Perda de Campo ou Proteção de Excitação do Alternador ou Gerador

Perda de campo ou excitação pode ser causada no gerador devido à falha de excitação. Em geradores de maior porte, a energia para a excitação é frequentemente obtida de uma fonte auxiliar separada ou de um gerador DC separadamente acionado. A falha da alimentação auxiliar ou a falha do motor de acionamento também podem causar a perda de excitação em um gerador. A falha de excitação, que é a falha do sistema de campo no gerador, faz com que o gerador opere a uma velocidade acima da velocidade síncrona.
Nessa situação, o gerador ou alternador se torna um gerador de indução que retira corrente de magnetização do sistema. Embora essa situação não cause problemas imediatos no sistema, a sobrecarga do estator e o superaquecimento do rotor devido à operação contínua da máquina nesse modo podem criar problemas no sistema a longo prazo. Portanto, deve-se tomar cuidados especiais para corrigir o sistema de campo ou excitação do gerador imediatamente após a falha desse sistema. O gerador deve ser isolado do restante do sistema até que o sistema de campo seja adequadamente restaurado.

Existem principalmente dois esquemas disponíveis para proteção contra perda de campo ou excitação de um gerador. No 1º esquema, usamos um relé de subcorrente conectado em paralelo com o circuito do enrolamento de campo principal. Este relé será acionado se a corrente de excitação cair abaixo de seu valor predeterminado. Se o relé for acionado apenas para a perda total de campo, ele deve ter um ajuste bem abaixo do valor mínimo de corrente de excitação, que pode ser 8% da corrente nominal de carga total. Novamente, quando ocorre a perda de campo devido à falha do excitador, mas não devido a problemas no circuito de campo (o circuito de campo permanece intacto), haverá uma corrente induzida na frequência de deslizamento no circuito de campo. Essa situação faz com que o relé seja acionado e desligado conforme a frequência de deslizamento da corrente induzida no campo. Esse problema pode ser superado da seguinte maneira.

Neste caso, recomenda-se um ajuste de 5% da corrente normal de carga total. Há um contato normalmente fechado anexado ao relé de subcorrente. Este contato normalmente fechado permanece aberto enquanto o bobinamento do relé é energizado pela corrente de excitação shunt durante a operação normal do sistema de excitação. Assim que ocorre qualquer falha no sistema de excitação, o bobinamento do relé fica desenergizado e o contato normalmente fechado fecha a alimentação através do bobinamento do relé de tempo T1.

À medida que o bobinamento do relé é energizado, o contato normalmente aberto deste relé T1 é fechado. Este contato fecha a alimentação através de outro relé de tempo T2 com um atraso de pickup ajustável de 2 a 10 segundos. O relé T1 é atrasado no desligamento para estabilizar o esquema novamente em relação ao efeito da frequência de deslizamento. O relé T2 fecha seus contatos após o atraso prescrito para desligar o conjunto ou iniciar um alarme. É atrasado no acionamento para evitar a operação espúria do esquema durante uma falha externa.


Para geradores ou alternadores maiores, usamos um esquema mais sofisticado para esse fim. Para máquinas maiores, recomenda-se o desligamento da máquina após um determinado atraso prescrito na presença de uma condição de oscilação resultante da perda de campo. Além disso, deve haver uma subsequente redução de carga para manter a estabilidade do sistema. Neste esquema de proteção, é necessária também a imposição automática de redução de carga no sistema, se o campo não for restaurado dentro do atraso descrito. O esquema compreende um relé mho compensado e um relé de subtensão instantâneo. Como dissemos anteriormente, nem sempre é necessário isolar o gerador imediatamente em caso de perda de campo, a menos que haja uma perturbação significativa na estabilidade do sistema.
Sabemos que a tensão do sistema é a principal indicação de estabilidade do sistema. Portanto, o relé mho compensado é configurado para desligar a máquina instantaneamente quando a operação do gerador é acompanhada por um colapso de tensão do sistema. A queda na tensão do sistema é detectada por um relé de subtensão que está ajustado para aproximadamente 70% da tensão nominal do sistema. O relé mho compensado é configurado para iniciar a redução de carga no sistema até um valor seguro e, em seguida, iniciar um relé de desligamento mestre após um tempo predeterminado.

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