Protección del generador
La protección del generador es la más compleja y requiere más tiempo por las siguientes razones:
- El generador es una gran máquina conectada a autobuses. Estos incluyen transformadores de bloque, transformadores auxiliares y un sistema de bus.
- Dispone de un sistema de excitación, una máquina impulsora, un generador de tensión , un controlador, un sistema de refrigeración, etc., por lo que no es un único dispositivo. La protección del generador debe adaptarse a los dispositivos asociados.
- Es un dispositivo caro e importante. Si es posible, no se debe apagar, ya que esto provocaría un corte de energía y una emergencia.
En el sistema de conexión de generador unitario, el generador está conectado al lado de baja tensión de la red principal. aumentar el transformador (GT) y el AGO de la unidad transformadora auxiliar (UAT). El lado de alta tensión del transformador principal está conectado al bus a través de un cuadro de distribución, desde donde se inyecta la electricidad a la red. El UAT alimenta equipos auxiliares que están conectados directamente a la unidad. El generador y el transformador del generador principal (GT) forman un equipo, y cada unidad cuenta con caldera, turbina, condensador y otros sistemas auxiliares.
Al elegir el esquema de protección del generador , además de la seguridad del generador, también se debe tener en cuenta la seguridad de todo el sistema y la estabilidad del sistema en caso de falla del generador.
Por lo tanto, un generador es un dispositivo costoso que requiere protección contra una variedad de posibles fallas.
Error del generador
Algunos de los errores importantes del generador son:
Condiciones de funcionamiento anormales
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Falla del motor principal
Si falla la entrada al motor principal, el generador funciona como un motor síncrono y extrae electricidad de la red de suministro. Esta condición del motor se llama "marcha atrás".
Con un turbogenerador, la pérdida del suministro de vapor puede provocar un funcionamiento inverso. A medida que el suministro de vapor se restablece gradualmente, el generador se hace cargo de la carga sin perturbar el sistema. Si la falla del suministro de vapor se prolonga, el generador se apagará de manera segura y esta condición es relativamente inofensiva. Por tanto, no se requiere protección automática.
Los hidroconjuntos están protegidos contra la inversión mediante dispositivos mecánicos en la rueda hidráulica . El generador se desconecta del sistema cuando el flujo de agua cae a un nivel bajo para mantener la producción eléctrica. Por lo tanto, en este caso no se requiere protección eléctrica.
Fallo de campo
La probabilidad de falla del campo del generador es muy baja. En las máquinas modernas se emplea un relé de falla de campo .
Abrir el interruptor de campo o el disyuntor de campo puede provocar fallas o pérdidas en el campo. En estos casos, el generador pierde excitación de campo, acelera ligeramente y actúa como un generador de inducción donde la excitación se deriva del sistema y la energía se suministra con un factor de potencia adelantado. En esta condición, las corrientes del estator pueden superar la clasificación promedio de la máquina y sobrecalentar el devanado del estator.
Protección contra la sobretensión
La sobrecorriente se produce principalmente debido a una falla parcial del aislamiento del devanado o a una sobrecarga del sistema de suministro. En los sistemas eléctricos donde las corrientes aumentan y la corriente fluye, la sobrecorriente surge como una amenaza potencial. La sobrecorriente, caracterizada por una descarga excesiva de corriente eléctrica más allá de los límites seguros, puede destruir equipos, interrumpir operaciones e incluso plantear riesgos importantes para la vida y la propiedad. Para domar a este formidable enemigo, la ingeniería eléctrica ha desarrollado un robusto mecanismo de defensa conocido como protección contra sobrecorriente.
Protección contra exceso de velocidad
El exceso de velocidad ocurre cuando toda o la mayor parte de la carga se pierde repentinamente. En estos casos, la válvula que controla la entrada de vapor o agua se cierra mediante dispositivos mecánicos; Esto evita excesos de velocidad peligrosos.
Proteccion al sobrevoltaje
Puede ocurrir una sobretensión en un generador cuando aumenta la velocidad del motor principal. Muy sensible a las fluctuaciones de velocidad debido a una pérdida repentina de carga en el generador o debido a defectos. El inspector comprueba continuamente si hay exceso de velocidad y así evita la sobretensión en el grupo electrógeno.
Para los generadores hidroeléctricos, cuando el voltaje generado aumenta un 20% por encima del valor nominal/normal, el relé de sobretensión activa el interruptor principal del generador y el interruptor de campo del generador.
Protección contra carga incorrecta
La carga desequilibrada significa que hay diferentes corrientes de fase en el generador. Este fenómeno se produce por fallas a tierra o fallas de fase en el circuito fuera del generador. Si las corrientes desequilibradas persisten, pueden quemar gravemente el núcleo del rotor o dañar el devanado de campo.
Las condiciones de desequilibrio dan como resultado corrientes de secuencia negativa que crean un campo de reacción de armadura que gira en dirección opuesta al rotor y crea un flujo que fluye a través del rotor al doble de la velocidad de rotación. Por lo tanto, en el cuerpo del rotor están contenidas corrientes parásitas con el doble de frecuencia que la de la máquina. Devanado de campo y devanado amortiguador Estos flujos provocan un sobrecalentamiento del estator .
vibración
La vibración es causada por el sobrecalentamiento del rotor o un defecto o anomalía mecánica. El sobrecalentamiento del rotor es causado por corrientes desequilibradas del estator o fallas a tierra del rotor . El sobrecalentamiento deforma el rotor, provocando excentricidad. El funcionamiento excéntrico genera vibraciones. La protección contra corrientes desequilibradas del estator y fallas a tierra del rotor minimiza las vibraciones. Un vibrómetro también se utiliza para detectar el impulso provocado por causas eléctricas o mecánicas. Si hay una vibración excesiva, se activará una alarma.
Sobrecalentamiento del rodamiento
La temperatura del rodamiento se ajusta insertando un sensor de temperatura en un orificio en esa dirección. En máquinas grandes donde el aceite lubricante circula por el recorrido, se utiliza un dispositivo de flujo de aceite para detectar la falla del sistema de enfriamiento de aceite. Se activa una alarma si la carrera se sobrecalienta o hay una falla en la circulación del aceite lubricante.
Falla del regulador de voltaje
Los reguladores de voltaje automáticos modernos y de rápida reacción son muy complejos. Son susceptibles a fallas de componentes. Se proporcionan dispositivos de protección adecuados para evitar su falla. Es un relé de sobrecorriente de tiempo DD.C. que se activa cuando hay sobrecorriente en el circuito del rotor durante un período de tiempo que excede un límite prescrito. En tal situación, la excitación se cambia a un valor predeterminado para control manual.
El voltaje del regulador de voltaje se suministra a través de un convertidor de voltaje separado. La protección contra fallas del voltaje de referencia del controlador se garantiza mediante el uso de un relé de compensación de voltaje que compara el voltaje derivado del transformador de medición con el voltaje del transformador regulador de voltaje. Cuando el regulador de voltaje se opera manualmente según la referencia de voltaje, el relé se activa y cambia la excitación para el control manual a un valor preestablecido.
Fallo del devanado del estator
- Error fase-tierra
Error de rotor
- Fallas a tierra almacenadas
- Pérdida de emoción
- Sobrecalentamiento del rotor debido a corrientes desequilibradas del estator trifásico
Sistemas de protección
Un generador moderno suele estar equipado con los siguientes mecanismos de protección.
Protección del estator
- Protección diferencial porcentual (para faltas entre fases, faltas trifásicas y faltas entre fases hasta aproximadamente el 85% de los devanados).
- el grado de protección contra falla a tierra
- Protección contra cortocircuitos en el devanado del estator.
- Protección contra sobrecalentamiento del estator
Protección de rotores
- Protección de falla a tierra en el campo
- Pérdida de protección de excitación.
- Protección contra el sobrecalentamiento del rotor debido a corrientes desequilibradas del estator trifásico.
Conclusión
En resumen, el papel de los “guardianes de los generadores” en la seguridad de los generadores es fundamental para garantizar el suministro de energía ininterrumpida y proteger la infraestructura crítica. Estos sistemas de vigilancia utilizan tecnologías avanzadas como monitoreo remoto, mecanismos de apagado automático y mantenimiento predictivo para mitigar riesgos potenciales y optimizar el rendimiento del generador. Al identificar de manera proactiva fallas, mal funcionamiento o anomalías, los Generator Guardians previenen fallas costosas y reducen el tiempo de inactividad, lo que en última instancia contribuye a mejorar la eficiencia operativa y reducir los costos de mantenimiento. La protección de los generadores es esencial en diversos sectores, desde hospitales y centros de datos hasta instalaciones de fabricación y áreas residenciales, ya que afecta directamente las actividades diarias y la seguridad. Adoptar e invertir en estos sistemas de protección avanzados es un enfoque prudente para garantizar un escenario de producción de energía confiable y sostenible para el futuro.
