Pérdida de Campo o Protección de Excitación del Alternador o Generador
Pérdida de campo o excitación puede ocurrir en el generador debido a un fallo en la excitación. En los generadores de mayor tamaño, la energía para la excitación suele tomarse de una fuente auxiliar separada o de un generador DC independiente. El fallo de la alimentación auxiliar o del motor de accionamiento también puede causar la pérdida de excitación en un generador. El fallo de la excitación, es decir, el fallo del sistema de campo en el generador, hace que el generador funcione a una velocidad superior a la sincrónica.
En esa situación, el generador o alternador se convierte en un generador de inducción que extrae corriente de magnetización del sistema. Aunque esta situación no crea problemas inmediatos en el sistema, la sobrecarga del estator y el sobrecalentamiento del rotor debido a la operación continua de la máquina en este modo pueden generar problemas a largo plazo. Por lo tanto, se debe prestar especial atención a la corrección del sistema de campo o excitación del generador inmediatamente después del fallo de ese sistema. El generador debe ser aislado del resto del sistema hasta que el sistema de campo esté correctamente restaurado.
Existen principalmente dos esquemas disponibles para la protección contra la pérdida de campo o excitación de un generador. En el primer esquema, utilizamos un relé de subcorriente conectado en paralelo con el circuito del devanado de campo principal. Este relé se activará si la corriente de excitación cae por debajo de su valor predeterminado. Si el relé debe funcionar para la pérdida total de campo, debe tener una configuración bien por debajo del valor mínimo de corriente de excitación, que puede ser el 8% de la corriente nominal a plena carga. Cuando la pérdida de campo ocurre debido al fallo del excitador pero no debido a un problema en el circuito de campo (el circuito de campo permanece intacto), habrá una corriente inducida a la frecuencia de deslizamiento en el circuito de campo. Esta situación hace que el relé se active y se desactive según la frecuencia de deslizamiento de la corriente inducida en el campo. Este problema se puede superar de la siguiente manera.
En este caso, se recomienda una configuración del 5% de la corriente nominal a plena carga. Hay un contacto normalmente cerrado adjunto al relé de subcorriente. Este contacto normalmente cerrado permanece abierto mientras el devanado del relé está energizado por la corriente de excitación durante la operación normal del sistema de excitación. Tan pronto como haya algún fallo en el sistema de excitación, el devanado del relé se desenergiza y el contacto normalmente cerrado cierra la alimentación a través del devanado del relé de tiempo T1.
Al energizarse el devanado del relé, el contacto normalmente abierto de este relé T1 se cierra. Este contacto cierra la alimentación a otro relé de tiempo T2 con un retardo ajustable de recogida de 2 a 10 segundos. El relé T1 tiene un retardo en la desconexión para estabilizar el esquema nuevamente frente al efecto de la frecuencia de deslizamiento. El relé T2 cierra sus contactos después del retardo prescrito para apagar el conjunto o iniciar una alarma. Tiene un retardo en la conexión para evitar la operación espuria del esquema durante un fallo externo.
Para generadores o alternadores más grandes, se utiliza un esquema más sofisticado para este propósito. Para máquinas más grandes, se recomienda desconectar la máquina después de un cierto retraso prescrito en presencia de una condición de oscilación resultante de la pérdida de campo. Además, debe haber un descarte de carga subsiguiente para mantener la estabilidad del sistema. En este esquema de protección, se requiere inherentemente un descarte automático de carga al sistema si el campo no se restaura dentro del retraso descrito. El esquema comprende un relé mho desplazado y un relé de subvoltaje instantáneo. Como hemos dicho antes, no siempre es necesario aislar el generador inmediatamente en caso de pérdida de campo, a menos que haya una perturbación significativa en la estabilidad del sistema. Sabemos que el voltaje del sistema es la principal indicación de la estabilidad del sistema. Por lo tanto, el relé mho desplazado está dispuesto para apagar la máquina instantáneamente cuando la operación del generador se acompaña de un colapso del voltaje del sistema. La caída del voltaje del sistema se detecta mediante un relé de subvoltaje que se configura aproximadamente al 70 % del voltaje nominal del sistema. El relé mho desplazado está dispuesto para iniciar el descarte de carga al sistema hasta un valor seguro y luego para iniciar un relé de corte maestro después de un tiempo predeterminado.
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