PROTECCIN DE RESPALDO DEL SISTEMALa proteccin de respaldo del sistema como es aplicada a la proteccin del generador, consiste de rels con retardo de tiempo para detectar fallas en el sistema que no han sido adecuadamente aisladas por los rels de proteccin primariaEsta seccin cubre los tipos bsicos de proteccin de respaldo que son ampliamente usados para generadores sincrnicos.los rels para respaldo deben ser lo suficientemente sensitivos para detectar las mismas. Los ajustes oscilan entre sensibilidad y seguridad del generador.

La figura 1 muestra los tipos bsicos de proteccin de respaldo usados en generadores sincrnicos conectados en unidad o directamente conectados.La proteccin de respaldo es generalmente dividida en:1.- proteccin de respaldo para fallas entre fases.- es dada por los rels 21, 51 51V.2.- proteccin de respaldo para fallas a tierra.- es dada por el rel 51N conectado en el neutro del lado de alta tensin del transformador elevador.3.-El rel de secuencia negativa 46 proporciona proteccin para fallas a tierra y de desbalance de fases, pero no para fallas trifsicas balanceadas1.- PROTECCIN DE FALLA ENTRE FASES.Los transformadores de corriente para proteccin de fallas entre fases son normalmente del lado neutro del generador para proporcionar proteccin adicional de respaldo para el generador.La proteccin de respaldo de fase se proporciona normalmente por dos tipos de rels: sobre corriente y distancia.La proteccin de respaldo de sobre corriente es usada cuando las lneas son protegidas con rels de sobre corriente, y la proteccin de distancia se utiliza cuando las lneas son protegidas con rels de distancia de fase.La proteccin de respaldo para fallas de fase tambin proporciona proteccin de respaldo para el generador y el transformador elevador antes de que el generador sea sincronizado al sistema.2.- RESPALDO DE SOBRECORRIENTE DE FASEEl grupo ms usado de rels de respaldo de sobre corriente de fase son los rels de sobre corriente controlados o restringidos por tensinEstos rels permiten ajustes menores de la corriente de carga del generador para proporcionar mayor sensibilidad para fallas en el sistema.El rel de sobre corriente controlado con tensin deshabilita el disparo por sobre corriente hasta que la tensin cae abajo del nivel ajustado.Algunos sistemas de excitacin del generador usan nicamente transformadores de potencial de potencia (PPT) conectados a los terminales del generador como entrada de potencia al campo de excitacin. Estos sistemas de excitacin podran no ser capaces de sostener las corrientes de falla el suficiente tiempo para que los rels de proteccin de respaldo operen.3.- RESPALDO DE DISTANCIA DE FASEEl rel de distancia es la proteccin de respaldo de fase ms usada.Si el generador es conectado a travs de un transformador elevador delta-estrella a tierra, ciertos rels requieren transformadores auxiliares los cuales desfasarn el ngulo de fase del potencial del rel para igualar con las tensiones del sistema para detectar correctamente las fallas en el sistema.La aplicacin de rels de distancia requiere un ajuste de alcance lo suficientemente grande para cubrir una falla por falla de los rels de lnea que salen de la subestacin. el ajuste debe permanecer conservativamente arriba de la capacidad de la mquina para prevenir disparos inadvertidos con oscilaciones del generador y disturbios severos de tensin.4.- PROTECCION DE RESPALDO DE TIERRALa figura 1 muestra la ubicacin de los rels de proteccin de respaldo de tierra. Para el generador conectado en unidad el rel es localizado en el neutro del lado de alta tensin del transformador elevador.En algunas aplicaciones, es ventajoso tener un rel de respaldo de tierra fuera de lnea y en lneaEn algunas aplicaciones, es ventajoso tener un rel de respaldo de tierra fuera de lnea y en lnea. alta rapidez para la zona fuera del interruptor del generador en operacin fuera de lnea. El rel usado para la proteccin de respaldo de tierra es un rel de sobre corriente de tiempo con una caracterstica de tiempo inverso o muy inverso.La proteccin de respaldo de tierra debe operar para fallas a tierra en el extremo de todas las lneas que salen de la subestacin.

5.- RESPALDO DEL SISTEMA CON EL REL DE SECUENCIA NEGATIVA DEL GENERADOREl rel de secuencia negativa debe ser ajustado para proteger al generador basado en la capacidad de corriente nominal de ANSI C50.13.Un ajuste bajo le permitir al rel de secuencia negativa proteger al generador para condiciones de conductor abierto la cual no podr ser detectada por cualquier otro rel de proteccin.El ajuste de los rels de secuencia negativa a la capacidad del generador bajan la capacidad continua permitiendo un gran margen de coordinacin entre los tiempos de disparo de la proteccin por falla del sistema y la proteccin de secuencia negativa del generador.El rel de secuencia negativa no protege para fallas trifsicas balanceadas.6.- CONCLUSIONLa aplicacin de la proteccin de respaldo de generador involucra tener mucho cuidado en las consideraciones entre sensibilidad y seguridad. El riesgo de aplicar proteccin de respaldo puede ser minimizado teniendo mucho cuidado en observar los puntos discutidos en esta seccin del tutorial. Estos riesgos tienen mucho peso por las consecuencias de no tener proteccin de respaldo adecuada.

ENERGIZACIN INADVERTIDA DEL GENERADORCuando un generador es energizado mientras esta fuera de lnea y girando, o rodando hacia el paro, se convierte en un motor de induccin y puede ser daado en unos pocos segundos. Tambin puede ocurrir dao en la turbina.Errores de operacin, arqueos de contactos del interruptor, mal funcionamiento del circuito de control o una combinacin de estas causas han dado como resultado que el generador llegue a ser energizado accidentalmente mientras est fuera de lnea.Los errores de operacin se han incrementado en la industria porque las centrales generadoras de alta tensin han llegado a ser ms complejas con el uso de configuraciones1.- ARQUEO DE LOS CONTACTOS DEL INTERRUPTOREl esfuerzo dielctrico extremo asociado con los interruptores de A.T. y E.A.T. y el pequeo espaciamiento de aire entre contactos asociados con sus requerimientos de interrupcin de alta rapidez pueden conducir al arqueo de contactos. Este arqueo de contactos (generalmente uno o dos polos) es otro mtodo por el cual los generadores han sido energizados inadvertidamenteEl riesgo de un arqueo es mucho mayor justo antes de la sincronizacin o justo despus de que la unidad es removida de servicio. Durante este periodo, la tensin a travs del interruptor de generador abierto puede ser dos veces el normal segn la unidad se deslice angularmente con el sistema. Una prdida de presin en algunos tipos de interruptores de A.T. y E.A.T. durante este perodo pueden resultar en el arqueo de uno o dos polos del interruptor, energizando al generador y causando un flujo significante de corriente desbalanceada daina en los devanados del generador. Esta nica condicin de falla de interruptor debe ser rpidamente detectada y aislada para prevenir un dao mayor al generador.2.- RESPUESTA DEL GENERADOR A ENERGIZACIN TRIFSICA:Cuando un generador es energizado accidentalmente con la tensin trifsica del sistema mientras est girando, se convierte en un motor de induccin. Durante la energizacin trifsica en parada, un flujo rotatorio a frecuencia sncrona es inducido en el rotor del generador. La corriente resultante en el rotor es forzada hacia las trayectorias sub transitorias en el cuerpo del rotor y los devanados de amortiguamientoCuando un generador es energizado inadvertidamente, la corriente del estator induce corrientes de grandes magnitudes en el rotor, causndole rpido calentamiento trmico. Esta corriente del rotor es inicialmente a 60 Hz, pero disminuye en su frecuencia segn se incrementa la velocidad del rotor debido a la accin de motor de induccin.3.- RESPUESTA DEL GENERADOR DEBIDO A ENERGIZACIN MONOFSICA:La energizacin monofsica de un generador con la tensin del sistema de potencia mientras est en reposo sujeta al generador a una corriente desbalanceada significante. Esta corriente causa flujo de corriente de secuencia negativa y calentamiento trmico del rotor similar al causado por la energizacin trifsica.Corrientes de secuencia positiva y negativa fluirn en el estator y ellas inducirn corrientes de aproximadamente 60 Hz en el rotor.El arqueo del interruptor es la causa ms frecuente de la energizacin inadvertida monofsica.4.- DAO EN EL GENERADOR DEBIDO A LA ENERGIZACIN INADVERTIDA.El efecto inicial de la energizacin inadvertida de un generador desde el reposo o cuando est rodando es el rpido calentamiento en las trayectorias del hierro cerca de la superficie del rotor debido a la corriente inducida en el estator.La profundidad de la penetracin de la corriente es una fraccin de pulgada considerablemente menor de la profundidad de los devanados del rotorEl calentamiento por arqueo comenzar a fundir los metales, y podra causar que las cuas sean debilitadas al punto de fallar de inmediato o eventualmente, dependiendo del tiempo de disparo para librar el incidente de la energizacin inadvertida.5.- DAO A MQUINAS HIDROSLos hidrogeneradores son mquinas de polos salientes y estn provistos normalmente con devanados de amortiguamiento en cada polo. Estos devanados de amortiguamiento podran o no podran no estar conectados juntamente.La energizacin inadvertida podra crear suficiente par en el rotor para producir alguna rotacinEl calentamiento de los puntos de conexin, combinado con la deficiente ventilacin, creara dao rpidamente.El diseo de los hidrogeneradores es nico, cada unidad necesita ser evaluada para ver los efectos dainos de la energizacin inadvertida.6.- RESPUESTA DE LA PROTECCIN CONVENCIONAL DEL GENERADOR A LA ENERGIZACIN INADVERTIDAExisten varios rels usados en el esquema de proteccin que podran detectar, o pueden ser ajustados para detectar, la energizacin inadvertida. Ellas son:A. Proteccin deshabilitadaB. Proteccin de prdida de campo.C. Rel de potencia inversa.D. Rel de secuencia negativa.E. Falla de interruptor.F. Rels de respaldo del sistema.

A.- PROTECCIN DESHABILITADA: La proteccin para la energizacin inadvertida necesita estar en servicio cuando el generador est fuera de servicio.Frecuentemente, las empresas deshabilitan la proteccin del generador cuando la unidad est fuera de lnea para prevenir el disparo de los interruptores del generador los cuales han sido regresados al servicio como interruptores de bus en subestaciones con interruptor y medio y bus en anillo.Tambin es una prctica de operacin comn remover los fusibles de los transformadores de potencial (TPs) del generador como una prctica de seguridad cuando el generador es removido de servicio. Esto deshabilita a los rels dependientes de la tensin para proporcionar proteccin contra la energizacin inadvertida.B.- RELS DE PRDIDA DE CAMPO: Los rels de prdida de campo dependen de la tensin. Si la fuente de tensin es desconectada cuando la unidad est fuera de lnea, este rel no operar.C.- RELS DE POTENCIA INVERSA: El disparo de este rel es bastante retardado (normalmente 30 segundos o ms) el cual es un tiempo muy grande para prevenir dao al generador. En algunos tipos de estos rels, este retardo de tiempo es introducido a travs de un timer operado con tensin de CA. cuyo nivel de pickup requiere que est presente el 50% de la tensin nominal en terminales. Si la tensin en terminales del generador est abajo de este nivel, el rel no operar. Si la fuente de potencial es desconectada, el rel de potencia inversa es tambin inhibido.D.- REL DE SECUENCIA NEGATIVA: Es prctica comn proporcionar proteccin al generador contra condiciones de desbalance externo que podran daar a la mquina. Esta proteccin consiste de un rel corriente-tiempo el cual responde a la corriente de secuencia negativa.El rel de secuencia negativa esttico, por lo tanto, detectar energizaciones inadvertidas monofsicas para muchos casos.E.- PROTECCIN DE FALLA DE INTERRUPTOR DEL GENERADOR: La falla de interruptor de generador debe ser iniciada para aislar un generador por una condicin de energizacin inadvertida debido al arqueo del interruptor.Un diagrama funcional para un esquema tpico de falla de interruptor de generador se muestra en la figura

El detector de corriente (CD) o el contacto del interruptor (52a) son usados para detectar que el interruptor ha abierto exitosamente.El timer disparar a los interruptores de respaldo necesarios para remover el generador del sistema.

F.- RELS DE RESPALDO DEL SISTEMA:Son usados como proteccin de respaldo del generador, pueden ser ajustados para proporcionar deteccin de la energizacin inadvertida trifsica.Estos rels tienen asociado un retardo de tiempo para disparar el cual generalmente es muy largo para evitar que el generador sea daado.CONCLUSIONLos generadores realmente experimentan cortocircuitos y condiciones elctricas anormales. En muchos casos, el dao al equipo producido por estos eventos puede reducirse o evitarse mediante la proteccin apropiada del generador. Los generadores, a diferencia de otros componentes de los sistemas de energa, requieren ser protegidos no slo contra los cortocircuitos, sino contra condiciones anormales de operacin.

FACULTAD

TEMA: PROTECCIN DE RESPALDO DEL SISTEMA ENERGIZACIN INADVERTIDA DEL GENERADOR

INTEGRANTES: JUAN CARLOS MORON H.CURSO: SISTEMAS DE POTENCIADOCENTE: ING: WILDER HUAROCILO-PERU2012