Sistema de Seguridad para Tablero de Interruptores y Generadores

Sistema de Seguridad para Tablero de Interruptores y Generadores

Además de la medición directa de temperatura de los devanados del estator y el aire interno, la protección de un generador se basa en gran medida en la detección de corriente y voltaje de los transformadores de corriente (CT) y transformadores de voltaje (VT). El número y tipo de funciones de relé de protección aumentan con la clasificación KVA del generador y el nivel de voltaje. Los relés de protección son electromagnéticos (tradicionales) o electrónicos (cada vez más comunes) que se montan en el panel frontal del generador del tablero principal. Algunas funciones de protección pueden agruparse dentro de una sola caja de relé. Los ajustes para el nivel y el retardo de tiempo deben verificarse periódicamente inyectando corrientes y/o voltajes directamente en el relé (generalmente a través de un enchufe multipolar especial adyacente al relé y cableado internamente). 

En la figura de la izquierda se describen algunos tipos de relés típicos empleados para la protección del generador.
i) OCIT (relé de tiempo inverso de sobrecorriente)
El relé de tiempo inverso de sobrecorriente supervisa la sobrecarga equilibrada general y tiene un ajuste de corriente/tiempo determinado por el esquema de discriminación de protección general.

ii) OC (INST) (disparo instantáneo)
Disparo instantáneo para proteger contra sobrecorriente extremadamente alta causada por una falla de cortocircuito.

iii) NPS (secuencia de fase negativa)
Un relé de secuencia de fase negativa determina la cantidad de desequilibrio en las corrientes del estator que es una medida indirecta de la temperatura del rotor y del estator del generador. Un grado de desequilibrio relativamente pequeño provoca un aumento significativo de la temperatura, por lo que la configuración de corriente NPS es baja, alrededor de 0,2 ln.

iv) DIFF (corriente diferencial)
Esta es una medida diferencial de corriente en cada extremo de un devanado de fase del estator. Esta comparación de corriente es para detectar una falla interna en los devanados del estator que puede ser causada por vueltas de bobina parcialmente cortocircuitadas y/o fallas a tierra.
Los ajustes actuales para esta falla muy grave son muy bajos, por ejemplo, alrededor de 0,1 pulg. 

v) DEL (fuga a tierra)
Un relé de fuga a tierra (a veces llamado secuencia de fase cero) detecta una corriente de falla a tierra que regresa a través de la conexión neutra conectada a tierra. En el sistema generador HV de un barco, la corriente de falla a tierra está limitada por un NER (resistencia de puesta a tierra neutra) de alta impedancia o un transformador de puesta a tierra, por lo que la configuración de corriente de captación es muy baja, por ejemplo, 1-5 A con un retardo de tiempo de 0,1-0,5 S.

vi) UV/OV (bajo voltaje y sobrevoltaje)
Las funciones de bajo voltaje y sobrevoltaje son monitoreadas por estos relés con ajustes de alrededor de 0,8. ONU Y 1.2. Un Respectivamente (Un = Tensión Nominal) Con Retrasos De Tiempo De Aproximadamente 2s. Es posible que no se requiera una función de sobretensión en muchos esquemas de protección.

vii) UP/OF (frecuencia
baja y alta) Los ajustes de frecuencia baja y alta suelen ser de 58 Hz y 62 Hz para un sistema de 60 Hz.

viii) LO (bloqueo o disparo)
Este es el relé maestro de bloqueo o disparo/restablecimiento manual responsable de disparar el disyuntor del generador. Su acción es instantánea cuando es disparada por un relé de protección. También se puede utilizar para disparar el motor principal del generador e iniciar la supresión del campo del generador junto con la señalización de una alarma.

ix) RP (Potencia Inversa) Los
generadores destinados a operar en paralelo deben tener protección de potencia inversa (RP).
Un relé de potencia inversa supervisa la dirección del flujo de potencia entre el generador y la carga. Si ocurriera una falla en el motor principal, el generador actuaría como un motor. El relé de potencia inversa detecta esta falla y actúa para disparar el disyuntor del generador.
          La configuración del nivel de potencia del captador y la configuración del retardo de tiempo son ajustables y están preestablecidas para adaptarse al motor principal. Si el motor principal es una turbina, se absorbe muy poca potencia cuando se conduce y es habitual un ajuste de captación de potencia inversa del 2 al 3%. Si el motor principal es un diésel, generalmente se adopta un rango de ajuste de 5-15%. Es habitual un rango de retardo de tiempo de aproximadamente 0,5-3 s.
          La operación del relé RP se verifica fácilmente durante un cambio de generador. El generador de salida se estrangula gradualmente hacia abajo para que funcione como motor, lo que hace que el relé de potencia inversa dispare el disyuntor del generador.

x) Disparo preferencial
Para mantener el funcionamiento del generador durante una sobrecarga, se emplea un arreglo de deslastre de carga preferencial. Esto se logra mediante un relé de sobrecarga especial, llamado "relé de disparo de preferencia".
         Si se desarrolla una sobrecarga del generador, el disparo de preferencia establece una alarma y actúa para disparar cargas no esenciales seleccionadas. Esto reduce la carga del generador para que pueda continuar suministrando circuitos esenciales.
          Cada generador tendrá su propio disyuntor que normalmente está ajustado al 150 % con un retraso de 20 segundos.
Además, Cada Generador Tiene Su Preferencia De Disparo Por Sobrecarga, Estando Establecida En Bajo Generalmente Al 110% De Corriente, Operación Instantánea. 

Si se desarrolla una condición de sobrecarga del generador, su disparo de sobrecarga de preferencia operará para energizar el relé de sincronización. Luego, el relé de temporización opera para desconectar los servicios no esenciales en un orden definido a intervalos de tiempo establecidos, por ejemplo,
1.er viaje : aire acondicionado y ventilación: 5 segundos
2.° viaje: planta de carga refrigerada: 10 segundos
3.er viaje: equipo de cubierta: 15 segundos

Esta orden De disparo obviamente varía con el tipo de barco. Cuando se ha desconectado suficiente carga no esencial, el disparo de sobrecarga de preferencia se restablece y no se desconecta ninguna carga adicional. 
          Una vez que se ha disparado una maquinaria, será necesario restablecer su interruptor. El sistema de disparo de preferencia del generador también se puede iniciar por baja frecuencia del generador o por baja velocidad en el motor principal del generador. 

En muchos casos, la protección de disparo preferencial está incorporada en un relé electrónico combinado que también monitorea la sobrecorriente y la potencia inversa del generador. 

Para mantener los ajustes de disparo de relé de preferencia como se especifican originalmente, deben probarse periódicamente mediante la inyección de corriente calibrada. El deslastre de carga preferencial, la programación del generador y el uso compartido de la carga suelen ser parte de un sistema de administración de energía (PMS) general bajo el control de la computadora.

¿Por qué los valores nominales del motor se dan en KW y los del alternador y transformador en KVA?

kW es la potencia mecánica de salida de un motor y se expresa en kW.

kVA es la entrada de potencia neta (aparente) al transformador. Esta potencia de entrada es la salida + pérdidas.

kW = kVA x factor de potencia del sistema

¿Cuál es el significado de la excitación en un alternador?

Un generador eléctrico o motor eléctrico consiste en un rotor que gira en un campo magnético . El campo magnético puede ser producido por imanes permanentes o por bobinas de campo . En el caso de una máquina con bobinas de campo, debe fluir una corriente en las bobinas para generar el campo; de lo contrario, no se transfiere energía hacia o desde el rotor. El proceso de generar un campo magnético por medio de una corriente eléctrica se denomina excitación.

¿Cómo se varía la velocidad de un motor de inducción trifásico?

La velocidad de un motor de inducción trifásico normal es función de la frecuencia de la tensión de alimentación. Por lo tanto, cambiar la velocidad de dicho motor requiere construir un convertidor de frecuencia de potencia trifásico. Esto se puede realizar mediante el uso de MOSFET de potencia (o IGBT) capaces de manejar altos voltajes y velocidades de conmutación rápidas.

¿Cuál es el mantenimiento regular que se realiza en las baterías?

Cada semana se comprueba el voltaje de la celda. La gravedad específica se controla utilizando el hidrómetro de la batería. Los terminales están lubricados para evitar la corrosión. A veces se realizan pruebas de carga en las baterías.

¿Qué precauciones de seguridad deben tomarse durante el mantenimiento de las baterías?

Es necesario ventilar la habitación para evitar explosiones debidas a los gases generados por la batería. Se debe usar ropa protectora, guantes y protección para los ojos para evitar salpicaduras de ácido. No se deben acercar llamas ni fuentes de ignición a las baterías. Nunca cortocircuite los terminales positivo y negativo, ya que esto provocará un cortocircuito y una descarga disruptiva de alta energía. Al desconectar las baterías, desconecte siempre los terminales negativos primero y viceversa al volver a conectar.

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