La protección del generador es un desafío complejo, porque las fallas que ven los generadores son muy diferentes a las fallas que ven los equipos de protección de aérea comunes.

Afortunadamente, este comportamiento es predecible y descifrable. En este artículo, compartimos una explicación del comportamiento de este tipo de falla, un elemento de protección disponible en el sistema del Restaurador OSM para explicarlo y algunas configuraciones típicas aplicadas.

Explicación del comportamiento de falla del generador (por qué la sobrecorriente sola no es suficiente)

Existen dos diferencias clave entre las fallas en las líneas aéreas y las fallas cercanas al generador.

En primer lugar, no hay (efectivamente) ninguna impedancia de línea a considerar. Esta falta de impedancia de línea significa que la impedancia de falla es principalmente interna al generador. Esto también significa que hay muy poco para limitar la tasa de aumento de la corriente en el inicio de la primera falla.

En segundo lugar, la reactancia del generador aumenta durante la falla. Esto crea el escenario inusual donde, después del pico de corriente máximo inicial, la corriente de falla en curso es más baja que la corriente de carga.

Esta es la razón por la cual la sobrecorriente convencional no es rival para las fallas del generador.

El pico de corriente inicial se parece demasiado a una corriente de inrush y la corriente de falla en estado estable es más baja que la corriente de carga del generador.

Exploremos el transitorio un poco más. La Figura 1 muestra una traza de corriente típica.

Para un ejemplo práctico, un generador de 400 kVA tendría los siguientes múltiplos de corriente, basados ​​en el tiempo.

• A los 10 ms después de la falla, la corriente de falla sería 11 veces la corriente nominal.
• A los 90 ms, la corriente de falla se reduce a 3 veces la corriente nominal
• A 610 ms, la corriente de falla es 0,34 veces la corriente nominal.

Esto muestra cómo la corriente de falla del generador en estado estable está por debajo de la corriente de carga. En la práctica, suele ser de 0.3 a 0.5 veces la corriente nominal del generador.

La otra característica que se observa durante estas fallas es el colapso de voltaje en el generador. Cuando la detección de corriente se combina con el colapso de voltaje en un generador, se pueden detectar fallas. Esta técnica se llama Sobrecorriente Restringida por Voltaje, o ANSI 51 V.

Técnica de protección: Sobrecorriente Restringida por Voltaje (ANSI 51 V)

Las fallas cercanas a los generadores tienen un pico de corriente inicial alto, seguido de una corriente de falla en estado estable que es más baja que la corriente nominal del generador.

Pero durante las fallas, el voltaje en las terminales del generador también cae. Para detectar fallas en el generador, activamos la protección contra sobrecorriente con una condición de bajo voltaje. Por lo tanto, sobrecorriente de «voltaje restringido». Cuando cae el voltaje en el generador, se habilita un elemento de sobrecorriente. Si el elemento de protección detecta tanto la corriente requerida como la caída de voltaje, ejecuta un disparo.

Hay dos variantes principales de esta protección. Sobrecorriente controlada por voltaje y restringida por voltaje.

Sobrecorriente controlada por voltaje

Esta es la implementación más simple de 51 V. La sobrecorriente controlada por voltaje es un límite estricto para el bajo voltaje antes de que el elemento se active. Por defecto en el sistema del Restaurador OSM de EPRECSA – NOJA Power, este multiplicador de voltaje es 0.75 nominal por unidad.

En la práctica, 51 V solo se activa cuando el voltaje cae por debajo del punto de ajuste. La corriente también se establece como un valor único.

Sobrecorriente restringida por voltaje

La sobrecorriente restringida por voltaje escala la corriente de arranque, en función del bajo voltaje. Cuanto mayor sea la caída de voltaje, menor será la corriente de arranque. Esto aumenta la zona de detección de fallas más cerca del generador.

Configuraciones típicas

El primer paso es comprender si el generador bajo protección tiene una función de conducción de fallas. Algunos generadores combaten esta zona de no detección entregando una gran sobrecorriente cuando ocurren fallas. Si este es el caso, puede omitir 51 V y confiar en la sobrecorriente convencional. Sin embargo, no todos los generadores tienen esta función, así que consideremos puntos de ajuste típicos para 51 V.

Examinemos la ecuación para un cortocircuito permanente en un generador trifásico:

Los valores de la reactancia síncrona (Xd) definen la corriente de cortocircuito. El valor Xd es un valor disponible por el fabricante del generador o, a menudo, en la documentación del producto.

En general, la corriente de cortocircuito es de 0.3 a 0.5 veces la nominal.

Desde una perspectiva de voltaje, el objetivo de la configuración es habilitar 51 V solo cuando ocurre una falla del generador, no algún otro transitorio de la red. Por defecto, el sistema del Restaurador OSM de EPRECSA – NOJA Power sugiere 75% del voltaje nominal. Para aumentar la sensibilidad, ajústelo más cerca del 80 %, pero esto conlleva un riesgo adicional de disparos falsos.

Conclusión

La protección de generadores requiere técnicas diferentes a las de protección de líneas aéreas. Sin embargo, sujeto a los niveles de falla, los Restauradores automáticos como el OSM de EPRECSA – NOJA Power se pueden utilizar para proteger tanto las conexiones del generador como las líneas aéreas.

El Restaurador OSM de EPRECSA – NOJA Power se está utilizando en una lista cada vez mayor de conexiones de recursos de energía distribuida, y la adición de 51 V al conjunto de funciones es compatible con esta aplicación.

La sobrecorriente restringida por voltaje mejora el conjunto de funciones de conexión del generador utilizando un Restaurador OSM, junto con VVS, ROCOF y otros elementos de frecuencia requeridos por los operadores de la red de distribución.

La sobrecorriente controlada por voltaje ahora está disponible como estándar con el restaurador OSM de EPRECSA – NOJA Power con el control de restaurador RC-10ES o RC-20.

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