Protecciones de sobre corriente

CAPITULO 3
PROTECCIONES DE SOBRECORRIENTE
3.1.

Introducción

Uno de los fenómenos más comunes que se presentan durante las anormalidades en un sistema
eléctrico de potencia y en especial en los cortocircuitos, es el aumento de la corriente por sobre los valores
normales de operación. Este aumento se utiliza para discriminar la ocurrencia de fallas, ya sea como
protección principal o derespaldo y el relé se denomina de sobrecorriente. Es uno de los sistemas más
simples y se usa ampliamente, especialmente en alimentadores radiales de distribución (10 a 25 kV en Chile)
y transformadores de poca potencia (hasta 4 MVA). Como protección de respaldo se usa en equipos más
importantes dentro del SEP, tales como: generadores, transformadores de mayor potencia, líneas de mediatensión, etc.
El funcionamiento de un relé de sobrecorriente es simple ya que su operación depende de dos
variables básicas:
−
−

3.2.

El nivel de corriente mínima de operación (o corriente de pickup), que es aquel valor que produce el
cambio de estado del relé.
La característica de tiempo de operación, es decir la forma en que el relé responde en cuanto al
tiempo.
Características deoperación

De acuerdo a la característica de tiempo de operación, los relés pueden clasificarse, en general, tal
como se muestra en el cuadro 3.1 siguiente:
Cuadro 3.1.- Tipos de relés según su característica de tiempo de operación

Instantáneos
Tipos de relés

tiempo definido
Retardados
tiempo inverso

Inverso
Muy inverso
Extremadamente inverso

Estas características quedan definidas enforma aproximada por las siguientes expresiones:
Instantáneos:
Tiempo definido
Tiempo inverso
Tiempo muy inverso
Tiempo extremadamente inverso

t=0
t=K
t=K/I
t = K / I2
t = K / I3

para I ≥ Iop
para I ≥ Iop
(3.1)

Lo anterior es en la realidad una aproximación, ya que; para el caso de los relés electromecánicos, por
ejemplo, en la forma de las curvas tienen mucha influenciaelementos tales como: el resorte de reposición, la
inercia de las partes móviles, imanes permanentes de freno, etc., de manera que en la práctica se obtienen
curvas como las indicadas en la Figura 3.1.
Para los relés de estado sólido, es posible conseguir una variedad más amplia de curvas, las que
además pueden ser expresadas matemáticamente, como se verá más adelante.

68

t (seg)

t (seg)t (seg)
6

0,04

4

4

0,03
0,02
0,01

2

2

1

3

5

7

Veces I op

a)

1

3

5

7

b)

Veces I op

1

3

5

7

Veces I op

c)

Figura 3.1.- Curvas de tiempo corriente de relés: a) Instantáneo; b) Tiempo definido; c) Tiempo inverso
3.3.

Aspectos constructivos y de funcionamiento

Se incluye aquí una breve descripción de los diversostipos de relé de sobrecorriente, más empleados.
3.3.1. Protecciones de sobrecorriente instantáneas

Estos relés, como unidades aisladas, se usan poco en los sistemas eléctricos de potencia.
Generalmente se utilizan en conjunto con otras protecciones, con el fin de combinar sus características. Se
construyen del tipo de armadura succionada, armadura atraída y copa de inducción. El torque de estoselementos responde a una expresión del tipo KI2. Los tiempos de operación son del orden de los 10 a los 60
milisegundos. La característica de operación, especialmente en los elementos tipo copa de inducción,
corresponde a la curva mostrada en la Figura 3.1 a).
3.3.2. Protecciones de sobrecorriente de tiempo definido

Una protección simple de tiempo definido podría obtenerse usando un reléinstantáneo en conjunto
con un elemento temporizador (T) que produzca el retardo necesario, (Figura 3.2). Sin embargo, en la
práctica se utiliza muy poco una solución en base a elementos independientes, sino que se usa un relé del tipo
disco de inducción cuya curva sea muy poco inversa, de modo que pueda llamarse de tiempo definido. De
todas maneras, en este tipo de relé el tiempo se define...