Proteccion de generadores sincronicos

TUTORIAL IEEE DE

PROTECCIÓN DE GENERADORES SINCRÓNICOS
Presentado por: The Power Engineering Education Committee. Power System Relaying Committee.

TUTORIAL DE PROTECCIONES DE GENERADORES SINCRÓNICOS

ESTA HOJA FUE DEJADA INTENCIONALMENTE EN BLANCO

TUTORIAL DE PROTECCIONES DE GENERADORES SINCRÓNICOS

SECCIÓN 1 FUNDAMENTOS

RESUMEN Esta sección proporciona el soporte para entenderlas secciones posteriores. Describe el trabajo eléctrico de los generadores sincrónicos y como son conectados al sistema. Tambien se describe la operación del generador bajo condiciones de corto circuito y las prácticas de puesta a tierra.

Generador sincrónico básico Un generador sincrónico convierte energía termomecánica en energía eléctrica. La potencia mecánica del impulsor giran la flechadel generador en el cual el campo de Corriente Continua (C.D.) está instalado. La figura 1 ilustra una máquina simple.

INTRODUCCIÓN La protección de generadores sincrónicos incluye la consideración de las condiciones de operación anormal más dañinas que la protección de cualquier otro elemento del sistema de potencia. Un generador protegido adecuadamente requiere, la protección automáticacontra condiciones anormales dañinas. El contenido de este curso muestra la necesidad de proporcionar tal protección. El inconveniente al proporcionar algunas de las protecciones no es tanto que puedan operar inadecuadamente o remover el generador de servicio innecesariamente, sino que que fallen al operar cuando deben. Este temor de aplicar la protección adecuada puede ser reducido considerablementeentendiendo la necesidad de tales protecciones y como aplicarlas a un generador dado. Un disparo innecesario del generador es indeseable, pero las consecuencias de no dispararlo y dañar la máquina son terribles. Para la empresa, el costo de dicho evento no es únicamente el costo de la reparación o reemplazo de la máquina dañada, sino el costo substancial de comprar energía de reemplazo durante elperiodo en que la unidad está fuera de servicio. En sitios atendidos, un operador atento y experimentado, puede algunas veces evitar remover el generador de servicio corrigiendo la condición anormal. Sin embargo, en la gran mayoría de los casos, el evento ocurrirá tan rápidamente para la reacción del operador, que se requiere la detección y aislamiento automático. Se reconoce que los operadorestambién cometen errores y crean condiciones anormales que requieren el disparo para evitar daños. La energización inadvertida y la sobreexcitación son ejemplos de tales eventos. Los procedimientos de operación no son un sustituto para la protección automática adecuada.

Figura 1. Generador sincrónico básico La energía del impulsor puede ser obtenida de quemar combustibles fósiles tales como carbón,petróleo o gas natural. El vapor producido gira la flecha del generador (rotor) a velocidades típicas de 1800 ó 3600 RPM. La conversión de la energía del vapor a rotación mecánica es hecha en la turbina. En plantas nucleares, el uranio, a través del proceso de fusión, es convertido en calor, el cual produce vapor. El vapor es forzado a través de la turbina de vapor para rotar la flecha delgenerador. La energía del impulsor puede también ser obtenida por caída o movimiento del agua. Los generadores hidroeléctricos giran más lento (alrededor de 100-300 RPM) que las turbinas de vapor. Las máquinas sincrónicas son clasificadas en dos diseños principales — máquinas de rotor cilíndrico y máquinas de polos salientes. La figura 2 proporciona una vista de la sección transversal de ambos tipos deconstrucción. Los generadores impulsados por turbinas de vapor tienen rotores cilíndricos con ranuras en las cuales son colocados los devanados de campo distribuidos. La mayoría de los rotores cilíndricos están hechos de acero forjado sólido. El número de polos es típicamente dos o cuatro.

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Rotor cilíndrico

Rotor de polos...