Calculadora de ajustes de relés de sobrecorriente – IEEE, IEC

La protección de sistemas eléctricos depende de ajustes precisos en los relés de sobrecorriente según normas IEEE e IEC.
El cálculo de estos ajustes es esencial para garantizar la selectividad, sensibilidad y confiabilidad en la protección eléctrica.

Calculadora con inteligencia artificial (IA) – Calculadora de ajustes de relés de sobrecorriente – IEEE, IEC

• Calcular el tiempo de disparo para un relé IEC con curva estándar, corriente de falla de 800 A y ajuste de 2.
• Determinar el ajuste de pickup para un relé IEEE con corriente nominal de 400 A y factor de seguridad de 1.2.
• Obtener el tiempo de operación para un relé de sobrecorriente con curva inversa muy pronunciada IEC y corriente de 1200 A.
• Calcular el ajuste de tiempo para coordinación entre dos relés IEEE con corrientes de 600 A y 900 A respectivamente.

Tablas de valores comunes para la Calculadora de ajustes de relés de sobrecorriente – IEEE, IEC

En la tabla anterior se presentan los valores más utilizados en la industria para el ajuste de relés de sobrecorriente bajo las normativas IEEE e IEC. Estos valores son referencia para la configuración inicial y la coordinación de protecciones.

Fórmulas para la Calculadora de ajustes de relés de sobrecorriente – IEEE, IEC

El cálculo de los ajustes de relés de sobrecorriente se basa en fórmulas normalizadas por las normas IEC 60255 e IEEE C37.112. A continuación, se presentan las fórmulas principales y la explicación detallada de cada variable involucrada.

Fórmula IEC 60255 para relés de sobrecorriente de tiempo inverso

• t: Tiempo de operación del relé (segundos).
• TMS: Time Multiplier Setting (Ajuste de multiplicador de tiempo), valor típico: 0.05 a 1.0.
• A: Constante de la curva (depende del tipo de curva IEC, ver tabla siguiente).
• I: Corriente medida por el relé (amperios).
• Is: Corriente de pickup o ajuste de disparo (amperios).
• P: Exponente de la curva (depende del tipo de curva IEC, ver tabla siguiente).

La selección de la curva depende de la aplicación y la coordinación con otros dispositivos de protección aguas arriba y aguas abajo.

Fórmula IEEE C37.112 para relés de sobrecorriente de tiempo inverso

• t: Tiempo de operación del relé (segundos).
• TD: Time Dial (Ajuste de tiempo), valor típico: 0.1 a 10.
• K: Constante de la curva (ver tabla siguiente).
• I: Corriente medida por el relé (amperios).
• Is: Corriente de pickup o ajuste de disparo (amperios).
• P: Exponente de la curva (ver tabla siguiente).

La fórmula IEEE es similar a la IEC, pero utiliza diferentes constantes y exponentes según la curva seleccionada.

Fórmula para el ajuste de pickup (corriente de disparo)

• Is: Corriente de pickup (amperios).
• I_FL: Corriente de carga plena del circuito protegido (amperios).
• SF: Factor de seguridad (típicamente entre 1.1 y 1.3).

El ajuste de pickup debe ser superior a la corriente máxima de carga, pero inferior a la corriente mínima de falla.

Fórmula para el ajuste de tiempo definido (Definite Time)

• t: Tiempo de operación del relé (segundos).
• T_set: Tiempo definido de disparo (segundos), valor típico: 0.1 a 3.0 s.

Este ajuste se utiliza cuando se requiere un tiempo de operación fijo, independientemente de la magnitud de la sobrecorriente.

Ejemplos del mundo real sobre la Calculadora de ajustes de relés de sobrecorriente – IEEE, IEC

Ejemplo 1: Ajuste de relé IEC con curva inversa estándar

Supongamos un alimentador con una corriente nominal de 200 A. Se requiere ajustar un relé de sobrecorriente bajo la norma IEC 60255, utilizando una curva inversa estándar. La corriente de pickup se selecciona en 240 A (20% por encima de la nominal) y el TMS en 0.2. Se presenta una falla con una corriente de 800 A.

• Corriente de pickup (Is): 240 A
• Corriente de falla (I): 800 A
• TMS: 0.2
• Curva: Inversa estándar (A = 0.14, P = 0.02)

Aplicando la fórmula:

Calculando el exponente:

• 800 / 240 = 3.333
• 3.333^0.02 ≈ 1.025
• 1.025 – 1 = 0.025

Ahora:

• 0.14 / 0.025 = 5.6
• t = 0.2 × 5.6 = 1.12 s

El relé operará en aproximadamente 1.12 segundos ante una falla de 800 A.

Ejemplo 2: Ajuste de relé IEEE con curva moderadamente inversa

En una subestación industrial, se requiere coordinar un relé de sobrecorriente bajo la norma IEEE C37.112. La corriente nominal es de 400 A, el ajuste de pickup se fija en 480 A (20% por encima), el Time Dial (TD) en 0.4 y se presenta una falla de 1200 A. Se utiliza la curva moderadamente inversa (K = 0.0515, P = 0.02).

• Corriente de pickup (Is): 480 A
• Corriente de falla (I): 1200 A
• TD: 0.4
• Curva: Moderadamente inversa (K = 0.0515, P = 0.02)

Aplicando la fórmula:

Calculando el exponente:

• 1200 / 480 = 2.5
• 2.5^0.02 ≈ 1.018
• 1.018 – 1 = 0.018

Ahora:

• 0.0515 / 0.018 ≈ 2.86
• t = 0.4 × 2.86 ≈ 1.14 s

El relé operará en aproximadamente 1.14 segundos ante una falla de 1200 A.

Consideraciones adicionales y mejores prácticas

• La selección del ajuste de pickup debe evitar disparos por sobrecargas temporales o arranques de motores.
• El ajuste de tiempo debe garantizar la coordinación con otros dispositivos de protección aguas arriba y aguas abajo.
• Las curvas de tiempo inverso permiten una mejor selectividad y discriminación en sistemas con múltiples niveles de protección.
• Es recomendable validar los ajustes mediante estudios de coordinación de protecciones y simulaciones.
• La revisión periódica de los ajustes es fundamental ante cambios en la configuración del sistema eléctrico.

Para profundizar en la teoría y aplicación de los relés de sobrecorriente, se recomienda consultar las siguientes fuentes de autoridad:

• IEEE C37.112 Standard
• IEC 60255 Standard
• Electrical Engineering Portal – Overcurrent Relays

La correcta aplicación de la calculadora de ajustes de relés de sobrecorriente – IEEE, IEC es clave para la protección efectiva y segura de los sistemas eléctricos modernos.