Funcionamiento del relé de sobrecorriente direccional

Protegiendo una sección de línea específica, no todo el bus

Un relé de sobrecorriente direccional (67) combina un elemento de sobrecorriente estándar (50/51) con una unidad direccional que distingue la corriente de falla hacia adelante (zona protegida) de la hacia atrás (fuera de la zona).

Elementos principales

• Entrada de corriente: Secundario de CT (típicamente 1 A o 5 A).
• Entrada de voltaje (polarización): Secundario de VT (fase-fase o fase-tierra) que proporciona el fasor de referencia.
• Elemento direccional: Calcula el par/ángulo de fase entre la corriente de operación y el voltaje de polarización. Opera solo cuando el ángulo cae dentro de ±90° (o sector ajustable) de la dirección adelante.
• Elemento de sobrecorriente: Tiempo definido o tiempo inverso (curvas IEC/IEEE).
• Salida: Contacto de disparo al interruptor.

Principio de operación (Ejemplo de falla de fase)

1. Carga normal: La corriente fluye hacia adelante; el ángulo entre I y V_pol ≈ ángulo de carga (0–30° de retardo) → la unidad direccional es permisiva pero el sobrecorriente no se activa.
2. Falla adelante: La magnitud de I ↑, el ángulo se desplaza hacia −90° (falla inductiva) → ambos elementos se satisfacen → disparo.
3. Falla hacia atrás: La magnitud de I ↑ pero el ángulo ≈ +90° a +180° → la unidad direccional bloquea → no hay disparo (el relé de respaldo aguas abajo limpia).

Opciones de voltaje de polarización

• Fase-fase (V_ab, V_bc, V_ca): Estándar para relés de fase; conexión de 90° (cuadratura) da par máximo en PF unidad.
• Fase-tierra (V_a, V_b, V_c): Usado para direccional de tierra (67N); el voltaje de secuencia cero (3V₀) a menudo se prefiere para estabilidad.
• Secuencia negativa (V₂): No afectado por carga, bueno para condiciones de alimentación débil.

Aplicaciones clave

• Alimentadores paralelos / anillos principales — aislar el segmento con falla.
• Lado alto del transformador — evitar disparo por fallas en el lado BT.
• Protección de generadores — coordinación de potencia inversa / pérdida de excitación.
• Estaciones de conversión HVDC — protección de filtro CA.

Implementación moderna

Los relés numéricos (IEC 61850) calculan la dirección mediante fasores basados en DFT, ofrecen ángulos característicos programables, múltiples fuentes de polarización y curvas de coordinación integradas—todo en una terminal.