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Los fabricantes de relés de protección que prestan servicio a las instalaciones de conmutación de media tensión y de servicios públicos deben ofrecer una experiencia demostrada en detección de fallos, protocolos de comunicación e integración en la red. Esta guía evalúa a los principales fabricantes y proporciona una lista de comprobación estructurada para los equipos de compras que especifican relés en el rango de 3,3 kV a 36 kV.
Un relé de protección funciona como el núcleo de toma de decisiones de cada conjunto de aparamenta de MT. Cuando un alimentador de distribución de 15 kV experimenta una falta de fase a tierra, el relé debe detectar la corriente anormal, aplicar la lógica de coordinación tiempo-corriente y emitir una orden de disparo, todo ello en un plazo de 20-40 milisegundos. Esta secuencia se completa antes de que la mayoría de los operadores noten que las luces parpadean.
Los contactos de salida del relé excitan la bobina de disparo del disyuntor de vacío, liberando la energía almacenada en el mecanismo de funcionamiento. El tiempo de funcionamiento combinado del relé (normalmente 15-30 ms para elementos instantáneos) más el tiempo de apertura mecánica del VCB (25-60 ms) determina la duración total de despeje de la falta. Cada milisegundo es importante: la energía del arco aumenta con el cuadrado de la corriente de falta multiplicado por el tiempo.
Los modernos relés numéricos han desplazado a sus predecesores electromecánicos en 90% de las nuevas instalaciones. Estos dispositivos basados en microprocesadores integran múltiples funciones de protección, interfaces de comunicación y registro de perturbaciones en una única plataforma. La transición actual del mercado se centra en la adopción de IEC 61850: los fabricantes que invirtieron pronto ofrecen ahora implementaciones maduras, mientras que otros han adaptado el protocolo al hardware heredado con mayor o menor éxito.
Según la norma IEC 60255-151, los relés de protección deben mantener una precisión de temporización de ±2,5% o ±10 ms (lo que sea mayor) para garantizar una coordinación predecible entre los dispositivos aguas arriba y aguas abajo. Esta norma establece la referencia con la que deben evaluarse los productos de todos los fabricantes.
Elegir al fabricante equivocado introduce riesgos que van más allá del incumplimiento de las especificaciones: puntos ciegos de protección por implementaciones inadecuadas de algoritmos, disparos molestos por una inmunidad al ruido deficiente, fallos de integración que impiden la conectividad SCADA e interrupción del ciclo de vida cuando no se dispone de piezas de repuesto. El relé representa 3-8% del coste total de la aparamenta, pero influye en 100% de la fiabilidad del sistema de protección.
[Perspectiva experta: Observaciones sobre la implementación en el terreno]
El mercado de relés de protección se divide en OEM globales con carteras completas y especialistas regionales que dan servicio a aplicaciones o geografías específicas.
Nivel 1 - OEM mundiales
Siemens (SIPROTEC 5) ofrece una arquitectura modular que admite configuraciones desde una simple sobrecorriente hasta complejos esquemas diferenciales de barras colectoras. La compatibilidad nativa con IEC 61850 Edición 2.1 con latencias GOOSE inferiores a 4 ms se adapta a las aplicaciones de bus de proceso. La experiencia sobre el terreno confirma un rendimiento sólido en entornos industriales difíciles, aunque el esfuerzo de ingeniería inicial para configuraciones complejas supera al de algunos competidores.
ABB (Relion 615/620/630) cubre la protección de alimentadores, transformadores y motores con un diseño coherente de interfaz hombre-máquina. La herramienta Platform Engineering Tool agiliza la configuración de IEC 61850, y la base instalada de ABB en aplicaciones de servicios públicos proporciona amplios proyectos de referencia. El REF615 se ha convertido en un estándar de facto en muchas especificaciones de servicios públicos.
Schneider Electric (Easergy P3/P5) se dirige a la gama de 1-52 kV con unas dimensiones compactas adecuadas para aplicaciones de reequipamiento. La integración con la plataforma EcoStruxure resulta atractiva para los operadores que buscan una arquitectura SCADA/de protección unificada. Las funciones de ciberseguridad cumplen los requisitos de la norma IEC 62351.
GE Grid Solutions (Multilin Serie 8) mantiene una fuerte presencia en las empresas de servicios públicos norteamericanas. La plataforma de relés universales ofrece una flexibilidad excepcional para esquemas de protección complejos, y la integración de la medición de sincrofasores posiciona a estos relés para aplicaciones de protección de área amplia.
SEL (Laboratorios de Ingeniería Schweitzer) domina los mercados norteamericanos de servicios públicos e industriales con relés diseñados para ofrecer una fiabilidad extrema. El enfoque conservador de SEL con respecto a los nuevos protocolos significa que las implementaciones de IEC 61850 llegaron más tarde que las de la competencia, pero con una validación exhaustiva. El relé de alimentación SEL-751 y el diferencial de transformador SEL-487E demuestran su enfoque en la seguridad y fiabilidad de la protección.
Nivel 2 - Especialistas regionales
Basler Eléctrico da servicio a aplicaciones industriales y de pequeños servicios públicos con una configuración sencilla y un precio competitivo. El relé de sobreintensidad BE1-851 proporciona funciones esenciales sin sobrecarga de complejidad.
Beckwith Electric se especializa en la protección de generadores y transformadores. El relé de transformador M-3425A ofrece una completa protección diferencial, térmica y contra sobrecorriente, especialmente potente en la interconexión de generación distribuida.
Ashida Electronics (India) suministra relés numéricos en Asia y África a precios 30-50% inferiores a los de los fabricantes de primer nivel. La calidad ha mejorado significativamente desde 2018, aunque la profundidad de la red de servicio global sigue siendo limitada.
NR Electric (China) se ha expandido más allá de los mercados chinos con ofertas competitivas, sobre todo en HVDC y protección FACTS. La adopción por los servicios públicos fuera de Asia exige evaluar los compromisos de apoyo a largo plazo.
| Fabricante | Edición IEC 61850 | GOOSE Latencia | Bus de proceso | Ciberseguridad | Precio Posición |
|---|---|---|---|---|---|
| Siemens SIPROTEC 5 | Ed. 2.1 | < 4 ms | Completo | Alto | Premium |
| ABB Relion | Ed. 2 | < 4 ms | Completo | Alto | Premium |
| SEL | Ed. 2 | < 5 ms | Limitado | Muy alta | Media-alta |
| Schneider Easergy | Ed. 2 | < 5 ms | Serie P5 | Alto | Media-alta |
| GE Multilin 8 | Ed. 2 | < 4 ms | Completo | Alto | Premium |
| Basler BE1 | Ed. 1 | < 8 ms | No | Moderado | Medio |
| Ashida Aegis | Ed. 2 | < 6 ms | No | Moderado | Presupuesto |
La profundidad del protocolo de comunicación varía drásticamente de un fabricante a otro. Las instalaciones que implementan relés compatibles con IEC 61850 demuestran mejoras cuantificables en la velocidad de aislamiento de fallos, ya que la mensajería GOOSE entre pares reduce los tiempos de enclavamiento de zonas de 100-150 ms a menos de 4 ms en comparación con los esquemas cableados.
Para las instalaciones que aún utilizan DNP3 o Modbus, compruebe que las variantes de protocolo requeridas (DNP3 Secure Authentication, Modbus TCP) son compatibles sin módulos de hardware adicionales.
Al especificar relés de protección para conjuntos de disyuntores de vacío, verifique la compatibilidad de la bobina de disparo. Las bobinas de disparo de los disyuntores de vacío suelen requerir entre 2 y 5 A a 24-220 V CC sostenidos durante 50-100 ms. Los contactos de salida del relé deben superar estas demandas con el margen adecuado. Los contactos de salida del relé deben superar estas demandas con el margen adecuado. Para obtener información detallada sobre las especificaciones de los VCB, consulte el documento principios de funcionamiento del disyuntor de vacío que complementan la selección del relé de protección.
[Expert Insight: Commissioning Realities]
Los relés de protección instalados en aparamenta exterior o en entornos industriales se enfrentan a condiciones mucho más duras que las salas de relés climatizadas.
Los relés estándar de calidad comercial funcionan entre -20 °C y +55 °C. Las variantes para entornos severos van de -40°C a +70°C, pero su precio es 15-25% superior. La tolerancia a la humedad, 95% HR sin condensación, es adecuada para la mayoría de las instalaciones, aunque los entornos tropicales pueden requerir un revestimiento de conformación en las placas de circuito impreso internas.
Las clasificaciones de vibración según IEC 60255-21-1 se dividen en clases: La clase 2 (0,5 g, 10-150 Hz) es adecuada para la mayoría de las aplicaciones de conmutación, mientras que las zonas sísmicas requieren la certificación de clase 3. La inmunidad EMC según IEC 60255-26 Nivel 4 representa el mínimo para proximidad de MT: los valores más bajos invitan a operaciones molestas debido a transitorios de conmutación.
La interfaz relé-interruptor determina la eficacia del esquema de protección. Los relés modernos ofrecen supervisión directa de la bobina de disparo para detectar bobinas abiertas o en cortocircuito antes de que un fallo exija la operación. Las funciones de supervisión de cierre verifican el estado de preparado del interruptor, la comprobación de sincronismo para fuentes paralelas y la lógica antibombeo, eliminando los relés de interposición externos.
La coordinación de la detección del arco alcanza tiempos de disparo inferiores al ciclo cuando se implementa correctamente. Los sensores sensibles a la luz responden en menos de 2,5 ms; combinado con el tiempo de funcionamiento del relé y el tiempo de apertura del VCB, la duración total del arco se mantiene por debajo de 100 ms en sistemas correctamente coordinados. Verifique la compatibilidad del relé con los fabricantes de sensores de arco eléctrico durante la especificación.
Comprensión fabricante de interruptores de vacío Las ofertas ayudan a especificar los márgenes de temporización del relé adecuados para mecanismos de funcionamiento VCB específicos.
La mayoría de las empresas de servicios públicos adoptan enfoques híbridos que equilibran las ventajas de la normalización con la dinámica competitiva.
Los entornos de configuración unificados reducen los gastos generales de ingeniería. Una plataforma de relés estandarizada significa un programa de formación, un inventario de piezas de repuesto y un sistema de gestión de firmware. La responsabilidad del soporte sigue siendo inequívoca cuando surgen problemas.
La licitación competitiva mantiene la disciplina de precios. Los proveedores especializados, como Beckwith para la protección de transformadores o SEL para aplicaciones de generadores, ofrecen una profundidad de la que pueden carecer las carteras generalistas. La resistencia de la cadena de suministro mejora cuando existen múltiples fuentes cualificadas.
Estandarizar aplicaciones de gran volumen: la protección de alimentadores representa entre 60 y 70% de cantidad de relés en subestaciones típicas. Permitir proveedores especializados para aplicaciones complejas en las que una experiencia única justifique la complejidad de la integración. Establecer especificaciones de interfaz claras al mezclar plataformas.
Las instalaciones industriales con personal de ingeniería de protección limitado son las que más se benefician de la estandarización de un único proveedor. Los gastos generales de ingeniería que supone mantener la competencia en varias herramientas de configuración de relés a menudo superan el ahorro que supone la licitación competitiva.
Para una especificación completa de la aparamenta, incluidos los dispositivos de protección y los equipos primarios, el fabricante de componentes de conmutación proporciona el contexto de contratación pertinente.
Los conjuntos XBRELE VCB se adaptan a las principales plataformas de relés de protección, incluidas las series Siemens SIPROTEC, ABB Relion, SEL y Schneider Easergy. Las disposiciones de montaje prediseñadas admiten configuraciones estándar de bastidor y panel de 19 pulgadas sin modificaciones sobre el terreno.
La temporización del relé de protección se coordina con los mecanismos de funcionamiento del VCB XBRELE durante la verificación en fábrica. El tiempo total de despeje de la falta -tiempo de funcionamiento del relé más tiempo de apertura del VCB- se verifica por debajo de 100 ms para las configuraciones estándar. Integración de detección de relámpago de arco disponible para aplicaciones que requieren protección subciclo.
Póngase en contacto con el equipo técnico de XBRELE para analizar los requisitos de integración del relé de protección para las especificaciones de su disyuntor de vacío.
Referencia externa: IEC 62271-106 - Norma IEC 62271-106 para contactores de CA
R: Los relés numéricos suelen alcanzar los 20-25 años de servicio operativo, y los fabricantes garantizan la disponibilidad de piezas de repuesto durante 15 años como mínimo; la vida útil real depende de las condiciones ambientales y de la continuación del soporte de firmware.
R: La norma IEC 61850 permite la interoperabilidad entre varios proveedores gracias a la mensajería GOOSE normalizada, aunque las pruebas de interoperabilidad durante la puesta en servicio siguen siendo esenciales porque existen variaciones de implementación entre fabricantes y generaciones de productos.
R: La práctica del sector recomienda la revisión anual del registro de autocomprobación y la inspección visual, con pruebas de inyección exhaustivas cada 4-6 años en función de la criticidad y la exposición medioambiental.
R: La protección estándar de los alimentadores de MT requiere las funciones 50/51 (sobreintensidad de fase), 50N/51N (falta a tierra) y, a menudo, 67/67N (sobreintensidad direccional); los alimentadores de transformadores suelen añadir las funciones 87 (diferencial) y 49 (térmica).
R: GOOSE proporciona señalización peer-to-peer basada en Ethernet con latencias inferiores a 4-5 ms, mientras que los circuitos cableados utilizan el cierre físico por contacto; las aplicaciones críticas suelen implementar ambos métodos por redundancia.
R: Las empresas de servicios públicos deben verificar el cumplimiento de las normas de autenticación IEEE 1686 e IEC 62351, la implementación del control de acceso basado en funciones, las opciones de comunicación cifrada y las capacidades de registro de eventos de seguridad antes de la aprobación de la adquisición.
R: Las instalaciones en exteriores suelen requerir un rango de temperatura ampliado (de -40 °C a +70 °C), una clasificación de vibraciones IEC 60255-21-1 Clase 2 o superior y opciones de revestimiento conformado para la protección contra la humedad en climas tropicales.
