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ANALISIS DEL IMPACTO SOBRE LAS PROTECCIONES 
ELÉCTRICAS AL INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS EN UNA RED DE DISTRIBUCIÓN CON 
NIVEL DE TENSIÓN 13.2 kV. 
 
 
 
 
 
Claudia Janeth Díaz Urbina 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Universidad Nacional de Colombia 
Facultad de Ingeniería y Arquitectura 
Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Computación 
Manizales, Colombia 
2015 
II ANALISIS DEL IMPACTO SOBRE LAS PROTECCIONES ELÉCTRICAS AL 
INSTALAR SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS EN UNA RED DE 
DISTRIBUCIÓN CON NIVEL DE TENSIÓN 13.2 kV. 
 
 
ANALISIS DEL IMPACTO SOBRE LAS PROTECCIONES 
ELÉCTRICAS AL INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS EN UNA RED DE DISTRIBUCIÓN CON 
NIVEL DE TENSIÓN 13.2 kV. 
 
 
 
 
Claudia Janeth Díaz Urbina 
 
 
 
 
Tesis o trabajo de investigación presentada(o) como requisito parcial para optar al título 
de: 
Magister en Ingeniería Eléctrica 
 
 
 
 
Director (a): 
Sandra Ximena Carvajal 
 
 
 
Línea de Profundización 
 
 
Universidad Nacional de Colombia 
Facultad de Ingeniería y Arquitectura 
Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Computación 
Manizales, Colombia 
2015 
Contenido III 
 
Agradecimientos 
 
Quiero agradecer primero que todo a Dios por darme la oportunidad de realizar la 
maestría, por los triunfos y los momentos difíciles en mi vida los cuales me han enseñado 
a ser mejor persona, a mi madre y mi esposo por su apoyo incondicional, consejos y 
confianza. 
Gracias también a mi director (a) de trabajo de tesis, Sandra Ximena Carvajal, quien me 
ha orientado y acompañado desde el primer día que empecé a realizar la tesis. 
A las personas anteriormente mencionadas, les quiero agradecer su apoyo, comprensión 
y consejos para el desarrollo de este trabajo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resumen y Abstract V 
 
Resumen 
 
El presente trabajo mostrará el impacto de instalar sistemas solares fotovoltaicos en una 
red de distribución a nivel de tensión 13,2 kV; inicialmente tendrá una parte teórica en 
donde se explica que son los sistemas solares fotovoltaicos y como se ajustan los 
esquemas de protección, en la parte práctica se mostraran los casos de estudio 
utilizados un circuito a 13.2 kV del operador de red CHEC S.A.E.S.P, con distintos 
escenarios de operación en el que el sistema solar fotovoltaico impacta en la 
coordinación de protecciones del sistema CHEC S.A.E.S.P. De igual manera se 
analizará el comportamiento de las protecciones propuestas para proteger la generación 
distribuida y como puede impactar en la protecciones actuales. 
 
Finalmente, se presentan las simulaciones con los ajustes de protección actuales y 
recomendados en escenarios de operación de demanda máxima y mínima y escenarios 
de conexión con y sin sistemas solares fotovoltaicos. 
 
 
 
 
Palabras clave: Red inteligente, microrred, Generador Fotovoltaico, Elementos de 
protección del circuito, panel solar, IEEE 1547, relés, sobrecorriente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
VI ANALISIS DEL IMPACTO SOBRE LAS PROTECCIONES ELÉCTRICAS AL 
INSTALAR SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS EN UNA RED DE 
DISTRIBUCIÓN CON NIVEL DE TENSIÓN 13.2 kV. 
 
 
 
Abstract 
Analysis of impact on protection to install 
electrical systems photovoltaic in a distribution 
network with 13.2 kV voltage level. 
This paper shows the impact of installing solar photovoltaic systems in a distribution 
network to 13.2 kV voltage level; initially have a theoretical part where you explain that 
are solar photovoltaic systems and schemes of protection are adjusted, in the practical 
case studies used a circuit 13.2 kV network operator CHEC SAESP, with different 
scenarios show operating in the solar photovoltaic system impacts the coordination of 
system protections CHEC SAESP Similarly the behavior of the proposed safeguards to 
protect distributed generation and how it may impact on the current protections are 
analyzed. 
 
Finally, simulations are presented with current protection settings and operating scenarios 
recommended maximum and minimum demand and connection scenarios with and 
without solar photovoltaic systems. 
 
 
Keywords: Smart grid, microgrid, Photovoltaic Generator, Elements circuit protection, 
solar panel, IEEE 1547, relays, overcurrent. 
VII ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
Contenido 
 
1. Capítulo 1 ................................................................................................................... 13 
PLANTEAMIENTO Y OBJETIVOS DE LA TESIS .......................................................... 13 
1.1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 13 
1.2 MOTIVACIÓN E INTERES POR EL TEMA ...................................................... 15 
1.3 IDENTIFICACION DEL PROBLEMA ................................................................ 16 
1.4 OBJETIVOS DEL PRESENTE TRABAJO ........................................................ 16 
2. Capítulo 2 ................................................................................................................... 17 
SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS Y NORMAS INTERNACIONALES .............. 17 
2.1 DEFINICIÓN DE LOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS ........................ 17 
2.1.1 SISTEMAS AISLADOS .................................................................................. 19 
2.1.2 SISTEMAS DE CONEXIÓN A RED. ............................................................... 20 
2.1.3 MÓDULO FOTOVOLTAICO Y LOS PANELES SOLARES ............................. 20 
2.2 EFECTOS DE LA CONEXIÓN DE LOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS 
EN REDES DE DISTRIBUCIÓN. ................................................................................ 22 
2.2.1 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA ENERGIA SOLAR ............................. 25 
2.3 NORMAS INTERNACIONALES PARA LA CONEXIÓN DE SISTEMAS 
SOLARES FOTOVOLTAICOS EN REDES DE DISTRIBUCION. ................................ 27 
2.3.1 NORMAS IEEE .............................................................................................. 27 
2.3.2 NORMA IEC .................................................................................................. 30 
3. Capítulo 3 ................................................................................................................... 32 
SISTEMAS DE PROTECCION ELECTRICA .................................................................. 32 
3.1 TIPOS DE RELES DE SOBRECORRIENTE .................................................... 32 
3.2 COORDINACIÓN DE PROTECCIONES............................................................... 39 
3.2.1 SENSIBILIDAD ............................................................................................... 39 
3.2.2 SELECTIVIDAD ............................................................................................. 39 
3.2.3 RAPIDEZ ........................................................................................................ 40 
3.2.4 TIPOS DE PROTECCIONES ......................................................................... 40 
3.2.5 COORDINACIÓN DE LOS DISPOSITIVOS DE SOBRECORRIENTE ........... 40 
3.3 EFECTOS DE LA CONEXIÓN EN LA PROTECCIÓN DE SOBRECORRIENTE EN 
UN ALIMENTADOR .................................................................................................... 44 
4. Capítulo 4 ................................................................................................................... 48 
ESQUEMAS DE PROTECCIONES EN REDES DE DISTRIBUCIÓN CON SISTEMAS 
SOLARES FOTOVOLTAICOS. ...................................................................................... 48 
4.1 INTRODUCCIÓN....................................................................................................... 48 
4.2 CASO DE ESTUDIO: RED DE DISTRIBUCIÓN REAL .............................................49 
4.3 IMPACTO DE LOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS INSTALADA 
DEBIDO A LA UBICACIÓN EN LA RED DE DISTRIBUCIÓN ..................................... 50 
4.3.1 CONEXIÓN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO EN UN SOLO PUNTO ...... 51 
VIII ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA RED 
DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
4.3.2 CONEXIÓN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO DIVIDIDA EN VARIOS 
PUNTOS ...................................................................................................................54 
4.4 IMPACTO DE LA INSTALACION DE SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS 
EN LOS EQUIPOS DE PROTECCIÓN ........................................................................ 57 
4.4.1 AJUSTE DE LOS DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN DE LA RED DE 
DISTRIBUCIÓN REAL CON CONEXIÓN DEL SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO 
EN UN SOLO PUNTO. .............................................................................................57 
4.4.2 CURVAS DE PROTECCIÓN RED DE DISTRIBUCIÓN REAL SIN SISTEMA 
SOLAR FOTOVOLTAICO .........................................................................................58 
4.5 AJUSTE DE LOS DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN DE LA RED DE 
DISTRIBUCION REAL CON CONEXIÓN DEL SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO. . 63 
4.5.1 AJUSTE DE PROTECIÓN RELÉ 3 ..................................................................63 
4.5.2 AJUSTE DE PROTECCIÓN RELÉ 2................................................................66 
4.5.3 AJUSTE DE PROTECIÓN RELÉ 1 ..................................................................67 
4.6 SIMULACIÓN EQUIPOS DE PROTECCIÓN RED DE DISTRIBUCIÓN REAL ..... 67 
4.7 ESQUEMA DE PROTECCIONES SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO NIVEL DE 
TENSIÓN 0.44 kV. ...................................................................................................... 69 
4.7.1 AJUSTE PROTECCIÓN BAJA TENSIÓN (27) ................................................69 
4.7.2 AJUSTE PROTECCIÓN SOBRETENSIÓN (59) .............................................69 
4.7.3 AJUSTE PROTECCIÓN DE SOBRE Y BAJA FRECUENCIA (81) ..................69 
4.8 AJUSTE DE LOS DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN DE LA RED DE 
DISTRIBUCIÓN REAL CON CONEXIÓN DE SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS EN VARIOS PUNTOS. ................................................................. 70 
4.8.1 AJUSTE DE PROTECCIÓN PARA LOS SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS. ..................................................................................................71 
4.9 SIMULACIÓN EQUIPOS DE PROTECCIÓN RED DE DISTRIBUCIÓN REAL ..... 72 
5. Capítulo 5 ...................................................................................................................74 
CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS ..................................................................74 
5.1 CONCLUSIONES ............................................................................................. 74 
5.2 RECOMENDACIONES PARA TRABAJOS FUTUROS ..................................... 76 
 
 
 
 
 
 
 
 
IX ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
Lista de figuras 
 
Figura 1.1 Esquema de red inteligente (Centro de estudios e investigaciones técnicas de 
Guipuzkoa, 2009). .......................................................................................................... 14 
Figura 2.1 Sistema de generación Fotovoltaica (sfe-solar,2014) .................................... 19 
Figura 2.2 Esquema sistema fotovoltaico conectado a la red. (Cornejo Lalupú, 2013) . 22 
Figura 2.2-1 Aplicaciones de la energía solar Fotovoltaica como suministros eléctricos 
(exelsolar,2014) .............................................................................................................. 24 
Figura 2.2-2 Sistema fotovoltaico conectado a la red (sitiosolar,2014) ........................... 25 
Figura 3.1.1.3 Característica de operación tiempo/corriente de los relés de 
sobrecorriente. (Gers, 3rd edición) ................................................................................ 34 
Figura 3.1.2 Característica tiempo/corriente de un fusible 200K (a) y 200 T (b) (Gers, 3rd 
edición) .......................................................................................................................... 36 
Figura 3.1.2-1Tipos de curva tiempo - corriente de un reconectador (Rozas,2010) ........ 37 
Figura 3.1.2-2Secuencia de operación de reconectador de falla permanente (Cooper 
Power System) ............................................................................................................... 38 
Figura 3.2.5.1 Método de coordinación tiempo – corriente (Navarro, 2013) .................... 41 
Figura 3.2.5.1-1 Coordinación entre fusibles tipo K (Zapata Castrillón, 2011) ............... 42 
Figura 3.2.5.1-2 Coordinación entre fusibles tipo T (Zapata Castrillón, 2011) ................ 42 
Figura 3.2.5.2 curvas coordinación reconectador – fusible (Navarro, 2013) .................. 43 
Figura 3.3 Protecciones presentes en la red de distribución (Rozas, 2010) (Bravo de las 
Casas, 2009). ................................................................................................................. 45 
Figura 3.3-1 Aumento del nivel de cortocircuito (Butler, 2011) ....................................... 46 
Figura 3.3-2 Fatiga del fusible (Butler, 2011) ................................................................. 46 
Figura 3.3-3 Disparo Falso (Karen, 2011) ...................................................................... 47 
Figura 4.2 Topología subestación Bolivia ....................................................................... 50 
Figura 4.3.1 Topología Circuito BOL23L13 – LA MIEL con PV ....................................... 51 
Figura 4.3.1-1 Diagrama Unifilar Circuito BOL23L13 – LA MIEL con PV ........................ 52 
Figura 4.3.2 Topología Circuito BOL23L13 – LA MIEL con PV ....................................... 55 
Figura 4.4.1 Localización reconectadores S/E BOLIVIA ................................................. 57 
Figura 4.4.2.1 Corriente de cortocircuito trifásica sin PV ................................................ 59 
Figura 4.4.2.1-1 Corriente de cortocircuito Monofásica sin PV ....................................... 60 
Figura 4.4.2 Corriente de cortocircuito trifásica sin PV ................................................... 61 
Figura 4.4.2-1 Corriente de cortocircuito Monofásica sin PV .......................................... 62 
X ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA RED 
DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
Figura 4.6 Corriente de cortocircuito Monofásica con PV – ajustes actuales equipos de 
protección. ...................................................................................................................... 67 
Figura 4.6-1 Corriente de cortocircuito Monofásica con PV – nuevos ajustes equipos de 
protección. ...................................................................................................................... 68 
Figura 4.9 Corriente de cortocircuito Monofásica con PV – nuevos ajustes equipos de 
protección. ...................................................................................................................... 73 
Figura Anexo C Corriente de cortocircuito Máxima trifásica sin PV ................................. 95 
Figura Anexo C Corriente de cortocircuito Máxima monofásica sin PV ........................... 96 
Figura Anexo C.1 Corriente de cortocircuito mínima trifásica sin PV ............................... 97 
Figura Anexo C.1 Corriente de cortocircuito Mínima monofásica sin PV ......................... 98 
Figura Anexo C.2 Corriente de cortocircuito máxima trifásica sin PV .............................. 99 
FiguraAnexo C.2 Corriente de cortocircuito máxima monofásica sin PV ...................... 100 
Figura Anexo C.3 Corriente de cortocircuito mínima trifásica sin PV ............................. 101 
Figura Anexo C.3 Corriente de cortocircuito mínima monofásica sin PV ....................... 102 
Figura Anexo C.4 Corriente de cortocircuito máxima trifásica con PV ........................... 103 
Figura Anexo C.4 Corriente de cortocircuito máxima monofásica con PV ..................... 104 
Figura Anexo C.5 Corriente de cortocircuito mínima trifásica con PV ............................ 105 
Figura Anexo C.5 Corriente de cortocircuito mínima monofásica con PV ...................... 106 
Figura Anexo C.6 Corriente de cortocircuito máxima trifásica con PV ........................... 107 
Figura Anexo C.6 Corriente de cortocircuito máxima monofásica con PV ..................... 108 
Figura Anexo C.7 Corriente de cortocircuito mínima trifásica con PV ............................ 109 
Figura Anexo C.7 Corriente de cortocircuito mínima monofásica con PV ...................... 110 
Figura Anexo D Corriente de cortocircuito máxima trifásica con PV .............................. 111 
Figura Anexo D Corriente de cortocircuito máxima monofásica con PV ........................ 112 
Figura Anexo D.1 Corriente de cortocircuito mínima trifásica con PV ............................ 113 
Figura Anexo D.11 Corriente de cortocircuito mínima monofásica con PV .................... 114 
Figura Anexo D.2 Corriente de cortocircuito máxima trifásica con PV ........................... 115 
Figura Anexo D.2 Corriente de cortocircuito máxima monofásica con PV ..................... 116 
Figura Anexo D.3 Corriente de cortocircuito mínima trifásica con PV ............................ 117 
Figura Anexo D.3 Corriente de cortocircuito mínima monofásica con PV ...................... 118 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
XI ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
Lista de tablas 
 
Tabla 2.2.1 Ventajas y desventajas de la energía solar .................................................. 26 
Tabla 2.3.1.1 Respuesta a tensiones anormales en sistemas interconectados (IEEE 
1547, 2003) .................................................................................................................... 28 
Tabla 2.3.1.1-1 Respuesta a frecuencias anormales en sistemas interconectados (IEEE 
1547,2003) ..................................................................................................................... 29 
Tabla 4.1.2 TIPOS DE CARTUCHOS FUSIBLES (Martínez, 2010)................................ 35 
Tabla 3.2.5.2 Valores de factor de corrección K1 (Navarro, 2013) ................................. 43 
Tabla 4.3.1.1 Valor de tensión Demanda Máxima sin PV ............................................... 53 
Tabla 4.3.1.2 Valor de tensión Demanda Máxima con PV .............................................. 53 
Tabla 4.3.1.2-1 Valor de tensión y Cargabilidad PV con Demanda Máxima ................... 54 
Tabla 4.3.2.1 Valores de tensión Demanda Máxima con PV .......................................... 55 
Tabla 4.3.1.2-2 Valores de tensión y Cargabilidad PV con Demanda Máxima ............... 56 
Tabla 4.3.2.3 Valores de tensión Demanda Máxima con PV .......................................... 56 
Tabla 4.4.1 Ajustes relé de protección lado de baja transformador BOL23T11 
(Suministrados por el operador de red CHEC S.A.E.SP) ................................................ 58 
Tabla 4.4.1-1 Ajustes relé de protección circuito BOL23L13 Suministrados por el 
operador de red CHEC S.A.E.SP) .................................................................................. 58 
Tabla 4.5 Parámetros eléctricos circuito BOL23L13 con PV ........................................... 63 
Tabla 4.5.1.1 Ajustes relé de protección punto conexión PV .......................................... 66 
Tabla 4.5.2 Ajustes relé de protección circuito BOL23L13 con conexión PV 
(Suministrados por el operador de red CHEC S.A.E.SP) ................................................ 66 
Tabla 4.8 Parámetros eléctricos circuito BOL23L13 con conexión de varios PV ............ 70 
Tabla 4.8.1 Ajustes relé de protección circuito BOL23L13 con conexión PV 
(Suministrados por el operador de red CHEC S.A.E.SP) ................................................ 71 
 
 
 
13 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
1. Capítulo 1 
PLANTEAMIENTO Y OBJETIVOS DE LA 
TESIS 
 
Los sistemas solares fotovoltaicos se han convertido en un tema nuevo en el sector 
eléctrico, en especial en la conexión a las redes de distribución y en el comportamiento 
de las protecciones eléctricas; puesto que las protecciones deben garantizar la 
continuidad del servicio en presencia de fallas, aislando el circuito y protegiendo los 
equipos; es por ello que la coordinación de protecciones al instalar sistemas solares 
fotovoltaicos en redes de distribución debe ser realizada de manera minuciosa y regirse 
con los parámetros eléctricos de la red de distribución, tales como corrientes de 
cortocircuito, valores de carga máxima y mínima y equipos de protección existentes en 
los circuitos. 
1.1 INTRODUCCIÓN 
En la actualidad con el incremento exponencial de la demanda eléctrica y los 
requerimientos en cuanto a la calidad del suministro de energía eléctrica, hace cada vez 
más exigente la coordinación de protecciones, lo que han obligado a que paulatinamente 
se avance hacia un nuevo concepto en las redes de distribución. (Radman, Ghadir. 
2010). Esto ha generado que cada vez más existan necesidades en la evolución de la 
generación de la energía eléctrica, lo que ha llevado a la conexión de redes inteligentes 
por medio de la generación distribuida. 
 
Las redes inteligentes favorecen la integración de sistemas de energías renovables y de 
almacenamiento y con la incorporación de tecnología digital, se logra que exista un flujo 
de información bidireccional entre generadores y consumidores reduciéndose así los 
costos de generación y transmisión, mejorando al mismo tiempo la eficiencia y la 
14 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
confiabilidad. (Beidou, 2010), por lo anterior la coordinación de protecciones debe 
permitir aislar la parte donde se produzcan las fallas perturbando lo menos posible el 
resto del sistema eléctrico. 
Como se observa en la figura 1.1 y de acuerdo a (Salehi, 2011) una micro red es un 
componente de la red inteligente, la cual forma parte de la red de distribución pudiendo a 
su vez autoabastecerse y funcionar de forma independiente. La micro red está 
compuesta por un conjunto de cargas y generadores operando como un sistema único 
capaz de proporcionar potencia y calor. El funcionamiento y control de muchas de las 
fuentes que la integran están basados en electrónica de potencia, con lo que poseen la 
flexibilidad necesaria para garantizar la operación de todo el sistema como uno único 
(Fossati, 2011). Este control flexible permite a la micro red presentarse al sistema 
eléctrico como una unidad controlable que abastece las necesidades locales con 
fiabilidad y seguridad. (Rogers, 1996, Hadjsaid et al; 1999) 
 
 
 
Figura 1.1 Esquema de red inteligente (Centro de estudios e investigaciones técnicas de Guipuzkoa, 
2009). 
 
El presente trabajo busca analizar el impacto de instalar sistemas solares fotovoltaicos 
sobre las protecciones eléctricas en una red de distribución nivel de tensión 13,2 kV, 
teniendo en cuenta estándares internacionales como el IEEE – 1547, especificaciones 
15 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARESFOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
técnicas de fabricantes de los equipos de protección y condiciones actuales de los 
sistemas de distribución; tradicionalmente las redes de distribución en su mayoría son 
circuitos diseñados para transmitir el flujo de potencia en una sola dirección, esto 
implica que los esquemas y dispositivos de protección convencionales en redes de 
distribución están diseñados para redes radiales (Bravo de las casas, 2009). Estas 
características permiten la liberación de la falla interrumpiendo la red en un solo punto. 
La introducción de la fuente de generación distribuida modifica la magnitud, duración y 
dirección de la corriente de falla dependiendo de la ubicación de la falla; permitiendo 
analizar el impacto de los sistemas solares fotovoltaicos en los esquemas de 
protección de las redes de distribución y de esta manera determinar los ajustes 
necesarios que deben tener los equipos de protección. 
 
1.2 MOTIVACIÓN E INTERES POR EL TEMA 
 
Teniendo en cuenta los constantes incrementos de la demanda de la energía eléctrica y 
la instalación de generación distribuida en redes de distribución se espera una 
disminución de pérdidas técnicas, incremento de la confiabilidad, continuidad del servicio 
a los clientes y protección al medio ambiente debido a la conexión de sistemas solares 
fotovoltaicos, dependiendo de las características del sistema de distribución (Nimpitiwan, 
2005, Bayegan et al; 2001).También se da la necesidad de estudiar y analizar los efectos 
e impactos que tiene la operación de las redes a las cuales se conecta. Esto con el fin de 
determinar las exigencias técnicas a considerar en la coordinación de protecciones, que 
se estudiará en este trabajo; de esta forma se podrá mejorar la continuidad del servicio 
de energía. (Rujula, 2009, Dugan, 2001). 
En las redes de distribución radiales la corriente fluye en una sola dirección, de la fuente 
(generadores) a la carga (consumidores), sin embargo, con la generación distribuida las 
corrientes fluirán en direcciones indeterminadas dependiendo de la ubicación y del 
tamaño. La magnitud de corrientes aportadas por unidades de generación distribuida 
varía según su capacidad; por esta razón, la protección de sistemas de distribución se 
vuelve más compleja y requiere ser estudiada. El objetivo de las protecciones en los 
sistemas de distribución es detectar condiciones de falla y aislar la sección fallada del 
sistema tan rápidamente como sea posible, mientras se restaura el funcionamiento 
normal al resto del sistema. (Fantozzi, 2000, Outhred, 2002, Girgis, 2001) 
 
16 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
1.3 IDENTIFICACION DEL PROBLEMA 
 
Las redes de distribución nivel 13,2 KV de los operadores de red en Colombia en 
especial el operador de red CHEC S.A.E.S.P, cuenta en sus circuitos con equipos de 
protección tales como reconectadores, fusibles, seccionalizadores electrónicos, dadas 
estas condiciones se busca determinar el comportamiento de estos equipos al instalar en 
la red de distribución sistemas solares fotovoltaicos, haciendo un análisis de cómo es la 
actuación de las protecciones en presencia de corrientes de cortocircuito en la red y 
especialmente en caso de falla dentro de la red eléctrica, para determinar si re requiere 
modernizar los equipos de protección, para seguir garantizando la calidad del servicio. 
De acuerdo a la anterior consideración este trabajo pretende lograr las respuestas a los 
siguientes interrogantes: ¿Qué efectos sobre las protecciones eléctricas se dan al instalar 
sistemas solares fotovoltaicos en la red de distribución? , ¿Qué se requiere evaluar en el 
actual esquema de protecciones al incluir los paneles solares? 
1.4 OBJETIVOS DEL PRESENTE TRABAJO 
 
1.4.1 OBJETIVO GENERAL. 
 
Analizar el impacto sobre las protecciones eléctricas al instalar sistemas solares 
fotovoltaicos en una red de distribución con nivel de tensión de 13.2 kV. 
1.4.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 
 
 Evaluar las condiciones de ajuste de la protección del alimentador principal en los 
sistemas de protección usando sistemas solares fotovoltaicos en dos escenarios 
de conexión. 
 
 Verificar el comportamiento de los flujos de carga la red de distribución al instalar 
sistemas solares fotovoltaicos, cuando se encuentra operando con demanda 
máxima y mínima. 
 
 Identificar los esquemas de protección con sistemas solares fotovoltaicos, cuando 
se presentan fallas al estar operando en condiciones normales, determinando 
ajustes y tipo de protección. 
 
17 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
2. Capítulo 2 
SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS Y 
NORMAS INTERNACIONALES 
2.1 DEFINICIÓN DE LOS SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS 
La energía solar es una energía renovable que está experimentando un gran desarrollo 
en la actualidad. El sol es una fuente de energía con grandes posibilidades de 
aprovechamiento para su conversión en energía eléctrica. La principal aplicación de la 
energía solar fotovoltaica es la generación eléctrica conectada a la red de distribución, 
con el fin de reducir el consumo de energías contaminantes (sfe-solar, 2014) 
La forma de convertir la energía solar en energía eléctrica es a través de paneles 
fotovoltaicos. Las primeras aplicaciones de estos dispositivos fueron la alimentación de 
energía eléctrica a los satélites espaciales y repetidores de radio y televisión alejados de 
las líneas eléctricas de distribución. (Lamigueiro, 2010) 
Los paneles fotovoltaicos están formados por células de silicio (materiales 
semiconductores) que, al recibir radiación solar en forma de luz generan una diferencia 
de potencial o tensión entre sus extremos en forma de corriente continua. El fenómeno 
anterior se conoce como efecto fotoeléctrico, que consiste en la emisión de electrones 
por un material semiconductor cuando incide en él una radiación electromagnética (luz 
visible o ultravioleta, en general). El efecto fotoeléctrico fue descubierto por Heinrich 
Hertz en 1887. 
Dado que la tensión que genera cada célula fotovoltaica en torno a 0.5 y 0.6 V, para la 
construcción de un panel fotovoltaico se utilizan un número determinado de células 
conectadas en serie hasta conseguir la tensión de salida deseada (habitualmente se 
emplean entre 12 y 36V). Además se conectan en paralelo varias de estas redes de 
células con el fin de aumentar la intensidad de corriente del conjunto del panel 
fotovoltaico. (Barrera, 2010) 
http://www.sfe-solar.com/
18 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
Un sistema fotovoltaico es el conjunto de componentes mecánicos, eléctricos y 
electrónicos que concurren para captar la energía solar disponible y transformarla en 
utilizable como energía eléctrica. 
Estos sistemas independientemente de su utilización y del tamaño de potencia, se 
pueden clasificar: 
 Aislados: Con baterías y sin baterías 
 Conectados a la red 
 Híbridos: Combinados con otro tipo de generación de energía eléctrica. 
De acuerdo a la figura 2.1, un sistema fotovoltaico tiene los siguientes componentes: 
 Generador Fotovoltaico: encargado de captar y convertir la radiación solar en 
corriente eléctrica mediante módulos fotovoltaicos. 
 Baterías o acumuladores: almacenan la energía eléctrica producida por el 
generador fotovoltaico para poder utilizarla en periodos en los que la demanda 
exceda la capacidad de producción del generador fotovoltaico. 
 Regulador de carga: encargado de proteger y garantizar elcorrecto 
mantenimiento de la carga de la batería y evitar sobretensiones que puedan 
destruirla. 
 Inversor o acondicionador de la energía eléctrica: encargado de transformar la 
corriente continua producida por el generador fotovoltaico en corriente alterna, 
necesaria para alimentar algunas cargas o para introducir la energía producida 
en la red de distribución eléctrica. 
 Elementos de protección del circuito: Como interruptores de desconexión, 
diodos de bloqueo, etc., dispuestos entre diferentes elementos del sistema, para 
proteger la descarga y derivación de elementos en caso de fallo o situaciones de 
sobrecarga. 
Puede haber la necesidad de un generador auxiliar para complementar la energía 
del generador fotovoltaico cuando este no pueda mantener la demanda y no pueda 
ser interrumpida. (Méndez ; 2d edición) 
19 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
 
Figura 2.1 Sistema de generación Fotovoltaica (sfe-solar,2014) 
2.1.1 SISTEMAS AISLADOS 
Tienen como objeto satisfacer total o parcialmente la demanda de energía eléctrica 
de aquellos lugares donde no existe red eléctrica de distribución o ésta es de difícil 
acceso. 
Los sistemas aislados normalmente están equipados con sistemas de acumulación 
de energía, ya que solo pueden proporcionar energía durante el día y la demanda se 
produce a lo largo del día y de la noche. Esto implica que el campo fotovoltaico ha 
de estar dimensionado de forma que permita, durante las horas de insolación, la 
alimentación de la carga y la recarga de las baterías de acumulación. 
Principales componentes: 
 Módulos fotovoltaicos: Captan la energía solar y la transforman en energía 
eléctrica. 
 Regulador de carga: protege a los acumuladores de un exceso de carga, y de 
la descarga por exceso de uso. 
 Sistema de acumulación: almacena la energía sobrante para que pueda ser 
reutilizada cuando se demande energía. 
20 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
 Inversor: transforma la corriente continua producida por los módulos, en 
corriente alterna para la alimentación de las cargas que así lo necesiten. 
 Elementos de protección del circuito: protegen la descarga y derivación de 
elementos en caso de fallo o situaciones de sobrecarga. 
También hay aplicaciones aisladas que no requieren la utilización de acumuladores, 
y por tanto funcionan siempre que haya sol, como por ejemplo un sistema de 
bombeo de agua. (Méndez, 2d edición) 
2.1.2 SISTEMAS DE CONEXIÓN A RED. 
Los sistemas conectados a red no tienen sistemas de acumulación, ya que la energía 
producida durante las horas de insolación es canalizada a la red eléctrica. 
Estas instalaciones cuentan con sistemas de seguimiento del estado de la tensión de la 
red de distribución, de manera que se garantice el correcto funcionamiento de las 
mismas en lo referente a la forma de entregar la energía, tanto en modo como en tiempo, 
evitando situaciones peligrosas. 
Por otra parte, se eliminan las baterías que son la parte más cara y compleja de una 
instalación (ciclos de carga, vida útil, mantenimiento, etc.). 
Principales componentes: 
 Módulos Fotovoltaicos: Captan la energía solar. 
 Inversor para la conexión a red: es uno de los componentes más importantes, 
maximiza la producción, transforma la corriente continua en corriente alterna y 
decide el momento de introducirla en la red de distribución. 
 Elementos de protección del circuito: protegen la descarga y derivación de 
elementos en caso de fallo o situaciones de sobrecarga. 
 Contador de energía: mide la energía producida por el sistema fotovoltaico durante 
su periodo de funcionamiento. (Méndez, 2d edición) 
2.1.3 MÓDULO FOTOVOLTAICO Y LOS PANELES SOLARES 
Es lo que se denomina como la interconexión de varias fotocélulas o células 
fotovoltaicas, siendo diseñado para proporcionar una potencia máxima a una tensión 
determinada. (Almanza, 1994) 
Una célula suelta solamente es capaz de proporcionar una tensión de algunas décimas 
de voltio y una potencia máxima de uno o dos vatios. Es preciso conectar entre sí en 
serie un determinado número de células para producir tensiones de 6, 12 o 24 voltios, 
21 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
aceptadas en la mayor parte de las aplicaciones. Al conjunto así formado, 
convenientemente ensamblado y protegido contra los agentes externos se le denomina 
módulo fotovoltaico. (De Haro Carbonell, 2009) 
El proceso de conexión es automático, efectuándose mediante soldaduras especiales 
que unen el dorso de una célula con la cara frontal de la adyacente. 
La conexión puede ser serie o serie-paralelo. Al conectar en serie las células se suman 
las tensiones de cada célula y se mantiene la corriente, mientras que al conectar en 
paralelo las células se suman las corrientes de cada una de ellas y se mantiene la 
tensión. Por tanto, el comportamiento eléctrico del módulo va a depender del 
comportamiento que tengan cada una de las células que lo forman y de cómo estén 
asociadas. 
Como las instalaciones fotovoltaicas utilizan con frecuencia baterías, y éstas suelen tener 
una tensión múltiplo de 12V, es necesario que los módulos puedan alcanzar fácilmente 
esta tensión para poder cargar las baterías. Para conseguir que un módulo cargue la 
batería, de por ejemplo, 12 V, para cualquier condición de temperatura e irradiación, es 
necesaria la asociación en serie de entre 33 y 36 células. 
Una vez terminadas las interconexiones eléctricas, las células son encapsuladas en una 
estructura tipo sándwich, consistente en una lámina de vidrio templado, otra de un 
material orgánico adecuado, por ejemplo, acetato de etilen-vinilo (EVA), las propias 
células, otra capa de sustrato orgánico y, por último, una cubierta posterior formada por 
varias láminas de polímeros u otro vidrio. 
Se procede posteriormente a un sellado al vacío, introduciéndolo en un horno especial 
para su laminación. 
Por último, se rodea con neopreno o algún material que lo proteja de las partes metálicas 
que forman el marco-soporte, en el caso de que lo lleve. 
Una vez montadas las conexiones positiva y negativa, se efectúan los controles de 
calidad necesarios. 
Denominamos paneles solares o fotovoltaicos a la interconexión de varios módulos 
fotovoltaicos, siendo diseñado para proporcionar una potencia máxima o adecuada para 
el consumo exigido. 
La eficiencia de estos equipos varía de acuerdo a la calidad de las fotocélulas, el diseño 
del equipo y a la insolación existente y su mantenimiento es nulo. (sedeaida,2014) 
22 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
2.2 EFECTOS DE LA CONEXIÓN DE LOS SISTEMAS 
SOLARES FOTOVOLTAICOS EN REDES DE 
DISTRIBUCIÓN. 
Los sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica (SFCR) constituyen una de las 
aplicaciones de la energía solar fotovoltaica que más atención están recibiendo en los 
últimos años, dado su elevado potencial de utilización en zonas urbanizadas próximas a 
la red eléctrica. Estos sistemas están compuestos por un generador fotovoltaico que se 
encuentra conectado a la red eléctrica convencional a través de un inversor, 
produciéndose un intercambio energético entre ésta y el sistema fotovoltaico, 
característico de este tipo de instalaciones. Así, el sistema inyecta energía en la red 
cuando su producción supera al consumo local, y extrae energía de ella en caso 
contrario. (ujaen, 2014) 
La diferencia fundamental entre un sistema fotovoltaico autónomo y los conectadosa red, 
consiste en la ausencia, en este último caso, del subsistema de acumulación, formado 
por la batería y la regulación de carga. Además, el inversor, en los sistemas conectados 
a red, deberá estar en fase con la tensión de la red. (Cornejo Lalupú, Piura, 2013) 
 
Figura 2.23 Esquema sistema fotovoltaico conectado a la red. (Cornejo Lalupú, 2013) 
 CONEXIÓN A LA RED ELÉCTRICA 
Un sistema fotovoltaico conectado a la red eléctrica, está formada básicamente por un 
generador fotovoltaico acoplado a un inversor que opera en paralelo con la red eléctrica 
convencional. El concepto de inyección a red tiene un amplio margen de aplicaciones, 
desde pequeños sistemas de pocos kilowatt pico (kWp) de potencia instalada hasta 
23 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
centrales de varios Mega Watt pico (MWp). En la Figura 2.2-1 se puede apreciar los 
diferentes usos en los que puede ser aplicado la energía solar fotovoltaica, tanto en 
aplicaciones conectadas o aisladas de la red. 
Existen dos tipos de aplicaciones de la energía solar fotovoltaica: “Los sistemas aislados” 
y los “sistemas conectados a la red”. 
Los sistemas aislados tienen enormes posibilidades de aplicación: desde poder iluminar 
una vivienda o inmueble totalmente aislado, hasta proveer de energía a centrales 
eléctricas rurales, sistemas de telecomunicaciones, bombeo de agua para riego, 
protección catódica, equipos de señalizaciones, equipos de sonido, sistemas de 
cómputo, sistemas de iluminación, teléfonos portátiles, cámaras, calculadoras y en si 
todo equipo que utilice la luz eléctrica. Estos sistemas permiten hacer accesible un 
suministro eléctrico de calidad a regiones distantes y a sitios rurales aislados. (exelsolar, 
2014) 
En los sistemas conectados a la red, la energía fotovoltaica puede ser utilizada en las 
ciudades, donde sí existe la red eléctrica, convirtiendo directamente la energía producida 
por los paneles solares en corriente alterna para consumo de los usuarios y enviando los 
excedentes producidos a la red pública. De ese modo el propietario tendría el medidor 
bidireccional que contará su consumo y descontará lo aportado por sus paneles a la red 
general. Esto ya ocurre en muchos países. 
En los sistemas conectados a la red, la instalación solar interactúa con la red a través de 
un inversor. Por lo tanto no se requiere almacenamiento de energía ya que la continuidad 
del suministro eléctrico está asegurada. Cuando los niveles de la radiación solar son 
altos el generador fotovoltaico proporciona energía eléctrica directamente al edificio y el 
excedente es inyectado a la red eléctrica. Durante la noche o en situaciones climáticas 
adversas la energía eléctrica es tomada de la red. (exelsolar,2014) 
http://www.exelsolar.com/
24 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
 
Figura 2.2-1 4Aplicaciones de la energía solar Fotovoltaica como suministros eléctricos 
(exelsolar,2014) 
Inicialmente, los sistemas fotovoltaicos conectados a la red se desarrollaron para 
centrales fotovoltaicas de gran tamaño. Posteriormente, al comprobarse que trabajaban 
correctamente y al avanzar la tecnología en el desarrollo de sistemas de menor tamaño, 
se comenzaron a instalar en usuarios residenciales a modo de pequeñas centrales 
domésticas solares (Pereda, 2005). 
El sistema fotovoltaico comprende alguno o todos los siguientes subsistemas: 
El subsistema fotovoltaico, el cual está formado por la conexión serie-paralelo de las 
celdas solares y sus protecciones, el cual debe entregar una tensión y corriente 
adecuada para la aplicación que se requiera. La vida de una celda solar debe exceder los 
20 años cuando se encuentra en condiciones normales. Lo anterior depende de la 
encapsulación que tenga la celda para evitar que entre agua, no se fatigue ante 
resistencia térmica, ni la absorción mecánica. 
 
 El subsistema de almacenamiento, el cual es formado por la conexión serie 
paralelo de acumuladores o baterías. En el caso de instalaciones residenciales 
que se requiere capacidades de almacenamiento mayores, los acumuladores más 
usados son los de plomo-acido. 
 El subsistema de regulación de carga, el cual consiste en circuitos electrónicos 
destinados a mantener la carga correcta en los acumuladores junto con las 
protecciones de sobrecarga y descarga excesiva de estos. Por lo tanto, estos 
circuitos electrónicos permiten conocer el estado de carga de la batería de los 
acumuladores poniendo en marcha eventualmente una protección de sobrecarga. 
25 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
Para determinar el estado, se mide la tensión de la batería y se compara con una 
tensión de referencia. 
 El subsistema de conversión, el cual está formado por equipos electrónicos 
(Inversores y rectificadores) que convierten la corriente continua producida por los 
paneles, en corriente alterna para proporcionar al usuario una línea de 220V. 
 El subsistema de monitorización y registro, el cual está formado por equipos 
destinados a medir y a registrar el correcto funcionamiento del conjunto entero. 
 
 
Figura 2.2-25Sistema fotovoltaico conectado a la red (sitiosolar,2014) 
Las estaciones de energía que alimentan la red, por lo general tienen generadores de 
salida de energía entre 100 kWp y algunos MWp, los cuales son operados por las 
compañías de electricidad. Toda la energía producida es inyectada a la red. (Cuevas M, 
2009). 
2.2.1 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA ENERGIA SOLAR 
 
 El sol es una fuente de energía gratuita, ilimitada, favorece el autoabastecimiento 
energético. 
 Es una tecnología de diseño modular, que produce energía a cualquier escala 
permaneciendo constante el costo de la energía generada y flexible. 
26 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
 Su manejo es sencillo y el mantenimiento básico puede realizarse en el ámbito 
local. 
La tecnología Fotovoltaica no es apropiada para las zonas rurales de países 
subdesarrollados porque genera dependencia, ya que la tecnología necesaria para 
fabricar los paneles no estará, al menos a mediano plazo, al alcance de estos países. 
(García, 2006) 
En la Tabla 2.2.1 se resume la investigación de la energía solar que se lleva a cabo en 
los diferentes países del mundo. El futuro de la energía solar depende de estas 
investigaciones; por mencionar sólo un ejemplo del avance logrado, en los últimos seis 
años el costo de las celdas solares ha disminuido en un factor de diez. (Jiménez, 2002, 
Romero, 2010, Domínguez, 2012) 
Tabla 2.2.11 Ventajas y desventajas de la energía solar 
Energía Solar 
PROMESAS 
Fuente inagotable de energía (Jiménez C.B.E, (2002). 
Escaso impacto ambiental (Jiménez C.B.E, (2002). 
No produce residuos perjudiciales para el medio ambiente (Jiménez C.B.E, 
(2002). 
Distribuida por todo el mundo (Jiménez C.B.E, (2002). 
No tiene más costos una vez instalados (Jiménez C.B.E, (2002). 
No hay dependencia de las compañías suministradoras (Jiménez C.B.E, (2002). 
Silenciosa (Jiménez C.B.E, (2002). 
Tiene una vida superior a 25 años (Jiménez C.B.E, (2002). 
Resistente a condiciones climáticas extremas: granizo, viento, etc. (Jiménez 
C.B.E, (2002). 
No requiere mantenimiento complejo, solo limpieza del módulo solar (Jiménez 
C.B.E, (2002). 
Se puede aumentar la capacidad instalada y la autonomía de la instalación 
(Jiménez C.B.E, (2002). 
Fácil uso en lugares de difícil acceso (Madureira, 1995) 
No consume combustible (Jiménez C.B.E, (2002). 
BARRERASSe precisan sistemas de acumulación (baterías) que contienen agentes químicos 
peligrosos (Jiménez C.B.E, (2002). 
Se produce solo por algunas horas y depende de su ubicación geográfica. (eie, 
2014) 
Pueden afectar los ecosistemas por la extensión ocupada por los paneles en 
caso de grandes instalaciones (Jiménez C.B.E, (2002). 
Escasez de silicio, avances tecnológicos e incremento de los costos, provocan 
que las tecnologías innovadoras sean desarrolladas y convertidas en productos 
de mercado. (eco, 2014) 
Impacto visual negativo si no se cuida la integración de los modelos solares en el 
entorno (Jiménez C.B.E, (2002). 
27 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
2.3 NORMAS INTERNACIONALES PARA LA CONEXIÓN 
DE SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS EN 
REDES DE DISTRIBUCION. 
Con los cambios tecnológicos que se han venido presentando en los sistemas eléctricos 
en cuanto a la utilización de fuentes de energía alternativas conectadas a la red, es 
importante considerar las normas técnicas existentes para la conexión de estos tipos de 
sistemas, a continuación se presentan algunas de las normas técnicas más importantes 
para sistemas de generación fotovoltaica. 
2.3.1 NORMAS IEEE 
2.3.1.1 IEEE 1547 - 2003, ESTANDAR PARA LA INTERCONEXION DE RECURSOS 
DISTRIBUIDOS CON SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA 
REQUERIMIENTOS GENERALES 
REGULADOR DE TENSION 
Las fuentes distribuidas no regularán activamente la tensión en un punto común de 
conexión. (IEEE 1547, 2003) 
PUESTAS A TIERRA 
El sistema de puesta a tierra de la interconexión de fuentes distribuidas no causará 
sobretensiones que excedan a las ocurridas en los equipos conectadas al área del 
sistema de potencia y no interrumpirán la coordinación de la protección de falla a tierra 
en el área eléctrica del sistema de potencia. (IEEE 1547, 2003) 
 
SINCRONIZACIÓN 
Las unidades de recursos distribuidos se agruparán en paralelo con el área del sistema 
de potencia sin causar fluctuaciones de tensión en el punto común que no sobrepasen el 
± 5% del nivel de tensión en el área eléctrica del sistema de potencia. (IEEE 1547, 2003) 
REDES DE DISTRIBUCIÓN SECUNDARIAS 
Las protecciones de la red no se usarán por separado, servirán como interruptores de 
fallas realimentadas o de alguna manera aislaran una red o red primaria de alimentación 
donde los recursos distribuidos son conectados al resto del área eléctrica del sistema de 
28 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
potencia, a menos que las protecciones sean posicionadas y probadas para normas 
aplicables para cada aplicación. 
Cualquier recurso distribuido conectado a una red de distribución no causará un recierre 
operacional o preventivo de alguna protección de la red instalada en una red de 
suministro. (IEEE 1547, 2003) 
FALLAS EN EL ÁREA ELÉCTRICA DEL SISTEMA DE POTENCIA 
La unidad de recursos distribuidos deberá desenergizar el área eléctrica del sistema de 
potencia para fallas en el circuito para el cual está conectado. (IEEE 1547, 2003) 
COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO EN EL ÁREA ELÉCTRICA DEL SISTEMA DE 
POTENCIA 
El recurso distribuido deberá desenergizar el circuito del área eléctrica del sistema de 
potencia para el cual está conectado previo al recierre por parte del área eléctrica del 
sistema de potencia. (IEEE 1547, 2003) 
TENSIÓN 
Las funciones de protección del sistema de interconexión detectarán la frecuencia 
efectiva (rms) o fundamental de cada tensión fase a fase y tensión fase neutro. 
Cuando alguna tensión esté en el rango dado en la tabla 2.3.1.1, el recurso distribuido 
deberá parar de energizar el área eléctrica del sistema de potencia en el tiempo de 
despeje como se indica en la tabla que se acaba de mencionar. Para recursos 
distribuidos menores o iguales a 30 kW en capacidad pico, las tensiones de referencia y 
tiempos de despeje deberán ser fijos o de campos ajustables. Para recursos distribuidos 
mayores que 30 kW las tensiones de referencia deben ser campo ajustable. (IEEE 1547, 
2003) 
Tabla 2.3.1.12Respuesta a tensiones anormales en sistemas interconectados (IEEE 1547, 2003) 
Rango de tensión (% de la tensión 
base) 
Tiempo de despeje 
V < 50 0.16 
50 ≤ V < 88 2.00 
110 ≤ V < 120 1.00 
V ≥ 120 0.16 
 
 
 
29 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
FRECUENCIA 
Cuando la frecuencia del sistema está en un rango dado en la tabla 2.3.1.1-1, el recurso 
distribuido deberá dejar de energizar el área eléctrica del sistema de potencia entre el 
tiempo de despeje. Para recursos distribuidos menores o iguales a 30 kW en capacidad 
pico, las tensiones de referencia y tiempos de despeje deberán ser fijos o de campos 
ajustables. (IEEE 1547, 2003) 
Tabla 2.3.1.1-13Respuesta a frecuencias anormales en sistemas interconectados (IEEE 1547,2003) 
Tamaño del 
Recurso 
distribuido 
Rango de tensión 
(% de la tensión 
base) 
Tiempo de despeje 
≤ 30 kW > 60.5 0.16 
< 59.3 0.16 
 > 30 kW > 60.5 0.16 
< (59.8 – 57.0) 0.16 a 300 
< 57 0.16 
 
2.3.1.2 IEEE STD 929-2000, IEEE PRÁCTICA RECOMENDADA PARA LA INTERCONEXIÓN 
ELÉCTRICA DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS 
CALIDAD DE ENERGIA 
La calidad de energía provista por el sistema Fotovoltaico (FV) para cargas a.c en el sitio 
y para suministrarla a las instalaciones interconectadas es gobernada por prácticas y 
estándares dirigidos a tensiones, frecuencia y distorsión. (IEEE Std 929-2000) 
RANGOS DE TENSIONES NORMALES DE OPERACIÓN 
Los sistemas fotovoltaicos interconectados no regulan tensión, ellos inyectan corriente 
hacia la instalación. Sin embargo, el rango de operación de la tensión para inversores 
FV es seleccionado como una función de protección que responde a condiciones 
anormales de la instalación, no como una función de regulación de tensión. 
Si la inyección de corriente FV en una línea eléctrica excede la carga de la línea, se 
requiere entonces una acción correctiva, como equipos de regulación de tensión que 
normalmente no tienen capacidad sensora de corriente direccional. (IEEE Std 929-2000) 
PEQUEÑOS SISTEMAS (≤ 10 KW) 
El rango de operación para estos pequeños sistemas FV es 106 – 132 V en una base de 
120 V, esto es, el 88 – 110 % de la tensión nominal. Este rango resulta en puntos de 
caída a 105 V y 133 V. En la actualidad el punto de caída 133 V está relacionado con la 
30 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
tensión del punto común de conexión, el cual no es necesariamente la tensión terminal 
del inversor. Si la instalación del inversor esta eléctricamente cerca del punto común de 
conexión lo suficiente para permitir diferencias de tensiones despreciables entre el 
inversor y el punto de conexión, el punto de caída 133 V se aplicará en los terminales del 
inversor además del punto de conexión. ((IEEE Std 929-2000) 
SISTEMAS GRANDES Y MEDIANOS 
Las instalaciones pueden tener rangos específicos de operación para sistemas FV 
grandes y medianos y pueden requerir parámetros ajustables de tensión de operación 
para estos grandes sistemas. En ausencia de cada requerimiento, los principios de 
operación entre el 88% y el 110% se aplicarán para una tensión apropiada de operación. 
(IEEE Std 929-2000) 
FRECUENCIA 
La frecuencia del sistema que controla la instalación, y el sistema FV deben operar en 
sincronismo con la instalación. Pequeños sistemas FV deben tener una frecuencia 
ajustable de operación en un rango de 59.3 a 60.5 Hz. (IEEE Std 929-2000) 
PERTURBACIONES DE FRECUENCIALos puntos de prueba para determinar la operación apropiada de la frecuencia de caída 
debe ser 59.2 y 60.6 Hz. Cuando la frecuencia de la instalación está fuera del rango de 
59.3 – 60.5 Hz, el inversor debe desconectar la instalación en cerca de 6 ciclos. (IEEE 
Std 929-2000) 
2.3.2 NORMA IEC 
 
2.3.2.1 IEC 61727. SISTEMAS FOTOVOLTAICOS – CARACTERISTICAS DE LA 
INTERCONEXIÓN EN EL PUNTO COMÚN DE CONEXIÓN 
COMPATIBILIDAD DE LA INSTALACIÓN 
La calidad de energía provista por el sistema FV para las cargas AC en el sitio y por la 
energía entregada a la instalación es gobernada por prácticas y estándares en tensión, 
distorsión, frecuencia, armónicos y factor de potencia. La desviación de estos 
estándares representa condiciones prohibidas y puede requerir que el sistema FV cense 
la desviación y desconecte apropiadamente la instalación. 
31 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
Todos los parámetros de calidad (tensión, distorsión, frecuencia, armónicos y factor de 
potencia) deben ser medidos en el punto común de conexión a menos que se especifique 
otra cosa. (IEC 61727, 2004) 
TENSIÓN, CORRIENTE Y FRECUENCIA 
La tensión, corriente y frecuencia del sistema FV debe ser compatible con el sistema de 
distribución. (IEC 61727, 2004) 
RANGO NORMAL DE OPERACIÓN 
Los sistemas FV interconectados al sistema normalmente no regulan tensión, ellos 
inyectan corriente hacia el sistema. Por lo tanto, el rango de tensión de operación para 
inversores FV es seleccionado como una función de protección que responde a 
condiciones anormales del sistema, y no como una función de regulación del sistema. 
(IEC 61727, 2004) 
INYECCION DC 
El sistema FV no debe inyectar corrientes DC mayores al 1% de la corriente nominal de 
salida del inversor hacia la interconexión AC del sistema bajo condiciones de operación. 
(IEC 61727, 2004) 
La conexión de sistemas solares fotovoltaicos en redes de distribución causa un gran 
impacto en la coordinación de los dispositivos de protección; en el siguiente capítulo se 
describirán las funciones y equipos de protección a utilizar en las redes de distribución, 
métodos de coordinación de protecciones. 
32 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
3. Capítulo 3 
SISTEMAS DE PROTECCION ELECTRICA 
Normalmente las fallas en los sistemas de potencia eléctricos causan niveles muy 
elevados de corrientes. Estas corrientes pueden usarse para determinar la presencia de 
las mismas y operar dispositivos de protección, que pueden variar en el diseño 
dependiendo de la complejidad y la exactitud requerida. 
Se define como sobrecorriente a cualquier valor que excede la corriente máxima de 
operación de un dispositivo. La función primordial del sistema de protección es aislar 
instantáneamente, del resto del sistema, a cualquier elemento sujeto a una 
sobrecorriente o una condición anormal que pueda causar un fenómeno que altere el 
estado normal del sistema. (Curso de posgrado: operación de sistemas eléctricos de 
potencia, 2001; Zapata, 2003) 
3.1 TIPOS DE RELES DE SOBRECORRIENTE 
La protección de las redes de distribución se realiza a través de equipos diseñados para 
soportar los esfuerzos por cortocircuito y están dotados con sistemas de control sensibles 
a corrientes de falla y mecanismos de operación para abrir el circuito y aislar la sección a 
la cual están conectados. 
Los equipos de protección por sobrecorriente detectan una falla al medir una corriente 
varias veces superior a la de la línea que supervisa, poseen una característica de retardo 
de tiempo en función de la magnitud de la corriente de falla que detectan. 
Los relés de sobrecorriente pueden clasificados en tres grupos: corriente definida, tiempo 
definido y tiempo inverso. (Zapata, 2003) 
 
 
33 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
3.1.1.1 RELÉ DE SOBRECORRIENTE DE CORRIENTE DEFINIDA 
Opera instantáneamente cuando la corriente alcanza un valor predeterminado. El ajuste 
es escogido de manera que, en la subestación más alejada de la fuente, el relé operará 
para una corriente de bajo valor y las corrientes de operación de los relés son 
incrementadas progresivamente en cada subestación, en dirección hacia la fuente. Así el 
relé con el ajuste más bajo operará primero y desconecta la carga en el punto más 
cercano a la falla. (Zapata, 2003) 
3.1.1.2 RELÉ DE SOBRECORRIENTE DE TIEMPO DEFINIDO 
El ajuste de estos tipos de relé permite ser variado para manejar diferentes tipos de 
corriente usando diferentes tipos de operación. Estos ajustes pueden ser calculados de 
manera tal que el interruptor más cercano a la falla sea disparado en el tiempo más corto, 
y luego los interruptores restantes sean disparos sucesivamente, usando tiempos de 
retardo grandes, moviéndose hacia la fuente. (Zapata, 2003) 
3.1.1.3 RELÉ DE SOBRECORRIENTE DE TIEMPO INVERSO 
La propiedad fundamental de los relés de tiempo inverso es que ellos operan en un 
tiempo que es inversamente proporcional a la corriente de falla. La ventaja sobre el relé 
de tiempo definido es que, para las corrientes muy altas, pueden obtenerse tiempos de 
disparo más cortos sin el riesgo de la selectividad de protección. Los relés de tiempo 
inverso son generalmente clasificados en concordancia con su curva característica que 
indica la velocidad de operación. (cenase, 2014) 
Los relés de tiempo inverso se utilizan principalmente en sistemas de distribución 
radiales, su tiempo de operación es inversamente proporcional a la magnitud de la 
corriente observada, tiene los siguientes parámetros de ajustes: 
 Corriente de Arranque: Valor a partir del cual comienza la operación 
temporizada del relé; en relés modernos los valores de ajuste se expresan como 
múltiplos y submúltiplos de la corriente nominal (1 o 5 A dependiendo del 
transformador de corriente, CT) en pasos de 0,01 A. 
 Dial: Permite obtener diferentes tiempos de operación para una familia del mismo 
tipo de curvas, de una corriente dada. En relés modernos los pasos del dial son 
muy cercanos entre sí, por ejemplo, de 0,1 a 1 en pasos de 0,05 que equivale a 
18 curvas, esto permite considerar el ajuste de dial como una función continua. 
(Zapata, 2003) 
 
Los tipos de relés de sobrecorriente se explican más claramente en la figura 3.1.1.3: 
 
34 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
 
 
Figura 3.1.1.36 Característica de operación tiempo/corriente de los relés de sobrecorriente. (Gers, 3rd 
edición) 
 
3.1.2 EQUIPOS DE PROTECCIÓN EN REDES DE DISTRIBUCIÓN 
Los fusibles son los dispositivos de sobrecorriente más económico y simples que se 
utilizan en la protección de redes de distribución. Al mismo tiempo son uno de los más 
confiables, dado que pueden brindar protección un tiempo muy prolongado sin estar 
sujeto a tareas de mantenimiento. (Curso de posgrado: operación de sistemas eléctricos 
de potencia). 
35 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
El principio de funcionamiento del fusible, se basa inicialmente en la fusión de un 
elemento conductor; una vez iniciado el proceso de fusión, se produce el arco eléctrico 
dentro del fusible, siendo posteriormente apagado por diferentes mecanismos. 
(arqhys,2014) 
Las principales características de operación de un fusible son las siguientes: 
 Combina el elemento sensor y de interrupciónen una sola unidad. 
 Su operación depende de la magnitud y duración de la corriente que fluye a 
través de él. 
 Es un dispositivo monofásico. Solo el fusible de la fase dañada operará, 
quedando las otras fases activas. 
 Después de haber operado debe cambiarse, ya sea las tres fases o solo el 
elemento sensor de corriente que se fundió. (elprisma,2014) 
 
Existe una gran variedad en fusibles para media y alta tensión, tanto en niveles de 
corriente y tensión, como en características constructivas y de operación. 
Antiguamente los fusibles eran finos hilos de cobre o plomo, colocados al aire, lo cual 
tenía el inconveniente de que al fundirse saltaban pequeñas partículas incandescentes, 
dando lugar a otras averías en el circuito. 
Actualmente la parte o elemento fusible suele ser un fino hilo de cobre o aleación de 
plata, o bien una lámina del mismo metal para fusibles de gran intensidad, colocados 
dentro de unos cartuchos recubiertos interiormente con sustancias que al calentarse 
emiten gases que salen por la parte inferior del cartucho produciendo así un efecto de 
soplado que ayuda a la extinción del arco. Los cartuchos fusibles son protecciones 
desechables, cuando uno se funde se sustituye por otro en buen estado. 
 
Atendiendo a la rapidez de fusión, los cartuchos fusibles se clasifican de acuerdo a la 
siguiente tabla: 
 
Tabla 4.1.24TIPOS DE CARTUCHOS FUSIBLES (Martínez, 2010) 
TIPO SEGÚN NORMA 
FUSIBLES RAPIDOS Gf 
FUSIBLES LENTOS Gt 
FUSIBLES DE 
ACOMPAÑAMIENTO 
Am 
 
Fusibles lentos (gT): Son los menos utilizados, empleándose para la protección de 
redes aéreas de distribución generalmente, debido a los cortocircuitos momentáneos que 
los árboles o el viento pueden hacer entre los conductores. 
Fusibles rápidos (gF): Se emplean para la protección de redes de distribución con 
cables aislados y para los circuitos de alumbrado generalmente. 
http://www.arqhys.com)/
36 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
Fusibles de acompañamiento (aM): Son un tipo esencial de cortacircuitos, diseñado 
para la protección de motores eléctricos. 
Los cartuchos fusibles de los tipos lentos y rápidos bien elegidos, en cuanto a intensidad 
de fusión, se emplean también como protección contra sobrecargas, principalmente en 
instalaciones de alumbrado y de distribución. (Martínez, 2010) 
Los tres tipos de fusibles se diferencian en la intensidad que ha de atravesarlos para que 
fundan en un segundo, así: 
 Los fusibles lentos funden en un segundo para I = 5 If 
 Los fusibles rápidos funden en un segundo para I = 2,5 If 
 Los de acompañamiento funden en un segundo para I = 8 If. 
En la figura 3.1.2 se muestra la coordinación entre fusibles de distinta capacidad según la 
corriente de cortocircuito que circula en los puntos de instalación, con las respectivas 
curvas tiempo – corriente asociadas a cada fusible: 
 
Figura 3.1.27Característica tiempo/corriente de un fusible 200K (a) y 200 T (b) (Gers, 3rd edición) 
 RECONECTADOR: El reconectador es un dispositivo de interrupción de carga 
eléctrica, con posibilidad de recierre automático ajustable, con opción de 
monitoreo y operación tele mandada, instalado preferiblemente en líneas de 
distribución. Este equipo, permite interrumpir el flujo en caso de detectar una 
condición de sobrecorriente, teniendo como característica principal la de 
reconectar y energizar el circuito protegido, cerrando sus contactos nuevamente, 
37 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
una vez transcurrido un tiempo determinado. De este modo, es capaz de eliminar 
fallas temporales por medio de la des energización momentánea de la red. En 
caso de que la falla siga presente, se repite la secuencia de apertura-cierre un 
número de veces más, tres veces como máximo, quedando en posición abierta 
definitivamente posterior a la cuarta operación de apertura. De esta manera, si la 
falla es de carácter permanente, el reconectador abre en forma definitiva, aislando 
la sección fallada de la alimentación del sistema. 
 
El reconectador consta de un sistema de control que permite programar un cierto número 
de operaciones de apertura-cierre, pudiendo además variar el intervalo y la secuencia de 
operación. Entre las características de capacidad con que un reconectador posee, está la 
de determinar el tiempo que debe tardar en abrir. Este tiempo es función del valor de los 
Amperes que alcanza la corriente de falla y la curva de tiempo-corriente que esté 
programada. Dentro de las curvas tiempo-corriente, se tienen 2 tipos de operación, curva 
de disparo rápido y curva de disparo retardado. (Rozas, 2010) 
 
 
 
Figura 3.1.2-18Tipos de curva tiempo - corriente de un reconectador (Rozas,2010) 
En la figura 3.1.2-2 se muestra la secuencia de operación del reconectador en presencia 
de una falla permanente. Dicha secuencia está programada para una operación rápida, 
seguida de dos operaciones retardadas, en donde TR son los ciclos de recierre 
programados al equipo para despeje de las fallas. 
38 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
 
Figura 3.1.2-29Secuencia de operación de reconectador de falla permanente (Cooper Power System) 
La tarea principal del reconectador consiste en discriminar entre una falla temporal y una 
de carácter permanente, dándole a la primera tiempo para que se despeje por medio de 
sucesivas reconexiones, o bien, sea despejada por el elemento de protección más 
cercano a la falla, si esta falla es de carácter permanente, de este modo, sólo se aísla la 
sección fallada de la parte principal del sistema. (Navarro, 2013) 
Los reconectadores dentro del sistema de distribución se pueden ubicar de la siguiente 
manera: 
 En la salida de subestaciones, como dispositivo de protección del alimentador 
primario. En esta ubicación permite aislar al alimentador principal en caso de falla 
permanente. 
 En líneas de distribución a cierta distancia de la subestación. Permite segmentar 
alimentadores largos, previniendo la salida completa del alimentador en caso que 
ocurra una falla permanente cerca del final del alimentador. 
 En ramales y derivaciones importantes desde el alimentador principal. Protege al 
alimentador principal de posibles interrupciones y salidas debido a fallas en las 
derivaciones. 
 En pequeños ramales monofásicos. 
 
 SECCIONALIZADOR 
El seccionalizador es un dispositivo de apertura de un circuito eléctrico, que debe ser 
utilizado en operación conjunta con otro equipo en serie, esto se debe, a que el 
seccionalizador no está diseñado para interrumpir corrientes de fallas. Por lo tanto, su 
39 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
operación debe realizarse mientras el circuito se encuentre desenergizado por la 
operación previa de un interruptor o un reconectador. 
Dependiendo del esquema de coordinación, el seccionalizador deberá abrir durante el 
primero, segundo o tercer intervalo de la apertura, en el tiempo muerto de la protección 
de cabecera, para aislar fallas permanentes y confinarlas a pequeños tramos de la red. 
Este equipo no tiene curvas características de tiempo-corriente, lo que constituye una de 
sus mayores ventajas y facilita su aplicación en los esquemas de protección. (Gers, 3rd 
edición) 
3.2 COORDINACIÓN DE PROTECCIONES 
Los componentes del sistema de protección tienen los objetivos básicos para el sistema 
de protecciones, determinándose como la filosofía que debe regir los elementos que lo 
constituyen, parasu correcto funcionamiento. 
3.2.1 SENSIBILIDAD 
La protección debe tener la capacidad de detectar cualquier falla que se produzca en la 
zona de la red que tiene asignada bajo condiciones de carga mínima. Por lo anterior 
para ofrecer a un sistema de protección de esta característica es necesario: 
 Establecer para cada tipo de protección las magnitudes mínimas de intensidad y/o 
tensión necesarias que permiten distinguir las situaciones de falla de las 
situaciones normales de operación. 
 Establecer para cada una de las magnitudes necesarias las condiciones limite 
que separan las situaciones de falla de las situaciones normales de operación. 
(Dominguez, 2006) 
 
3.2.2 SELECTIVIDAD 
Consiste en la capacidad del sistema de protección en aislar únicamente la porción del 
circuito que ha sido afectada por una falla. Los diferentes equipos de protección deben 
operar apropiadamente para que este procedimiento ocurra tan rápido como sea posible. 
En la práctica, el análisis de selectividad consiste en determinar los diferentes ajustes 
(umbrales y retardos) para los equipos de protección, de manera que asegure una 
coordinación en los tiempos de operación entre las protecciones aguas arriba y las 
protecciones aguas abajo. En este tipo de análisis se tienen en cuenta las diferentes 
fallas que pueden ocurrir en diversos puntos de la red y, a su vez, se verifica que cada 
40 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
tipo de falla pueda ser despejada por, al menos, dos dispositivos de protección 
diferentes. 
Un análisis de selectividad debe incluir: 
 La descripción de los criterios de operación de la red 
 El diagrama unifilar 
 Los valores esperados de corrientes de cortocircuito 
 Las curvas de coordinación, diagramas de protección de fases y de tierra. 
 Hojas de datos técnicos de los equipos 
 Registro de los ajustes de cada dispositivo (Zapata, 2011) 
3.2.3 RAPIDEZ 
En el momento que se detecta una falla, la protección debe actuar con rapidez 
despejándola lo más pronto posible. Cuanto mayor sea la rapidez de actuación menor 
serán las consecuencias que presentan las fallas como: pérdida de estabilidad del 
sistema, costos altos de mantenimiento correctivo, daño de equipos o poner en riesgo la 
vida del personal que labora en la empresa. 
La rapidez con la que puede actuar una protección depende directamente de la 
tecnología empleada en su construcción y de la velocidad de respuesta del sistema de 
mando y control de los interruptores automáticos asociados a la misma. (Domínguez, 
2006). 
3.2.4 TIPOS DE PROTECCIONES 
Con el fin de proporcionar seguridad ante interrupciones inesperadas, para todos los 
casos de fallas por sobrecorrientes, se deben disponer una serie de dispositivos de 
protección que deben operar de manera coordinada. 
Por definición convencional, cuando dos o más dispositivos de protección hacen parte de 
un sistema, el dispositivo de protección adyacente a la fuente se denomina como la 
protección de “Respaldo” y al dispositivo más cercano a la carga o punto de falla se 
denomina como dispositivo “Principal”. (Cooper Power Systems) 
3.2.5 COORDINACIÓN DE LOS DISPOSITIVOS DE 
SOBRECORRIENTE 
3.2.5.1 COORDINACIÓN FUSIBLE – FUSIBLE 
41 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
Existen dos métodos para hacer la coordinación de fusibles, el primero mediante las 
características de tiempo – corriente (TCC) y el segundo mediante el uso de tablas de 
coordinación las cuales son derivadas de la coordinación con curvas. 
 MÉTODO DE COORDINACIÓN TIEMPO – CORRIENTE (TCC) 
La coordinación de fusibles se basa en la coordinación de las curvas o características de 
fusión de tiempo – corriente propias de cada tipo de fusible. Una curva tiempo – 
corriente muestra el tiempo requerido para que un determinado fusible se funda o aísle 
un circuito para el paso de distintas corrientes a través del fusible. 
Una regla que se considera en la coordinación de fusibles es la siguiente: “el tiempo de 
despeje total del fusible que sirve de protección principal no debe ser superior al 75% del 
tiempo de fusión mínima del fusible de respaldo”. Esto logra la coordinación apropiada y 
previene el daño al fusible de respaldo por cambios de temperatura y condiciones de 
precarga. 
 
Figura 3.2.5.110Método de coordinación tiempo – corriente (Navarro, 2013) 
 
 MÉTODO DE TABLAS DE COORDINACION 
Cuando el proceso es repetitivo, la coordinación de fusibles se puede realizar también 
mediante tablas de coordinación que son obtenidas a partir de las características de 
mínima fusión del fusible de respaldo y de máxima de aclaración del fusible principal, 
conservándose el criterio del 75%. Lo anterior es válido para fusibles estándar tipo ANSI 
(T, K y H). (Zapata Castrillón, 2011) 
42 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
 
Figura 3.2.5.1-111Coordinación entre fusibles tipo K (Zapata Castrillón, 2011) 
 
Figura 3.2.5.1-212Coordinación entre fusibles tipo T (Zapata Castrillón, 2011) 
 
 
3.2.5.2 COORDINACIÓN RECONECTADOR – FUSIBLE 
La coordinación reconectador – fusible se realiza por medio del método de trazado de las 
curvas características del reconectador y fusible, la cual permite obtener el rango de 
niveles de cortocircuito en que es posible la coordinación de dispositivos. 
Para lograr la coordinación entre reconectador-fusible, se deberán cumplir dos 
condiciones: 
43 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
 Para toda corriente de falla ubicada en la zona protegida del fusible, su tiempo 
mínimo de fusión deberá ser mayor que el producto entre el tiempo de operación 
de la característica rápida del reconectador y el factor K1, factor que depende 
tanto de la secuencia de operación como del tiempo de la primera reconexión. El 
punto de intersección entre dichas curvas corresponde al punto de corriente 
Máxima de coordinación. 
 
 Para toda corriente de falla ubicada en la zona protegida del fusible, su tiempo 
máximo de aclaramiento debe ser menor que el tiempo de operación de la 
característica retardada del reconectador. En caso de que estas curvas se 
encuentren muy cercanas, el reconectador deberá programarse para que opere a 
lo menos con dos operaciones retardadas, de modo que el reconectador pueda 
reponer el servicio al resto del sistema. 
 
 
 
Figura 3.2.5.213 curvas coordinación reconectador – fusible (Navarro, 2013) 
 
La siguiente tabla muestra los valores del factor de corrección K1 según el tiempo de la 
primera reconexión. (Navarro, 2013) 
 
Tabla 3.2.5.25Valores de factor de corrección K1 (Navarro, 2013) 
TIEMPO DE 
RECONEXION 
(CICLOS) 
UNA OPERACIÓN 
RAPIDA 
DOS OPERACIONES 
RAPIDAS 
25-30 1,25 1,80 
60 1,25 1,35 
90 1,25 1,35 
44 ANALISIS DEL IMPACTO DE INSTALAR SISTEMAS SOLARES 
FOTOVOLTAICOS SOBRE LAS PROTECCIONES ELECTRICAS EN UNA 
RED DE DISTRIBUCION CON NIVEL DE TENSION DE 13.2 kV. 
 
 
TIEMPO DE 
RECONEXION 
(CICLOS) 
UNA OPERACIÓN 
RAPIDA 
DOS OPERACIONES 
RAPIDAS 
120 1,25 1,35 
 
3.3 EFECTOS DE LA CONEXIÓN EN LA PROTECCIÓN 
DE SOBRECORRIENTE EN UN ALIMENTADOR 
Los equipos de protección de sobrecorriente corresponden a dispositivos cuya 
selectividad reacciona frente a un aumento de corriente sobre los valores normales de 
operación del elemento protegido, es decir, actúa cuando la corriente circulante por el 
elemento protegido supera un cierto valor preestablecido, lo que indica que el sistema se 
encuentra