Proteção Contra Falha à Terra do Rotor
Proteção Contra Falhas de Terra no Rotor de Geradores
O rotor de um gerador geralmente é deixado sem terra, ou seja, permanece eletricamente isolado do solo. Como resultado, uma única falha de isolamento não causará imediatamente uma corrente de falha significativa. Inicialmente, tal falha isolada pode não afetar severamente a operação do rotor. No entanto, se a falha persistir, pode danificar gradualmente o enrolamento de campo do gerador, potencialmente levando a falhas no sistema e reparos caros. Por essa razão, especialmente em geradores grandes, um sistema de proteção contra falhas de terra no rotor é essencial para proteger o enrolamento de campo.
Quando ocorre uma única falha de terra no rotor, nem sempre é necessário desligar imediatamente todo o sistema. Em vez disso, o relé de proteção sinaliza a presença da falha, permitindo que os operadores programem a remoção do gerador do serviço em um momento conveniente para manutenção e reparos. Vários métodos são empregados para a proteção contra falhas de terra no rotor, e uma das abordagens mais comuns é descrita abaixo.
Proteção Contra Falhas de Terra no Rotor Utilizando Resistência Alta
Neste método, um componente de alta resistência é conectado ao enrolamento de campo do rotor. O ponto médio deste resistor é então aterrado através de um relé sensível. Quando ocorre uma falha de terra no circuito do rotor, o desequilíbrio elétrico resultante é detectado pelo relé. Ao identificar a falha, o relé envia um comando de desligamento para o disjuntor, iniciando o processo de isolamento do componente com falha.
No entanto, este sistema tem uma desvantagem significativa. Ele pode detectar efetivamente falhas na maior parte do circuito do rotor, mas luta para identificar falhas exatamente no ponto central do rotor. Para resolver essa limitação, a derivação no resistor pode ser deslocada do centro para outra posição. Fazendo isso, a sensibilidade do sistema é reconfigurada, permitindo que o relé detecte falhas mesmo no meio do rotor, melhorando assim a eficácia geral do mecanismo de proteção.
Métodos de Injeção AC e DC para Proteção Contra Falhas de Terra no Rotor
Método de Injeção AC
O método de injeção AC para proteção contra falhas de terra no rotor envolve a injeção de corrente alternada no circuito do enrolamento de campo e no solo. Esta configuração incorpora um relé de sobretensão sensível e um capacitor limitador de corrente. Quando ocorre uma única falha de terra no rotor, cria-se um circuito fechado que inclui a fonte de corrente alternada, o relé sensível e o ponto da falha de terra. Como resultado, o relé é capaz de detectar a presença da falha de terra, sentindo as mudanças elétricas dentro deste novo circuito formado.
No entanto, este método tem várias desvantagens significativas. Um problema principal é a corrente de fuga que passa através do capacitor. Esta corrente de fuga perturba o equilíbrio do campo magnético, levando a um aumento do estresse nas rolamentos magnéticos do gerador. Além disso, a corrente alternada apresenta outro desafio: o relé pode falhar em responder à corrente normal que flui através da capacitância para o solo. Isso significa que precauções especiais devem ser tomadas para evitar a ocorrência de ressonância entre a capacitância e a indutância do relé. A ressonância pode causar condições elétricas anormais, potencialmente levando a falsos positivos ou falsos negativos na detecção de falhas, e pode até danificar o relé ou outros componentes do sistema de proteção.
Método de Injeção DC: Uma Solução para os Desafios do Sistema de Injeção AC
As limitações inerentes ao sistema de injeção AC para proteção contra falhas de terra no rotor podem ser efetivamente abordadas através do uso do método de injeção DC. Esta abordagem alternativa se destaca por sua simplicidade e pela ausência de problemas de corrente de fuga, que são desvantagens importantes do sistema baseado em AC.
No método de injeção DC, a configuração do circuito é simples. Um terminal do relé sensível é conectado ao excitador, enquanto o outro terminal está ligado ao terminal negativo de uma fonte de alimentação DC. O terminal positivo desta fonte DC é aterrado. Essa configuração cria um caminho elétrico claro para a detecção de falhas. Quando ocorre uma falha de terra no rotor, o circuito é fechado, permitindo que a corrente de falha flua através do caminho estabelecido. O relé sensível, que faz parte deste circuito, detecta prontamente a presença da corrente de falha, acionando um alerta ou ação protetora. Ao eliminar as complexidades associadas às correntes de fuga e preocupações de ressonância que afligem o sistema de injeção AC, o método de injeção DC oferece uma solução mais confiável e eficiente para a proteção contra falhas de terra no rotor.
