Este documento describe los tipos básicos de protecciones eléctricas, incluyendo fusibles, interruptores y reles de protección. Explica que las protecciones eléctricas protegen los sistemas eléctricos de daños causados por fallas asegurando una operación confiable y segura. También resume los tipos comunes de protecciones utilizadas para generadores, incluyendo protección de falla en el estator, falla a tierra, motorización y sobrevoltaje; y para transformadores, incluyendo protección diferencial y sobrecorriente.

1. Universidad Don Bosco
Maestría en gestión de energías renovables
Protecciones electricas
Luis Alonso Aguirre López
laaguirre79@gmail.com
26 de Abril de 2016

2. Protecciones Eléctricas
Introducción
• Las protecciones eléctricas son una parte muy
importante de los sistemas eléctricos
(Generadores, distribuidores, grandes industrias)
• Aseguran una operación confiable y segura del
sistema y protegen los equipos principales de
daños serios causados por fallas.
• Se dividen en 2 grupos, Protecciones mecánicas y
protecciones eléctricas.
• Los tres equipos de protección primaria usados
para aislar fallas son fusibles, interruptores y reles
de protección.

3. Protecciones Eléctricas
Fusibles
• Es un dispositivo de protección de sobrecorriente con
una parte fusible de apertura de circuito que se calienta y
se rompe por el paso de una sobrecorriente a través de el
(The Authoritative Dictionary of IEEE Standards).
• Un fusible es un elemento que sensa e interrumpe, pero
no es un dispositivo de conmutación.
• Se conecta en serie con el circuito y responde al efecto
térmico producido por el flujo de corriente a través de el.
• No es un elemento reutilizable pues su elemento fusible
se consume en el proceso de interrumpir el flujo de
corriente.

4. Protecciones Eléctricas
Fusibles

5. Protecciones Eléctricas
Interruptor
• Es un dispositivo de interrupción y
conmutación que requiere un elemento de
sobre corriente (u otros) para completar la
función de protección.
• Para interruptores de medio voltaje o
superiores, los dispositivos sensores son CT ,
VT y relés de protección.
• Para interruptores de bajo voltaje (molded
case circuit breakers), el elemento sensor es
parte integral del interruptor.

6. Protecciones Eléctricas
Interruptor

7. Protecciones Eléctricas
Relés de protección
• Dispositivos eléctricos diseñados para responder a ciertas
condiciones de entrada y, después de alcanzar dichas
condiciones, realizar operaciones o cambios abruptos en
circuitos de control (IEEE Std C37.90)
• Inicialmente eran electromecánicos, lo que requería un relé
por cada función de protección.

8. Protecciones Eléctricas
Reles de protección
• Ventajas de relés de protección multifunción micro
procesados:
• Menores tiempos de operación
• Mas funciones de protección por equipos
• Realizan actividades adicionales (Comunicación, HMI, medición,
almacenamiento de datos, control)
• Múltiples entradas y salidas (CT, PT, DI, DO, AI, AO, RTD, etc)

9. Protecciones Eléctricas
Funciones de protección
• Un numero de función del dispositivo, con
un prefijo y un sufijo apropiado, es utilizado
para identificar cada dispositivo instalado en
sistemas eléctricos (IEEE Std. 37.2-1996).
• Estos números son usados en dibujos,
diagramas, libros, publicaciones y
especificaciones.
• Incluye funciones de protección y otros
dispositivos.

10. Protecciones Eléctricas
Protección de generadores
• El generador es uno de los equipos mas caros de los
sistemas eléctricos.
• Debido a eso, requiere un sistema de protecciones
que identifique y limpie las fallas a tiempo.
• Es uno de los elementos mas complejos de un
sistema eléctrico, por lo tanto utiliza funciones de
protección complejas.
• Nos limitaremos a algunas de ellas debido a su
complejidad.

11. Protecciones Eléctricas
Protección de generadores
• Protección de falla en el estator (87G): Se usa como
protección primaria, la suma de las corrientes a través del
generador deben ser cero.
• Falla a tierra (50/51GN): Protección de sobre corriente
instantánea y sobre corriente de tiempo inverso. Detectan
sobre corriente sin importar la dirección
• Motorización (32): La motorización de un generador (potencia
inversa), ocurre cuando el suministro de energía de la turbina
es cortado y el generador esta aun en línea. Al ocurrir el
generador funcionara como un motor.
• Energización inadvertida (67): causada por errores operativos,
falla de interruptores, mientras el generador esta fuera de
línea. Se utiliza, entre otras, un relé de sobre corriente
direccional.

12. Protecciones Eléctricas
Protección de generadores
• Sobrevoltaje (59): Cuando se tienen sobre voltajes en las
terminales del generador que sobrepasan los limites
permisivos.
• Frecuencias anormales(81 O/U): Los generadores y las
turbinas tienen un limite de sobre y baja frecuencia de
operación que pueden tolerar (resonancia puede dañar
la turbina). Protección primaria es provista por el
gobernador, protección de respaldo por un relé.
• Corrientes desbalanceadas (46): Corrientes
desbalanceadas en el generador producen corrientes de
secuencia negativa que inducen corrientes en otras
partes del generador, provocando sobrecalentamiento
peligroso en corto tiempo.

14. Protecciones Eléctricas
Protección de transformadores
• El transformador principal es también un equipo caro e
importante en sistemas eléctricos.
• La conexión mas utilizada es estrella aterrizada-delta.
• Protección diferencial (87T): protege contra fallas
internas de los devanados del transformador.
• Sobrecorriente (50/51): Protege contra fallas internas del
transformador y contra fallas externas respectivamente.
• Falla a tierra (51G): Para sistemas aterrizados se utiliza un
relé de falla a tierra en el neutro del transformador.

16. • Referencias: Enfocarse básicamente en la
presentación para estudiar y puntualmente apoyarse
con “Main considerations in the protection system
design for a geothermal power plant” y con “Tutorial
IEEE de protección de generadores sincrónicos”