistema eléctrico que queda bajo la responsabilidad de un conjunto específico de protecciones. Cada elemento del sistema (transformador, línea de transmisión, barra, motor, generador) debe estar cubierto por al menos una zona de protección principal y una zona de respaldo. El solapamiento entre zonas adyacentes es intencional y necesario: si las zonas no se solaparan, existirían puntos ciegos entre ellas donde una falla no sería detectada por ninguna protección. El solapamiento se logra colocando los transformadores de corriente en el lado del interruptor de cada zona: el interruptor queda dentro de ambas zonas adyacentes, garantizando que una falla en el interruptor sea detectada por la protección de una u otra zona. La contrapartida del solapamiento es que una falla en la región de solapamiento (el interruptor) puede ser eliminada por las protecciones de ambas zonas, desconectando más elementos de los estrictamente necesarios. El diseño de las zonas de protección debe equilibrar la cobertura completa con el mínimo impacto en la continuidad del servicio.

¿Cuáles son los tipos de relés de protección y cuáles son las ventajas de los relés numéricos?

Los relés de protección evolucionaron en tres generaciones. Los relés electromecánicos (primera generación) usan principios electromagnéticos: la corriente medida actúa sobre bobinas o discos que operan mecánicamente el contacto de disparo. Son robustos y confiables pero lentos, voluminosos y de ajuste limitado. Los relés estáticos (segunda generación) reemplazan los elementos mecánicos por circuitos analógicos de electrónica de estado sólido que procesan las señales eléctricas; son más rápidos y compactos pero con ajuste aún relativamente rígido. Los relés numéricos o digitales (tercera generación, los más modernos) convierten las señales analógicas de TC y TV en señales digitales que procesa un microprocesador. Sus ventajas son múltiples: implementan múltiples funciones de protección en un mismo dispositivo (un relé numérico puede hacer diferencial, sobrecorriente, sobretensión y frecuencia simultáneamente); los ajustes son totalmente flexibles y configurables por software; registran oscilografías de fallas (formas de onda de corriente y tensión durante el evento) invaluables para el análisis post-falla; monitorizan continuamente su propio funcionamiento (auto-diagnóstico); y se integran en redes de comunicación IEC 61850 para automatización de subestaciones.

¿Qué es la numeración ANSI/IEEE de funciones de protección y cuáles son las más usadas?

La numeración ANSI/IEEE (norma C37.2) asigna números a cada función de protección para identificarla en diagramas y especificaciones de forma universal. Las funciones más usadas en sistemas industriales son: 21 (relé de distancia), que mide la impedancia hasta el punto de falla para proteger líneas de transmisión; 27 (relé de mínima tensión) y 59 (relé de máxima tensión), para protección de equipos sensibles a subtensión y sobretensión; 32 (relé de potencia inversa o direccional de potencia), para detectar cuando un generador recibe potencia de la red en lugar de generarla; 40 (relé de pérdida de excitación), para generadores síncronos; 46 (relé de secuencia negativa o desequilibrio de corriente), para detectar falta de fase y desequilibrio; 47 (relé de secuencia negativa de tensión); 50 (relé de sobrecorriente instantánea) y 51 (relé de sobrecorriente de tiempo inverso), los más usados en toda la jerarquía de protecciones; 67 (relé de sobrecorriente direccional); 79 (relé de reenganche automático); 81 (relé de frecuencia); y 87 (relé diferencial), la protección más rápida y selectiva para equipos como transformadores, generadores y barras.

¿Cuáles son los márgenes de coordinación entre protecciones y cómo se aplican?

Los márgenes de coordinación son los intervalos mínimos de tiempo que deben existir entre los tiempos de actuación de protecciones en cascada para garantizar la selectividad: que la protección más cercana a la falla actúe antes que la de respaldo aguas arriba. El margen de coordinación estándar en sistemas con protecciones de tiempo inverso es de 0.2 a 0.4 segundos entre niveles de protección, y considera tres componentes: el tiempo de despeje del interruptor aguas abajo (tiempo desde que el relé ordena el disparo hasta que el arco en el interruptor se extingue, típicamente 3-5 ciclos o 60-100 ms para interruptores de MT), la sobreoscilación del disco del relé electromecánico aguas arriba (inercia del disco que hace que continúe moviéndose brevemente después de que la corriente de falla se interrumpe, típicamente 50-100 ms), y un margen de seguridad adicional (50-100 ms) para cubrir errores en las curvas de los relés y en los TC. En relés numéricos modernos, que no tienen disco de inercia y son más precisos, el margen de coordinación puede reducirse a 0.2 s, lo que permite más niveles de selectividad en la jerarquía de protecciones.

¿Cuál es la diferencia entre este curso y el de Coordinación de Protecciones en Media y Baja Tensión?

Este curso de Introducción a los Sistemas de Protección (Ing. Jhadir Medina, 26 horas) es el curso fundamental que establece los conceptos y el lenguaje común de toda la disciplina de protecciones: qué son las zonas de protección, cuáles son los tipos de relés, qué significa cada número ANSI, qué es el equipamiento de un sistema de protección y cómo se definen los márgenes de coordinación. Es el punto de partida para quien no tiene formación previa en protecciones y necesita una base sólida. El curso de Coordinación de Protecciones en Media y Baja Tensión (Ing. Osvaldo Letowski, 16 horas) asume ese conocimiento base y se especializa en la aplicación práctica de la coordinación en instalaciones de BT y MT: cómo calcular corrientes de cortocircuito, cómo trazar las curvas tiempo-corriente de disyuntores y fusibles, y cómo verificar la selectividad entre niveles de protección en instalaciones industriales reales. Son secuenciales y complementarios: este curso es la base conceptual; el de Letowski es la aplicación práctica en BT/MT.

Curso: Introducción a los Sistemas de Protección

Instructor : Ing. Jhadir Alberto Medina Morao

El participante aprenderá a:

Destinatarios

Capacitación destinada a ingenieros, tecnólogos, profesionales afines o especialistas de la ingeniería eléctrica, electrónica, electromecánica, mecatrónica, mecánica e industrial; con sólidos conocimientos en electrotécnica y sistemas eléctricos de potencia.

Metodología

Exposición dialogada del instructor con presentaciones Powerpoint.
Análisis de casos reales.
Realización de ejercicios individuales.
Realización de ejercicios grupales, a través de debates y consultas técnicas.

Antecedentes exitosos de este curso

La capacitación ha sido dictada desde el año 2016 para distintas empresas tales como: INDIGO Energy International (Venezuela), iPS Ingproser (Venezuela), Worley (Argentina), SINEC (Argentina) y INEL (Perú).

Acerca del instructor

Ing. Jhadir Alberto Medina Morao

Ingeniero electricista con +15 años de experiencia en el desarrollo de proyectos de ingeniería para los sectores Power Energy, Renewable Energy, Oil&Gas, Nuclear, Offshore, Minero e Industrial.
Experiencia en el desarrollo de ingeniería conceptual, básica, detalle y constructiva, ejecución de estudios eléctricos, coordinación de equipos de trabajo, gestión de proyectos de ingeniería y revisión de documentos de ingeniería. Desarrollo de más de 80 proyectos en los siguientes países: Venezuela, Argentina, Colombia, Perú, Paraguay, Uruguay, Brasil, Chile, Ecuador, Panamá, USA, España, Portugal, Italia, UK, Alemania, Australia y Sudáfrica. Actualmente se desempeña como Director of Engineering en NOVERCY.
Instructor técnico con 12 años de experiencia en desarrollo de capacitaciones técnicas para los sectores comercial, industrial, Power Energy, Oil&Gas y Minero. Desarrollo de más de 45 cursos de capacitación en los siguientes países: Venezuela, Colombia, Perú, Paraguay, Argentina, Brasil, Uruguay, USA, Chile y España. Dirección de 2 trabajos de grado académicos a nivel universitario

Temario

Módulo No. 1: Generalidades de los sistemas de protección.
Módulo No. 2: Zonas de protección.
Módulo No. 3: Objetivos de un sistema de protección.
Módulo No. 4: Tipos de relés de protección.
Módulo No. 5: Equipamiento del sistema de protección.
Módulo No. 6: Márgenes de coordinación.

Nota: Los módulos de debates son los módulos 1, 2, 4, 5 y 6. Los módulos de ejercicios prácticos son los módulos 5 y 6. La capacitación está estructurada en 13 clases de 2 horas cada una, para un total de 26 horas lectivas, distribuidas de la siguiente forma:

Módulo No. 1: Compuesto por 3 clases, con un total de 6 h.
Módulo No. 2: Compuesto por 2 clase, con un total de 4 h.
Módulo No. 3: Compuesto por 1 clases, con un total de 2 h.
Módulo No. 4: Compuesto por 2 clases, con un total de 4 h.
Módulo No. 5: Compuesto por 3 clase, con un total de 2 h.
Módulo No. 6: Compuesto por 1 clases, con un total de 2 h.