Relés direccionales y pruebas de relés: guía práctica con inyección secundaria
Qué hace un relé direccional y por qué importa
Un relé direccional compara la corriente de los TC con la tensión de los TP para determinar la dirección de la falla. En redes con líneas en paralelo, anillos o múltiples alimentaciones, esa dirección es lo que permite selectividad y estabilidad. El relé debe disparar solo cuando la falla está en su zona protegida y bloquear en el resto.
Aprendizajes clave que aplico en campo:
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La dirección manda. El ángulo entre I y V define si la falla es directa o inversa.
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Zona protegida. Alto corriente sin dirección válida no es motivo de disparo.
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Coordinación. El elemento direccional debe coordinar con equipos aguas arriba y abajo para que opere el interruptor correcto.
En mis proyectos, los relés direccionales brillan en anillos: los terminales más cercanos disparan y el resto permanece estable, lo que simplifica la reposición del servicio y mejora la prueba de protección eléctrica en subestaciones.
Cómo funciona el elemento direccional: ángulo V–I, directa e inversa
El comparador de fase interno evalúa el ángulo entre la corriente y una tensión de referencia. Definimos un ángulo de sensibilidad y un sector directo. Un patrón frecuente es 0° ± 90° como sector directo. A +30° espero actuación directa; a −150° debe mantenerse el bloqueo o actuar el inverso.
Puntos críticos:
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Integridad de referencia. Fusibles de TP abiertos eliminan la referencia. Surgen bloqueos o falsas operaciones.
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Polaridad de TC. Invertirla “gira” el ángulo. Verifico la polaridad siempre antes de poner en servicio.
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Actuación y rearme. Registra ángulos de pickup y drop-off con sus tolerancias.
Así, los ajustes del relé cobran sentido: la magnitud importa, pero la dirección decide.
Pruebas en la práctica: inyección secundaria con equipo multifuncional
Valido el elemento direccional mediante inyección secundaria con un equipo de prueba multifuncional que entregue corriente y tensión con control fino de fase. En mi banco uso EuroSMC Quasar, Mentor 12 o PTE. La meta: demostrar que el elemento actúa en directa cuando corresponde, bloquea en inversa, y respeta la temporización.
Montaje: conexiones CT/VT, polaridad y tensión de referencia
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Conecta salida de corriente del equipo al TC del relé y salida de tensión al TP. Respeta polaridades.
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Inyecta referencia estable, p. ej., 63,5 V fase-neutro para TP de 110 V.
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Arranca con 1×In. Minimiza longitud de cables y cargas parásitas.
Primero confirmo polaridades, fusibles de TP y nivel de tensión. Sin eso, los ángulos son irrelevantes.
Procedimiento: pickup, barrido de ángulo, bloqueo inverso, temporización
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Pickup: Aumenta la corriente desde 1×In hasta la actuación. Registra el valor.
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Barrido de ángulo: Mantén corriente y rota la fase de I respecto a V.
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A +30° debe actuar la directa.
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A −150° debe bloquear la directa o actuar la inversa.
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Rearme: Reduce corriente o regresa el ángulo hasta el drop-off. Registra.
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Temporización: Si hay retardo, repite con varios niveles de corriente y verifica la curva tiempo-corriente y los márgenes de coordinación.
Siempre exporto registros de eventos y oscilografías. Confirman relaciones fasoriales y que el ángulo de actuación medido coincide con la lógica.
Registros: eventos y oscilografías para confirmar operación
Guardo en el paquete de puesta en servicio:
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Ángulos de pickup y drop-off con tolerancias
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Tiempos de disparo por nivel de corriente
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Capturas o CSV de fasores y lista de eventos
Ajustes del relé y coordinación en subestaciones
Convertimos la filosofía de protección en ajustes repetibles:
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Sector de actuación: Define directa e inversa con márgenes que cubran errores de TC/TP.
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Elementos de magnitud: Alinea pickups con los estudios de cortocircuito. El direccional debe supervisar los elementos de sobrecorriente adecuados.
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Escalonado temporal: Mantén margen de selectividad considerando tolerancias de relé e interruptor.
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Coordinación: En anillos, que solo los terminales más cercanos actúen en directa para fallas internas; para fallas externas, que el inverso supervise o bloquee.
Documentación que acompaño:
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Unifilar con relaciones TC/TP y polaridades
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Sectores de actuación con grados y justificación
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Tabla de coordinación entre alimentadores y barras
Problemas de campo y solución de fallas
Casos comunes:
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Polaridad de TC o conexiones de TP incorrectas. Síntoma: ángulos desplazados ~180°. Corrige polaridad.
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Ángulos por defecto. Síntoma: no dispara o dispara erróneamente. Ajusta sectores según estudios.
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Fusibles de TP abiertos. Síntoma: pérdida de referencia. Reemplaza y vuelve a probar.
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Cambios sin pruebas. Cualquier modificación exige sesión rápida con equipo de prueba de relés.
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Ambiente y cableado. Humedad, calor y ruido EMC distorsionan lecturas. Usa envolventes y prácticas de cableado adecuadas.
Triage rápido:
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Presencia de TP
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Polaridad de TC
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Barrido de ángulo con inyección secundaria
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Eventos y oscilografías para ubicar la causa
FAQs + checklist para pruebas de protección eléctrica
¿Qué ángulos garantizan disparo directo correcto?
Parte de 0° ± 90° y ajusta con base en estudios y fabricante.
¿Cómo afecta un fusible de TP abierto al elemento direccional?
Sin referencia de tensión, la lógica de ángulo falla. Aparecen bloqueos o falsas operaciones.
¿Qué niveles de inyección secundaria validan pickup y temporización?
Empieza con 1×In y sube por pasos. Verifica pickup, drop-off y curvas de tiempo.
Checklist
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TC/TP y polaridades verificados
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Tensión de referencia presente
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Ángulos de actuación y rearme registrados
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Directa probada y bloqueo inverso confirmado
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Temporización validada
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Eventos y oscilografías archivados
Conclusión
Los relés direccionales garantizan selectividad y estabilidad en redes complejas. Funcionan cuando la lógica direccional, los elementos de magnitud y la coordinación se ajustan y se validan con inyección secundaria. Con un buen equipo de prueba de relés y registros rigurosos, la protección deja de ser promesa y se convierte en evidencia.
