Protección de generadores

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Protección de Generadores

La frecuencia de falla en máquinas rotatorias es pequeña como resultado como el resultado de diseños modernos y adecuados materiales. De esta forma, es importante que las condiciones anormales sean reconocidas prontamente y aislar esta área rápidamente.

Las máquinas rotatorias pueden ser sujetas a un numeroso tipo de condiciones anormales. Algunas de estascondiciones pueden ser :

i)                     Fallas en los bobinados
ii)                   Sobrecarga
iii)                  Sobre calentamiento (bobinados y rodamientos)
iv)                  Sobrevelocidad
v)                    Falla o pérdida de campo
vi)                  Motorización del generador
vii)                 Desbalanceamiento de lascorrientes de operación
viii)               Pérdida de sincronismo

Varias de esas condiciones requerirán una desconexión automática de la máquina del sistema, corregir el problema, y reconectar la máquina. Normalmente la máquina durante la falla, permanece girando.

Cuando la falla es interna (aislamiento) la solución es la protección diferencial de corriente que dependiendo de la conexiónde la máquina (estrella o triángulo) los circuitos recomendados son los siguientes:

La mayoría de los generadores tienen conexión en estrella en sus bobinados. El esquema de la protección se resuelve como se indica en las figuras de la página anterior.

Si la conexión es DELTA la solución se muestra en la figura siguiente:

Protección para una falla a tierra:

La alta impedancia de unafalla a tierra hace más difícil de detectar las corrientes de una falla a tierra por los relés diferenciales. Por ello normalmente se habilita un relé especial para detectar una situación como la descrita. En la figura siguiente se muestra un esquema para este caso.

El ajuste bajo del pick-up del relé, la alta impedancia de los transformadores de corriente hacen difícil distinguir entre lacorriente de falla y las corrientes de tercera armónicas desbalanceadas del sistema trifásico que también fluyen por el circuito del neutro. Esta tercera armónica puede ser tan alta como 10 al 15 % de la corriente máxima de salida del generador. El esquema dispone de un filtro para la tercera armónica por medio del circuito RC. En este caso el filtro a la tercera armónica es de aproximadamente 60 % dela corriente tercera armónica.

El relé SV es de sobre voltaje y permite respaldar la operación del relé de corriente para limitar el tiempo en la cual se mantiene la falla si no es despejada por el relé de corriente.

El settings debiera ser ajustado de tal forma que los fusibles del transformador fundan antes que el relé de tierra opere.

Fallas desbalanceadas

Los generadores no debensoportar fallas desbalanceadas porque las corrientes de secuencia negativa inducen en las partes sólidas y metales de la carcasa corrientes que producen pérdidas y recalentamiento. Estas pérdidas I2R elevan rápidamente la temperatura y pueden llevar a la máquina a la destrucción.

La instalación de un relé de secuencia negativa puede prevenir una condición de falla. Esto se muestra en el esquemasiguiente.
En el esquema el relé COQ es un equipo para limitar las corrientes de secuencia negativa con un pick-up de alrededor del 0.6 o/1 de las corrientes de secuencia negativa y tiene taps de 3 a 5 amperes. Las normas recomiendan que si existen fallas I22 t de 40 % o más de las corrientes de falla totales, se producirían fallas en los generadores que las sufren.
El siguiente esquema esrecomendado para sistemas de 20.000 KVA o mayores.

Protección de sobrecarga

La protección de sobrecarga de generadores se aplica principalmente para proveer respaldo a la protección de barras o alimentadores más que a proteger la máquina directamente. Los estándares AIEE especifican que “Una máquina debe ser capaz de permanecer sin fallas durante 30 segundos para un corto circuito trifásico en...
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