¿Cuál es la utilidad de un estudio de coordinación de protecciones eléctricas?

Un estudio de coordinación de protecciones define el comportamiento de los elementos del sistema de protección para buscar la menor afectación de la continuidad de la operación del sistema eléctrico ante el desarrollo de fallas por corto circuito, cuidando la integridad de las personas y los equipos. El estudio da como resultado principal una cédula de ajustes de los parámetros de comportamiento de los elementos de protección que se van a configurar en la planta.


Fig. 1 Configuración de ajustes de protección en relevadores de sobrecorriente.

DEFINICIONES:

Protección de sobre corriente: aquella protección que opera con el principio de corriente, están diseñadas para detectar fallas de corto circuito que generan niveles elevados de sobre corriente en los sistemas industriales. En este blog hablaremos específicamente de protecciones de sobre corriente típicas de sistemas industriales.

Protección primaria: aquel elemento de protección o protección-interrupción que es el responsable de la protección de un circuito o elemento.

Protección de respaldo: es aquel elemento por el cual circula la corriente de falla hacia un elemento fallado y que está en serie con la protección primaria. 

Elementos de interrupción: Son aquellos medios de conexión y desconexión que tienen capacidad nominal para interrumpir corrientes de corto circuito y que son mandados a operar por los elementos de protección. Interruptores de potencia de media y alta tensión.

Elementos de protección-interrupción: Fusibles de potencia, interruptores de potencia de baja tensión con unidad de disparo e interruptores termo magnéticos.

Elementos de protección: Son aquellos que “mandan” a los elementos de interrupción a operar. En la industria son los relevadores de sobre corriente y relevadores de protección de motores.

Un estudio de coordinación de protecciones se desarrolla bajo los siguientes principios:

  1. Permitir la operación “normal” del sistema eléctrico. El sistema de protecciones debe “programarse” para distinguir entre condiciones de operación normal y condiciones de falla de corto circuito.
  2. Desconectar un elemento fallado en el mínimo tiempo posible.
  3. Cuando la protección primaria, por alguna razón no opera, la protección de respaldo se programa a operar en un tiempo mínimo tal que se garantice que la protección primaria no operó por alguna razón. Este comportamiento se programa para todas las protecciones “de respaldo” que están agua arriba de las protecciones primarias, hasta llegar a la acometida, en la cual los elementos de protección o protección-interrupción operan hasta el final para desconectar la planta del sistema de CFE.
  4. La programación de los elementos de protección primaria y de respaldo “nunca” debe permitir el daño de los elementos del sistema eléctrico donde circula la corriente de corto circuito.

Un estudio de coordinación de protecciones lo desarrolla un ingeniero analista de protecciones con un software de análisis de ingeniería eléctrica, preferiblemente diseñado para trabajar con los estándares americanos ANSI e internacionales IEC que apliquen, como la herramienta de análisis de ingeniería eléctrica de prestigio y uso internacional ETAP. El comportamiento de las protecciones de sobre corriente se representa de manera estándar de forma gráfica en las denominadas hojas de coordinación. Todos los elementos del sistema eléctrico pueden ser representados en una hoja de coordinación, esta herramienta permite relacionar de manera gráfica las curvas de comportamiento de las protecciones y las curvas de daño de los elementos protegidos. El ingeniero analista de protecciones define el comportamiento de los elementos de protección para lograr los objetivos de un estudio de coordinación de protecciones. 


Fig. 2 Hoja de coordinación de protecciones de software ETAP

Es responsabilidad de los elementos de protección y protección-interrupción, la protección de los equipos que integran el sistema eléctrico como: transformadores de potencia, cables alimentadores, motores, variadores de velocidad, capacitores, tableros de distribución de media y baja tensión, centros de control de motores de media y baja tensión.

Acerca del autor:

Ing. Fernando Pérez Ross

Director de operaciones en Radthink

Ingeniero Analista Senior de Sistemas Eléctricos Industriales.


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