¿Qué son los Relés de Sobreintensidad?
Los relés de sobreintensidad son dispositivos mecánicos que detectan sobrecorrientes en la red eléctrica.
En los sistemas eléctricos propiedad de compañías eléctricas, por ejemplo, el valor admisible de la corriente de transmisión viene determinado por la capacidad del generador y el grosor de las líneas de transmisión y distribución. Si se supera el valor de corriente permitido, la línea de transmisión o el generador generan una gran cantidad de calor Joule y existe el riesgo de que se quemen.
Para evitar este tipo de accidentes, es posible detectar cuándo la corriente que circula por el relé de sobreintensidad supera el valor umbral. Los relés de sobreintensidad se numeran 51 en el número de instrumento de control y se marcan 51 en los planos de circuitos eléctricos, etc.
Usos de los Relés de Sobreintensidad
Los relés de sobreintensidad se emplean casi siempre en equipos que manejan energía a alta tensión o por encima de ella. Esto se debe a que existe el riesgo de que se produzcan accidentes de desbordamiento aguas arriba del sistema cuando se omiten los relés de sobreintensidad.
Las compañías eléctricas y otras empresas de transmisión y distribución instalan un relé de sobreintensidad cada vez que se utiliza un disyuntor para separar un sistema de otro. Las instalaciones de demanda, como edificios, centros comerciales y fábricas, también instalan relés de sobreintensidad en la mayoría de los casos en los que tienen instalaciones receptoras de energía de alta tensión.
El uso de los relés de sobreintensidad en instalaciones receptoras de baja tensión es extremadamente raro y puede sustituirse por el cableado de interruptores automáticos con protección de sobreintensidad.
Principio de los Relés de Sobreintensidad
Los relés de sobreintensidad detectan las sobreintensidades mediante transformadores de corriente de medida.
En el sistema de distribución se utilizan corrientes elevadas de varios cientos de A o más y tensiones elevadas. Si el relé de sobreintensidad recibe directamente estas enormes corrientes de alta tensión, es necesario dotar al relé de una elevada rigidez dieléctrica y corriente admisible, lo cual es extremadamente antieconómico. Por lo tanto, el valor de la corriente se detecta generalmente proporcionando al instrumento una corriente reducida por un transformador de corriente de instrumento.
Los transformadores de corriente de medida, también conocidos como TC (inglés: current transfer), son dispositivos utilizados para la transformación y el aislamiento de la corriente. Consisten en un conductor que se enrolla alrededor de un circuito de cableado de alta tensión, y alrededor del conductor se enrolla alambre de cobre. Cuantas más vueltas de hilo de cobre se utilicen, menor puede ser el valor de la corriente. Un TC típico reduce la corriente de subida a 0-1 A o 0-5 A, que recibe el Relé de Sobreintensidad.
Los relés de sobreintensidad reciben el valor de corriente reducido y envían una señal a un nivel superior si supera un determinado valor umbral. Básicamente, los relés están disponibles en conjuntos con disyuntores de alta tensión o disyuntores especiales de alta tensión. En la mayoría de los casos, el disyuntor se utiliza para interrumpir el suministro eléctrico en el momento en que se detecta una sobrecorriente.
Estructura de los Relés de Sobreintensidad
1. Tipo Estático
Este tipo interrumpe bajo el control de un circuito electrónico y actualmente es el tipo mayoritario. Algunos tipos no requieren una fuente de alimentación de control, y también existen tipos estacionarios con curvas características similares a las de los tipos inductivos.
2. Tipo de Disco de Inducción
Funciona por la interacción de las corrientes parásitas generadas en el núcleo de hierro y el disco, que crean un campo magnético en movimiento. Muchos relés de protección solían ser del tipo de disco de inducción, pero ahora se están convirtiendo al tipo estacionario.
Esto se debe a que el disco gira por resorte y fuerza electromagnética, y los errores se producen no sólo por efectos internos como el envejecimiento del resorte, sino también por efectos externos como la inclinación, la temperatura y las vibraciones. Los tipos de discos de inducción se clasifican como de transformador o de trampa para osos.
Tipos de Relés de Sobreintensidad
Los relés de sobreintensidad se dividen en tres tipos: tipo de disparo por corriente, tipo de disparo por tensión y tipo de disparo por condensador.
1. Tipo de Disparo por Corriente
También denominado método de disparo por corriente, la corriente mueve la bobina de disparo del disyuntor de vacío para interrumpir el circuito. El circuito consta únicamente de un relé de sobreintensidad y un interruptor automático de vacío y se suele utilizar en instalaciones receptoras de energía de pequeña escala.
2. Tipo de Disparo por Tensión
También conocido como método de disparo por tensión, la tensión acciona la bobina de disparo del disyuntor de vacío para desconectarlo. En las grandes instalaciones receptoras de energía se instala una fuente de alimentación de CC con una batería de almacenamiento incorporada como fuente de alimentación de control, y como se utiliza la tensión de la batería de almacenamiento, el funcionamiento es estable incluso en caso de accidente. Sin embargo, la fuente de alimentación de CC es necesaria y, por tanto, cara.
3. Tipo de Disparo del Condensador
También llamado método de extracción del condensador, es un tipo de método de disparo por tensión. El principio de funcionamiento es el mismo que el del método de disparo por tensión y se utiliza cuando no hay instalada una fuente de alimentación de CC. El condensador incorporado permite el funcionamiento incluso en caso de fallo de alimentación, pero sólo son posibles unas pocas operaciones debido a su baja capacidad.