Un relé de protección pasa años sin operar y, cuando por fin ocurre una falla, tiene una fracción de segundo para hacer su trabajo. Si su ajuste no coincide con el estudio de coordinación, si una entrada de corriente está dañada o si el circuito de disparo está abierto, el resultado puede ser un interruptor que no abre, una falla que se propaga aguas arriba o un paro de planta completo por un disparo que no tocaba. Lo preocupante es que nada de esto se ve en operación normal: el relé parece sano hasta el día en que se le necesita. Las pruebas periódicas son la única forma de saber que la protección realmente funciona. Esta guía explica qué se verifica en un relé, cómo se hace una prueba por inyección secundaria y cómo interpretar los resultados.
Por qué probar un relé que “nunca ha fallado”
Que un relé no haya operado no significa que esté bien; normalmente significa que no ha habido una falla en su zona. Los problemas típicos que una prueba detecta son:
- Ajustes incorrectos: valores cargados que no corresponden al estudio vigente, cambios hechos durante una puesta en marcha y nunca documentados, o grupos de ajustes activos equivocados.
- Entradas analógicas dañadas: transformadores internos de corriente o tensión que miden mal tras una sobrecarga o un transitorio.
- Contactos de salida y entradas digitales: contactos que no cierran, entradas que no detectan el estado del interruptor o lógica que no se ejecuta como se espera.
- Circuito de disparo: cableado flojo, fusibles abiertos, bobina de disparo dañada o un problema en la alimentación de control de CD.
- Relés electromecánicos: desgaste mecánico, suciedad, contactos picados o deriva en la calibración del disco de inducción.
Los relés numéricos (microprocesados) tienen autodiagnóstico, pero ese autodiagnóstico revisa principalmente su hardware interno. No confirma que los ajustes sean los correctos ni que el disparo llegue al interruptor.
Normas y referencias
- IEEE C37.2: define los números de función ANSI, como 50 (sobrecorriente instantánea), 51 (sobrecorriente de tiempo), 87 (diferencial), 27 y 59 (baja y sobretensión), 81 (frecuencia) y 86 (relé de bloqueo).
- IEEE C37.112 e IEC 60255-151: definen las ecuaciones de las curvas de tiempo inverso que usan los relés de sobrecorriente.
- Serie IEC 60255: requisitos y ensayos para relés de medición y equipos de protección.
- ANSI/NETA ATS y MTS: especificaciones de pruebas de aceptación y de mantenimiento, ampliamente usadas como guía de qué probar.
- NFPA 70B: mantenimiento de equipo eléctrico, con intervalos basados en la condición y la criticidad del equipo.
- NFPA 70E y NOM-029-STPS: seguridad en los trabajos de mantenimiento en instalaciones eléctricas.
El intervalo de prueba adecuado depende del tipo de relé, de la criticidad de la carga y del historial del equipo. Consulte la edición vigente de la norma que su empresa adopta y las recomendaciones del fabricante.
Inyección secundaria e inyección primaria
La prueba más común es la inyección secundaria: se desconectan las señales que llegan de los transformadores de corriente (TC) y de potencial (TP), y un equipo de prueba de relés inyecta corrientes y tensiones controladas directamente en las entradas del relé. Los equipos trifásicos o de seis fases permiten simular fallas balanceadas y desbalanceadas, y probar funciones como la diferencial, que necesitan corrientes en ambos lados del equipo protegido.
La inyección primaria aplica corriente en el lado primario de los TC, de modo que prueba la cadena completa: TC, cableado, relé y disparo. Requiere equipo de alta corriente y más preparación, y suele reservarse para la puesta en marcha o cuando se sospecha un problema en los TC o en su cableado.
Qué se prueba, función por función
Sobrecorriente de tiempo (51) e instantánea (50)
- Arranque (pickup): se incrementa la corriente lentamente hasta que el relé arranca, y se compara con el ajuste.
- Tiempo de operación: se aplican varios múltiplos del arranque, por ejemplo 2, 5 y 10 veces, y se mide el tiempo hasta el disparo. Cada resultado se compara con el tiempo teórico de la curva y el dial ajustados.
- Instantánea: se verifica el valor de arranque y que el tiempo de operación sea el esperado.
- Neutro o tierra (50N/51N): se repite la prueba en el elemento de tierra, que suele tener ajustes mucho más sensibles.
Diferencial (87)
En transformadores, generadores o barras se verifica el arranque mínimo, la característica de pendiente (la corriente de operación necesaria a distintas corrientes de restricción) y la restricción por armónicas, que evita disparos por la corriente de energización (inrush) del transformador, normalmente basada en la segunda armónica. En transformadores también hay que confirmar que la compensación de grupo vectorial y de relación esté bien configurada.
Tensión y frecuencia (27, 59, 81)
Se verifican los valores de arranque, el retardo de tiempo y, en su caso, los bloqueos por baja tensión que impiden operaciones falsas.
Lógica, entradas y salidas
En relés numéricos se prueban las entradas digitales (posición del interruptor, disparos externos), los contactos de salida y los esquemas lógicos programados: recierre, falla de interruptor (50BF), enclavamientos y señales hacia el sistema SCADA. Al final se descargan los registros de eventos para confirmar que el relé registró correctamente cada prueba.
Precauciones antes de inyectar
- Aislar el disparo: abra los bloques o conmutadores de prueba de las salidas de disparo, o coordine con operación, para no abrir un interruptor en servicio sin querer.
- Nunca abrir el secundario de un TC con carga: si el circuito primario está energizado, el secundario debe cortocircuitarse antes de desconectar el relé. Un TC con el secundario abierto puede generar tensiones peligrosas y dañarse.
- Tener los ajustes y el estudio a la mano: la prueba compara el relé contra lo que debería tener, no solo contra lo que tiene.
- Documentar el estado original: respalde el archivo de ajustes antes de cualquier cambio y registre la posición de cada conmutador de prueba para devolverlos igual.
Cómo interpretar los resultados
Cada valor medido se compara con el ajuste y con la tolerancia que publica el fabricante del relé, tanto en arranque como en tiempo. Una desviación dentro de tolerancia es normal; una desviación grande o inconsistente entre fases indica un problema de entrada, de ajuste o, en electromecánicos, de calibración. En campo, muchos de los errores más comunes no son de hardware, sino de configuración: un dial distinto al del estudio, una relación de TC mal capturada en el relé o una función habilitada que nadie recuerda haber activado.
El informe debe incluir los ajustes probados, los valores teóricos y medidos, el equipo de prueba utilizado con su estado de calibración y la prueba funcional del disparo al interruptor. Esa última es la más importante: un relé perfecto no sirve si su orden de disparo no llega a la bobina.
Preguntas frecuentes
¿Hay que probar un relé después de cambiar sus ajustes?
Sí. Cualquier cambio de ajustes, de firmware o de cableado debería ir seguido de una verificación de las funciones afectadas y del disparo.
¿La prueba requiere desenergizar la subestación?
No siempre. Con bloques de prueba y una buena planeación, muchas pruebas por inyección secundaria pueden hacerse con el equipo primario en servicio, aunque la prueba funcional de disparo al interruptor normalmente necesita una ventana de mantenimiento.
Cómo le ayuda CreativeIT
En CreativeIT Group, en Monterrey, realizamos servicios de medición y pruebas de relés en subestaciones como parte de nuestros servicios eléctricos, que incluyen también las pruebas a transformadores. Si su equipo prefiere hacer las pruebas por su cuenta, ofrecemos el alquiler de un probador de relés de seis fases. Contáctenos al (81) 4777 6921 o en info@creativeit.mx para planear la prueba de sus protecciones.
