Los fallos en motores de Media Tensión suelen ser provocados por fallos de aislamiento (80-90%) frente a los fallos debidos a causas mecánicas (10-15%).
Los defectos de aislamiento vienen provocados en su mayor parte por esfuerzos dinámicos asociados al arranque de los motores y a sobrecalentamientos (debidos a sobrecargas o problemas de refrigeración). Es por ello que toda protección de motor de media tensión debe cuidar especialmente estos aspectos. Ello se realiza fundamentalmente con las protecciones:
- Máxima intensidad de fase 50/51. Curva a tiempo dependiente para cubrir sobrecargas bruscas y elevadas. Un umbral será programado con una curva a tiempo independiente para proteger ante fenómenos de cortocircuito.
- Imagen térmica 49. Protección ante sobrecargas calculando el calentamiento del motor a través de la intensidad consumida. Es la protección que fundamentalmente va a evitar que las sobrecargas dañen el aislamiento de los motores permitiendo un funcionamiento adecuado del motor (absorbiendo sobrecargas temporales).
- Arranque largo y bloqueo rotor (48/51LR). Protección que vigila que el motor realice un arranque directo dentro de un tiempo determinado (arranque largo). Una vez ha arrancado el motor ésta misma protección vigilaré si el rotor del motor queda bloqueado (en el momento que el rotor se bloquea, la intensidad pasa a ser parecida a la intensidad de arranque).
- Limitación del número de arranques (66). Esta protección evita que se produzcan un número de arranques consecutivos más elevado del marcado por el fabricante del motor. Hemos de entender que con cada arranque se produce un nivel de intensidad muy elevado y ello lleva a un calentamiento del rotor y el estator.
- Sondas de lectura de temperaturas (PT100). Siempre es aconsejable disponer de la información directa de las temperaturas del motor, puesto que el calentamiento real del motor puede ser más elevado que el causado únicamente por la intensidad consumida debido a problemas en el sistema de refrigeración (por ejemplo aletas de refrigeración sucias).
- Protección de mínima tensión (27). Esta protección supervisa que la tensión sea la suficiente para el arranque, puesto que la intensidad de arranque aumentará a medida que la tensión sea inferior a la nominal y el par disminuirá (las pérdidas en el rotor aumentan).
- Protección contra máxima componente inversa de intensidad (46). En el caso de alimentaciones desequilibradas, funcionamientos con rotura de una fase o cortocircuitos internos en los devanados de un motor, esta protección puede detectar el problema, evitando calentamientos excesivos en el rotor, puesto que la componente inversa de la intensidad genera corrientes rotóricas indeseadas.
A parte de las protecciones mencionadas que protegen el motor contra fenómenos de sobrecarga, cortocircuito y sobrecalentamientos, toda protección de motor de media tensión debe incluir también:
- Protección 50N/51N para detección de defectos a tierra. Esta protección supervisa defectos del estátor contra masa (un defecto muy común). La detección puede realizarse por suma de intensidad o por toroidal sobre cable. Esta última opción es la más aconsejable puesto que en centrales el régimen de neutro es normalmente muy impedante, limitándose las intensidades de defecto a tierra a valores por debajo de los 10 A. Hemos de recordar que en máquinas rotativas (como los motores) intensidades de defecto a tierra más elevadas que 20 A durante más de 1 segundo pueden provocar daños en la chapa magnética. Cuando el motor esté en régimen de neutro aislado o la intensidad capacitiva de los cables sea elevada respecto a la de fuga por la resistencia de puesta a tierra, es preceptivo el uso de protecciones de máxima intensidad a tierra direccional 67N.
- En motores de potencias activas mayores de 2000 kW se aconseja la utilización de protecciones diferenciales 87M. Esta protección actuará muy rápidamente ante defectos internos del motor, evitando una duración prolongado de los defectos. Ello conllevará una reparación más barata del motor. Estas protecciones diferenciales deben ser a porcentaje con detección de cortocircuitos externos, detección de saturación de los transformadores de intensidad y de la energización de transformadores (presencia del 2º armónico). De este modo aseguramos la estabilidad de la protección y evitamos disparos intempestivos. La protección deberá incorporar un umbral alto instantáneo de protección diferencial por encima de 5,5 Id para garantizar disparos rápidos ante defectos asimétricos elevados.
