Protecciòn De Generadores
Páginas: 85 (21218 palabras)
Publicado: 1 de agosto de 2011
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CAPÍTULO 3 PROTECCIÓN DEL GENERADOR ELÉCTRICO
1.1 PROTECCIÓN PRINCIPAL PARA GENERADORES
3.1.1 PROTECCIÓN DIFERENCIAL PARA GENERADOR 87G
La protección diferencial 87G es aplicada para proteger al generador contra cortocircuitos que se originan en el devanado del estator. Cortocircuitos fase-fase y fase - tierra pueden ser detectados, sin embargo cortocircuitos entre espiras de una mismafase pueden pasar por alto.
Figura 3.1. Conexión Simple de la Protección Diferencial
El principio de funcionamiento está basado en la medición de corrientes procedentes de TCs ubicados al inicio y al final del devanado del estator. Las señales de corriente que se obtienen de los TCs, son llevadas a través de conductores utilizando la configuración mostrada en la figura 3.1. Cuando laoperación del generador es normal, el sentido del flujo de corriente por el primario de los TCs hace que por el secundario, I1 e I2 tengan la misma dirección y la
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misma magnitud (esto si se tiene una relación de transformación adecuada en los TCs y tomando muy en cuenta la polaridad de los mismos), por lo tanto la corriente “diferencial” Id que aparece en el nodo de unión es igual a cero.Si una falla ocurre dentro de la zona de protección diferencial, una de las dos corrientes I1 o I2 cambia de dirección, debido a que su respectiva corriente en el primario del TC también lo hace, esto porque en la condición de falla, corrientes procedentes de ambos lados de la protección diferencial aportan al cortocircuito (ver figura 3.2). En este caso la corriente Id ya no es cero por lo quepuede ser detectada para producir el disparo de un relé.
Figura 3.2. Circulación de Corrientes Para Falla dentro del Zona de Protección Diferencial
Es importante notar que la protección diferencial, tal como se muestra en la gráfica 3.1, permite detectar fallas entre un devanado y tierra, o fallas entre fases del estator, sin embargo no puede detectar fallas entre espiras de una misma faseporque para ese caso el sentido de las corrientes no cambiará. En generadores grandes, donde se emplea devanados partidos (generalmente dos por fase y en paralelo), un cortocircuito entre dos devanados de una misma fase por falla en el aislamiento no podría ser detectado tampoco, ya que las corrientes que entran y salen por la fase estarían todavía balanceadas, por esa razón es conveniente aplicar unesquema diferencial adicional como se indica en la figura 3.3, TCs
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adicionales son ubicados en una de las mitades de los devanados de cada fase y las corrientes en los secundarios son comparados con la corriente total en esa fase; la relación de los TCs deberán ser seleccionadas adecuadamente. La
operación del Relé, para este caso, deberá suministrar una alarma al operador y no ladesconexión, para que una puesta fuera de servicio sea programada y poder revisar la unidad.
Figura 3.3. Esquema de Protección Diferencial para Fallas en uno de los Devanados en un Generador con Devanados Partidos
Aparentemente con la aplicación del esquema diferencial en el estator del generador está solucionada la protección del mismo, pero debido a que los TCs basan su funcionamiento enmateriales magnéticos, bajo ciertas condiciones éstos pueden llegar a saturarse, haciendo que la corriente en sus secundarios no representen el valor real del primario, lo que puede conducir a una operación errónea de la protección.
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Figura 3.4. Gráfico esquemático de un TC
La saturación en los TCs se produce generalmente cuando la corriente en el primario es demasiado grande (por ejemplo,cuando un cortocircuito externo a la zona de protección ocurre). La elevada corriente en el primario del TC genera un alto voltaje en el secundario que depende del burden del transformador y del resto de equipos conectado a él. El voltaje crece para cumplir la relación I2 = I1 / N. La gráfica 3.4 muestra un TC conectado a una carga. Según la gráfica 3.4, el valor de V2 vendrá dado por la...
CAPÍTULO 3 PROTECCIÓN DEL GENERADOR ELÉCTRICO
1.1 PROTECCIÓN PRINCIPAL PARA GENERADORES
3.1.1 PROTECCIÓN DIFERENCIAL PARA GENERADOR 87G
La protección diferencial 87G es aplicada para proteger al generador contra cortocircuitos que se originan en el devanado del estator. Cortocircuitos fase-fase y fase - tierra pueden ser detectados, sin embargo cortocircuitos entre espiras de una mismafase pueden pasar por alto.
Figura 3.1. Conexión Simple de la Protección Diferencial
El principio de funcionamiento está basado en la medición de corrientes procedentes de TCs ubicados al inicio y al final del devanado del estator. Las señales de corriente que se obtienen de los TCs, son llevadas a través de conductores utilizando la configuración mostrada en la figura 3.1. Cuando laoperación del generador es normal, el sentido del flujo de corriente por el primario de los TCs hace que por el secundario, I1 e I2 tengan la misma dirección y la
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misma magnitud (esto si se tiene una relación de transformación adecuada en los TCs y tomando muy en cuenta la polaridad de los mismos), por lo tanto la corriente “diferencial” Id que aparece en el nodo de unión es igual a cero.Si una falla ocurre dentro de la zona de protección diferencial, una de las dos corrientes I1 o I2 cambia de dirección, debido a que su respectiva corriente en el primario del TC también lo hace, esto porque en la condición de falla, corrientes procedentes de ambos lados de la protección diferencial aportan al cortocircuito (ver figura 3.2). En este caso la corriente Id ya no es cero por lo quepuede ser detectada para producir el disparo de un relé.
Figura 3.2. Circulación de Corrientes Para Falla dentro del Zona de Protección Diferencial
Es importante notar que la protección diferencial, tal como se muestra en la gráfica 3.1, permite detectar fallas entre un devanado y tierra, o fallas entre fases del estator, sin embargo no puede detectar fallas entre espiras de una misma faseporque para ese caso el sentido de las corrientes no cambiará. En generadores grandes, donde se emplea devanados partidos (generalmente dos por fase y en paralelo), un cortocircuito entre dos devanados de una misma fase por falla en el aislamiento no podría ser detectado tampoco, ya que las corrientes que entran y salen por la fase estarían todavía balanceadas, por esa razón es conveniente aplicar unesquema diferencial adicional como se indica en la figura 3.3, TCs
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adicionales son ubicados en una de las mitades de los devanados de cada fase y las corrientes en los secundarios son comparados con la corriente total en esa fase; la relación de los TCs deberán ser seleccionadas adecuadamente. La
operación del Relé, para este caso, deberá suministrar una alarma al operador y no ladesconexión, para que una puesta fuera de servicio sea programada y poder revisar la unidad.
Figura 3.3. Esquema de Protección Diferencial para Fallas en uno de los Devanados en un Generador con Devanados Partidos
Aparentemente con la aplicación del esquema diferencial en el estator del generador está solucionada la protección del mismo, pero debido a que los TCs basan su funcionamiento enmateriales magnéticos, bajo ciertas condiciones éstos pueden llegar a saturarse, haciendo que la corriente en sus secundarios no representen el valor real del primario, lo que puede conducir a una operación errónea de la protección.
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Figura 3.4. Gráfico esquemático de un TC
La saturación en los TCs se produce generalmente cuando la corriente en el primario es demasiado grande (por ejemplo,cuando un cortocircuito externo a la zona de protección ocurre). La elevada corriente en el primario del TC genera un alto voltaje en el secundario que depende del burden del transformador y del resto de equipos conectado a él. El voltaje crece para cumplir la relación I2 = I1 / N. La gráfica 3.4 muestra un TC conectado a una carga. Según la gráfica 3.4, el valor de V2 vendrá dado por la...
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