Ventajas de los relés de protección estáticos respecto a los electromagnéticos

La fiabilidad de las protecciones es un factor esencial en la seguridad y disponibilidad de la energía en una instalación eléctrica.

Los fabricantes de aparatos de protección persiguen, durante el diseño y la fabricación, un doble objetivo:

•  estar seguros del disparo   »  seguridad,
• que no se produzcan disparos intempestivos    »  disponibilidad.

Este objetivo se consigue actualmente con tecnología digital, porque:

•  después de haber efectuado, en diseño y en fabricación, numerosas pruebas de compatibilidad electromagnética, pueden funcionar en ambientes severos;
• una vez instalados:

1.  en prestaciones, efectúan el autocontrol (es decir, la función de «perro de guardia»),
2. durante un defecto, efectúan un autodiagnóstico que indica la causa y además, disminuye el tiempo de no disponibilidad.

Sin embargo, sea cual sea el tipo de protección, el objetivo global no se puede alcanzar, más que si:

• los captadores son de buena calidad,
• la alimentación auxiliar es fiable,
• la puesta en funcionamiento se hace correctamente y los ajustes están bien hechos.

Las técnicas de protección son numerosas y variadas y conviene conocerlas bien antes de hacer una elección. En cambio, sus tecnologías han evolucionado de la siguiente forma:

•  relé electromecánico monofuncional,
• relé electrónico analógico monofuncional,
• conjunto electrónico analógico (rack) con varias funciones. Este tipo «de unidad de protección» necesita muy poca energía para los captadores, disponiendo de un relé de alarma y de disparo precableado de fábrica.
• unidad digital multifunción, que utiliza microprocesadores

La multifuncionalidad agrupa:

• las funciones de protección,
• la medida y los contadores,
• los automatismos locales,
• el autodiagnóstico,
• la visualización y tratamiento de alarmas,
• la comunicación.

Estas unidades «inteligentes», imposibles con los relés electromagnéticos,  pueden, por simple modificación de sus parámetros, realizable por un electricista, asumir varias de estas funciones.

La comunicación con los sistemas de gestión de red les permite en todo instante:

•  conocer los datos eléctricos,
• conocer los defectos y sucesos en su orden cronológico,
• conocer la posición de los interruptores automáticos y de otros órganos de maniobra,
• saber si todo funciona bien (perro de guardia),
• efectuar las maniobras de explotación,
• analizar las numerosas medidas necesarias para una explotación más eficaz,
• conducir del mejor modo posible la red gracias a un cuadro de mandos completo y amigable.

Las consecuencias directas de esta evolución, son la mejora en la seguridad y en la disponibilidad de la energía, así como una mayor eficacia y facilidad de mantenimiento

Según lo indicado anteriormente, para detectar la magnitud controlada, los relés electrónicos, sólo necesitan una potencia despreciable, que se cifra en mVA e incluso en μVA, lo cual les da unas características de linealidad, de tiempo de puesta en marcha, mucho mejores que los de los relés electromagnéticos.

Estas características aportan a los relés estáticos las propiedades:

• de funcionar en el caso de un cortocircuito fase-fase, aunque se saturen los transformadores de corriente,
• de hacer que los captadores funcionen en las condiciones ideales, a saber:

1.  en vacío los transformadores de tensión (TT),
2. en cortocircuito los transformadores de corriente (TC), lo que tiene la ventaja de remontar el punto de saturación C, muy por encima del factor límite de precisión (FLP).

En efecto, la igualdad:

CP = Cn · Pn     (1)

siendo:

Cn: factor límite de precisión correspondiente a Pn, con la intensidad nominal,

Pn: potencia nominal con la corriente nominal,

C: coeficiente límite de precisión para una potencia P, con la corriente nominal, que indica que el coeficiente límite de precisión es inversamente proporcional a la potencia suministrada a la carga.

La fuerza electromotriz en el secundario es de la forma:

dónde: n₂ Φ es el flujo concatenado total por el secundario.

En los dos casos que siguen consideramos el mismo valor para n₂ Φ, para el límite de linealidad.

•  el transformador tiene su carga nominal Z_2n y, con esta carga, cede una corriente I₂:

• el transformador tiene una carga cualquiera Z₂ y, con esta carga, cede una corriente I₂:

(2) y (3) demuestran la igualdad anterior:

CP = Cn · Pn       (1)

En rigor debería considerarse la potencia eléctrica P = e · I₂; Z incluye la resistencia interna del secundario del transformador, la cual no puede ser despreciada cuando la impedancia de carga es muy pequeña.

La ausencia de engrase y de corrosiones en los pivotes y la ausencia de resortes antagonistas, son otros tantos factores que favorecen una fiabilidad y una precisión superiores.

Por otra parte, los choques mecánicos (no destructivos) no provocan funcionamientos intempestivos (por ejemplo: insensibilidad al cierre de puertas).

Por último, el relé estático es, por lo general, económico, pues utiliza componentes no específicos contrariamente a las piezas mecánicas de los relés electromagnéticos.

FUENTES:

Schneider Electric: Protección de las máquinas y de las redes industriales de AT (Pierre ROCCIA)

Schneider Electric: Protección de redes de AT industriales y terciarias (André SASTRE)