Protecció contra faults a terra del rotor

Protecció contra fites a terra del rotor en generadors

El rotor d'un generador normalment es deixa sense connectar a terra, és a dir, roman electricament aïllat del terra. Com a resultat, una sola falla d'aislament no provocarà immediatament un corrent de falla significatiu. Inicialment, aquesta falla única pot no afectar greument l'operació del rotor. No obstant això, si la falla persisteix, pot anar deteriorant gradualment el voltant de camp del generador, potencialment conduint a fallades del sistema i reparacions costoses. Per aquest motiu, especialment en els grans generadors, un sistema de protecció contra fites a terra del rotor és essencial per protegir el voltant de camp.

Quan es produeix una sola fita a terra al rotor, no sempre és necessari interrompre immediatament tot el sistema. En comptes, el relé protector només senyala la presència de la falla, permetent als operadors programar la retirada del generador del servei en un moment convenient per manteniment i reparacions. Es fan servir diversos mètodes per a la protecció contra fites a terra del rotor, i un dels més comuns s'explica a continuació.

Protecció contra fites a terra del rotor mitjançant resistència elevada

En aquest mètode, es connecta un component de resistència elevada a través del voltant de camp del rotor. El punt mig d'aquest resistor es connecta a terra mitjançant un relé sensible. Quan es produeix una fita a terra al circuit del rotor, la desequilibrada elèctrica resultant és detectada pel relé. Al identificar la falla, el relé envia una ordre d'interrupció al disjuntor, iniciant el procés d'isolació del component defectuós.

No obstant això, aquest sistema té un inconvenient significatiu. Pots detectar eficacement les fallades en la major part del circuit del rotor, però té dificultats per identificar les fallades precisament al centre del rotor. Per abordar aquesta limitació, el tocat del resistor es pot desplaçar del centre a una altra posició. Fent-ho així, la sensibilitat del sistema es reconfigura, permetent al relé detectar les fallades fins i tot al punt mig del rotor, augmentant així l'eficàcia general del mecanisme de protecció.

Mètodes d'injecció AC i DC per a la protecció contra fites a terra del rotor

Mètode d'injecció AC

El mètode d'injecció AC per a la protecció contra fites a terra del rotor implica injectar corrent alternat al circuit del voltant de camp i a terra. Aquesta configuració incorpora un relé sobretensió sensible i un condensador limitador de corrent. Quan es produeix una sola fita a terra al rotor, es crea un circuit tancat que inclou la font de corrent alternat, el relé sensible i el punt de la fita a terra. Com a resultat, el relé pot detectar la presència de la fita a terra sentint els canvis elèctrics dins d'aquest nou circuit format.

No obstant això, aquest mètode té diversos inconvenients significatius. Un problema principal és la corrent de fuga que passa a través del condensador. Aquesta corrent de fuga perturba l'equilibri del camp magnètic, conduint a un increment de l'estress sobre els rodaments magnètics del generador. Addicionalment, la corrent alternat presenta un altre repte: el relé pot no respondre a la corrent normal que flueix a través de la capacitance a terra. Això significa que s'han de prendre precaucions especials per prevenir que es produïsca ressonància entre la capacitance i l'inductància del relé. La ressonància pot causar condicions elèctriques anòmals, que poden portar a falsos positius o falsos negatius en la detecció de fallades, i fins i tot poden danar el relé o altres components del sistema de protecció.

Mètode d'injecció DC: Una solució als reptes del sistema d'injecció AC

Les limitacions inherents al sistema d'injecció AC per a la protecció contra fites a terra del rotor es poden abordar eficaçment mitjançant l'ús del mètode d'injecció DC. Aquest enfocament alternatiu destaca per la seva simplicitat i la manca de problemes de corrent de fuga, que són els principals inconvenients del sistema basat en AC.

En el mètode d'injecció DC, la configuració del circuit és simple. Un terminal del relé sensible es connecta a l'excitador, mentre que l'altre terminal es lliga al terminal negatiu d'una font de potència DC. El terminal positiu d'aquesta font de DC està connectat a terra. Aquesta configuració crea una ruta elèctrica clara per a la detecció de fallades. Quan es produeix una fita a terra al rotor, tanca el circuit, permetent que el corrent de falla flueixi a través de la ruta establerta. El relé sensible, que forma part d'aquest circuit, detecta prontament la presència del corrent de falla, activant una alerta o una acció protectora. Eliminant les complexitats associades a la corrent de fuga i les preocupacions de ressonància que afecten el sistema d'injecció AC, el mètode d'injecció DC ofereix una solució més fiable i eficient per a la protecció contra fites a terra del rotor.