Aplicación de selectividad lógica y protección adaptativa para una red en MT
Aplicación de selectividad lógica y protección adaptativa para una red de media tensión hospitalaria
Citar: J. PAIME, 2025, 4, 61-64
13 de diciembre de 2025
Resumen
En el presente artículo se describe la aplicación de selectividad lógica y protección adaptativa en una red radial de 20 KV para un hospital, con topología variable de la red. En redes distribución en media tensión, radiales, se presentan esquemas en los cuales los relés se encuentran en cascada y el criterio de selectividad amperimétrica y/o cronométrica, para una coordinación efectiva de la protección contra cortocircuitos, no es posible. Por un lado, las corrientes de cortocircuito son prácticamente iguales y por otro, los ajustes de disparo instantáneo, en los dispositivos de protección del suministro son muy cortos. Esto requiere aplicar otros métodos de selectividad de protección. Los relés numéricos modernos pueden comunicarse entre ellos, lo que permite realizar una selectividad lógica y de ese modo mantener un tiempo corto, igual para todos los relés en cascada y menor que el tiempo de disparo de la protección de la red de suministro, logrando de este modo una perfecta selectividad. Algunos relés también disponen de dos o más grupos de ajuste, que se pueden fijar previamente, en base al cálculo de las corrientes de cortocircuito o corrientes de carga para las diferentes configuraciones, esto permite aplicar lo que se llama protección adaptativa.
Abstract
This article describes the application of logical selectivity and adaptive protection in a 20-kV radial network supplying a hospital, under variable network topology. In medium-voltage radial distribution networks, protection schemes are often arranged with relays in cascade, where the principle of time-current selectivity—either amperimetric or time-graded—cannot be achieved for effective short-circuit protection coordination. On one hand, the short-circuit currents at the different protection points are practically the same, and on the other, the instantaneous trip settings of the upstream protection devices are very short. This requires the application of alternative protection selectivity methods. Modern numerical relays are capable to communicating with each other, which enables the implementation of logical selectivity, thereby allowing all relays in cascade to operate with a short and identical trip time, but still lower than the trip time of the utility’s upstream protection, thereby achieving perfect selectivity. Some relays also provide two or more setting groups that can be pre-configured based on calculated short-circuit currents or load currents for the different network configurations. This makes it possible to apply what is known as adaptive protection.
Términos clave — Media tensión, protección, selectividad lógica, protección adaptativa, relés de protección.
I INTRODUCCIÓN
En las redes de media tensión con capacidades de cortocircuito de cierta magnitud, se requiere de interruptores automáticos para interrumpir las corrientes de falla más elevadas (10 kA y mayores). Los interruptores automáticos no tienen inteligencia de disparo propia y deben utilizarse junto con los relés. Son los relés los que proporcionan la inteligencia y la lógica de control para disparar los interruptores automáticos. [1],[4]
Siendo la continuidad del servicio, esto es, la ausencia de interrupciones en el suministro, especialmente importante en instalaciones eléctricas hospitalarias, la selectividad juega un rol primordial. La selectividad, se refiere a que solo los dispositivos de protección más cercanos a una falla operarán para eliminar el componente fallado. Esto implica una gradación del umbral, la temporización o las características operativas del dispositivo de protección [1]. Para lograr selectividad se tiene que determinar los ajustes graduales de los dispositivos de protección, esto la coordinación.
Esta selectividad tradicionalmente se realiza ajustando en los relés, los umbrales de disparo de corriente, los tiempos de disparo o mediante una combinación de ambos en forma escalonada. Sin embargo, estos métodos pueden resultar imposibles de aplicarlos si las corrientes de falla son similares, de tal modo que no haya una diferencia discriminante entre ellas y que además los tiempos de disparo que fija el distribuidor sean muy cortos, de tal modo que el escalonamiento de los tiempos de los relés aguas debajo de la protección del distribuidor, superarían el tiempo de disparo dado por este.
Gracias a los relés numéricos modernos, que permiten una comunicación entre ellos es posible realizar una selectividad lógica y mantener un tiempo corto, igual para todos los relés en cascada, y menor que el tiempo de la protección del distribuidor, consiguiendo de este modo una perfecta selectividad.
Además, muchos relés numéricos, disponen de dos o más grupos de ajuste, seleccionable por comunicación. Esto es particularmente útil, si la configuración de la red eléctrica del consumidor por razones de operatividad puede cambiar su topología. Este tipo de protección es una forma básica de protección adaptativa.
Más detalles en el documento adjunto.
https://doc.uni75paime.org/Aplicacion_de_selectividad_logica_y_proteccion_adapativa_MT.pdf
V FUTURAS EXTENSIONES
Esta aplicación se puede utilizar para otros casos donde se pueda selectividad lógica. Normalmente, las empresas de servicios eléctricos entregan un punto de suministro en media tensión con un umbral de tiempo no mayor a 300 ms, esto dificulta implementar una selectividad efectiva, si dentro de la instalación del usuario hay más de una subestación en cascada. Se debe ahondar en la aplicación de la selectividad de largo Alcance (LoRa) para la protección de redes de media tensión.
VI CONCLUSIONES
La selectividad lógica, gracias a la capacidad de comunicación de los relés digitales numéricos, actualmente es aplicable en las instalaciones de media tensión, donde no hay diferencia práctica en las corrientes de cortocircuito producidas en las barras de las subestaciones (a relativamente poca distancia entre ellas). De este modo se logra una selectividad perfecta.
La protección adaptativa, en su enfoque de grupos de ajuste ha permitido mejorar la protección en la operación normal del sistema, introduciendo una protección de respaldo para cortocircuitos en el lado de baja tensión de los transformadores.
REFERENCIAS
[1] Anderson, Paul M. Power System Protection – IEEE PRESS Wiley - Second Edition 2022.
[2] Angrisani, Leopoldo; Bonavolonta, Francesco; Liccar-do, Annalisa, and Schiano Lo Moriello, Rosario. On the Use of LoRa Technology for Logic Selectivity in MV Distribution Networks – energies 8 November 2018
[3] Criterios de ajuste y coordinación de los sistemas de protección del SEIN (Comisión de Operación Económica del Sistema Interconectado Nacional) – Julio de 2022
[4] Das, J.C. Power System Handbook – Volume 4: Power System Protective Relaying – CRC Press Taylor & Francis Group Boca Raton London New York – Edition 2018
[6] Rao, Sunil S. Switchgear Protection and Power Systems – Khanna Publishers Nai Sarak, Delhi 110002 – Edition 2010
[7] Slabbert, Martin J.; Naidoo, Raj; Bansal, Ramesh C. - Adaptive Protection Setting for Medium Voltage Feeders – SAIEE SMART GRID CONFERENCE FEB 2016
Media tensión Protección adaptativa Selectividad lógica Relés
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