4. Tesis protecciones

PROTECCION DE GENERADORES Durante la operacin de un generador elctrico se pueden presentar distintos modos de fallas. Teniendo en cuenta que el generador es uno de los equipos ms importantes de un sistema elctrico de potencia, es necesario contar con dispositivos capaces de detectar los distintos modos de falla a los que puede exponerse un generador. Estos dispositivos son las protecciones elctricas.En un sistema elctrico de potencia podemos encontrar operando a distintos tipos de centrales elctricas. Es as que podemos identificar a centrales hidroelctricas de pasada y de embalse. En el mbito trmico podemos encontrar a las centrales a gas, a carbn, disel y nucleares. Los generadores elctricos asociados a los distintos tipos de centrales pueden experimentar modos de fallas o tipos de fallas que son transversales en todas las centrales. Sin embargo, existen modos de falla que son propios del tipo de central.En trminos generales, los modos de falla a que puede exponerse un generador, son los siguientes: Falla del aislamiento que separa a los devanados de estator de distintas fases. Falla del asilamiento entre el devanado de estator y tierra o masa. Falla del aislamiento que separa al devanado de rotor y masa. Prdida del circuito de excitacin. Exposicin a alimentar a una carga desbalanceada. Exposicin a trabajar en condiciones de excesiva sobrexcitacin. Exposicin a trabajar en condiciones de una pronunciada sub excitacin. Exposicin a trabajar en condiciones de sobre voltaje. Exposicin a trabajar en condiciones de bajo voltaje. Fallas de prdida de sincronismo. Energizacin accidental. Exposicin a trabajar en condiciones de sobre velocidad. Exposicin a trabajar en condiciones de baja velocidad. Exposicin a trabajar en condiciones de prdida del torque motriz.Para cada uno de estos modos de falla, se cuenta con protecciones que son capaces de detectar eficientemente estas anomalas. Estas protecciones, o funciones de proteccin en un rele multifuncin de generador, con su respectiva designacin de la norma Nema, son las siguientes:Proteccin diferencial de generador87G

Proteccin de sobre corriente, temporizada/ instantnea51/50

Proteccin de falla de estator 95% y 100%64G/27TN

Proteccin de falla a masa del devanado de rotor64R

Proteccin sobre corriente devanado de campo76

Proteccin de prdida de excitacin40

Proteccin de secuencia negativa o desbalance de corrientes46

Proteccin de sobrexcitacin24

Proteccin de sobre voltaje59

Proteccin de bajo voltaje27

Proteccin de prdida de sincronismo78

Proteccin contra energizacin accidental78

Proteccin de sobre y baja frecuencia81

Proteccin de desbalance de voltaje ( prdida de potenciales )60

Proteccin de potencia inversa32

PROTECCION DE TRANSFORMADORES.En las centrales generadoras, en conjunto con los generadores, es habitual encontrar transformadores de potencia que cumplen funcin de elevacin de voltajes para adecuarlos a la los niveles de transmisin y otros transformadores reductores de voltaje, que adecuan a estos voltajes para los propsitos de alimentar los servicios auxiliares propios de la central.Aqu tambin se presentan distintos modos de falla, los que se especifican a continuacin: Falla del aislamiento entre devanados de distintas fases. Falla del aislamiento entre los devanados y masa. Descargas internas al interior del aceite. Exposicin a trabajar en condiciones de sobre excitacin.Para cada uno de estos modos de falla, se cuenta con protecciones que son capaces de detectar eficientemente estas anomalas. Estas protecciones, o funciones de proteccin en un rele multifuncin de transformador, con su respectiva designacin de la norma Nema, son las siguientes:Proteccin diferencial de fases de trasformador87T

Proteccin de diferencial de tierra restrictiva87TN

Proteccin de Buchholz y presin sbita63

Proteccin de sobre flujo o sobre excitacin24

PROTECCION DE MOTORES.Para el propsito de generar energa elctrica en una central, ser siempre necesario contar con equipamientos auxiliares, tales como bombas, ventiladores, cintas transportadoras, etc. Particularmente, en una central termoelctrica a carbn, se requerir de diversos sistemas cuyos elementos motrices fundamentales son motores elctricos. Estos tambin experimentan diferentes modos de fallas y de los cuales se destacan:

Falla del aislamiento de los devanados de estator, respecto de distintas fases o a masa. Operacin con bajo voltaje. Desequilibrio de corrientes. Calentamiento excesivo. Operacin en condicin de Sobrecarga. Operacin en condicin de bajo voltaje. Exposicin a partidas reiteradasPara cada uno de estos modos de falla, se cuenta con protecciones que son capaces de detectar eficientemente estas anomalas. Estas protecciones, o funciones de proteccin en un rele multifuncin de transformador, con su respectiva designacin de la norma Nema, son las siguientes:Proteccin diferencial de fases 87

Proteccin de sobrecorriente de fases y residual50-51/50N-51N

Proteccin de Bajo Voltaje27

Proteccin de secuencia negativa46

Proteccin de sobrecarga49

CRITERIOS PARA LA DETERMINACIN DE AJUSTESA continuacin se har una descripcin de los distintos modos de falla que pueden ocurrir en un generador, transformador de potencia o en motores. Con esto se identificarn la variable tpica que predomina durante la presencia de la falla. A partir de lo anterior se establecern los criterios para la determinacin de los ajustes de la proteccin. Proteccin de Generadores.Proteccin diferencial de fases 87 G.Esta proteccin tiene como objetivo proteger contra fallas entre fase del devanado de estator, las cuales tienen lugar cuando existe una prdida del aislamiento entre los devanados de distintas fases de un generador. Una situacin de este tipo genera una gran sobrecorriente que si no se despeja de inmediato, los daos en el generador se profundizan, as como tambin los impactos sobre el sistema de potencia. En estos casos se espera que una vez ocurrida la falla, la desconexin sea inmediata.