Fallas En Los Generadores Sincronos

FALLAS MÁS COMUNES EN LOS GENERADORES SÍNCRONOS (DISFUNCIONES DE LOS GENERADORES SÍNCRONOS).

• PERDIDA DE EXITACION.

Interruptor de campo (falla), efecto de arqueo.

Una falla atierra en el devanado de excitación (rotor) puede causar una pérdida de excitación si no es atendida la falla.

Devanado abierto de campo. Puede casar un arco eléctrico y es detectado por la protección de perdida de excitación.

La pérdida de la fuente de excitación parcial o total puede ser causada por un disparo accidental del interruptor de excitación de campo, circuito de excitación abierto, un corto en el circuito de excitación(chisporroteo de los anillos rozantes), fallas en el RAT (Regulador Automático de Voltaje), perdida del suministro de energía para el sistema de excitación. Cualquiera que fuera la causa, una pérdida de excitación puede presentar serio problemas en las condiciones de operación de ambos; generador y sistema. Sin embargo la variación o pérdida de excitación provoca un cambio en la potencia reactiva que entrega la máquina pero no afecta a la potencia activa que puede ceder o absorber.

Turbina de vapor del generador.

Cuando un generador síncrono pierde su excitación, la turbina se acelerara y operara como un generador de inducción. Y continuara suministrando algo de potencias al sistema, recibiendo la fuente de excitación desde el mismo sistema en forma de VARs. El deslizamiento y su potencia de salida serán función de la carga inicial de la máquina, impedancia y características de gobernación. Sistemas con altos valores de impedancias tienden a producir un gran deslizamiento y por lo tanto baja potencias de salida. Si un generador estaba operando inicialmente a plena carga, cuando pierda su excitación, alcanzara una velocidad del 2-5% por encima de la nominal. Los niveles de KVARs drenados desde el sistema pueden ser iguales o mayores que los KVA promedio del generador. Si un generador esta inicialmente operando a carga reducida (ejemplo un 30% de la nominal), la aceleración de la maquina puede ser solo 1-0.2% por encima de la nominal y puede recibir niveles reducidos de VARs del sistema. En general la condición más severa para el generador y el sistema ocurriría cuando un generador pierda su excitación cuando estaba operando a plena carga. Para esta condición la corriente en el estator excede los 2.0 PU y después perderá el sincronismo; de ahí se producirán grandes niveles de corriente inducida en el rotor; aumentando peligrosamente la temperatura de los devanados del estator rotor en un periodo muy corto y podría dañar el aislamiento de dicho devanados.

En el sistema, el drenado excesivo de KVARs por el generador podría causar una reducción en el voltaje y disparar las líneas de transmisión conectadas con esto afectando la estabilidad del sistema.

• PERDIDA DE SINCRONIZACION.

Apertura o falla del BUS.

Operación de protecciones diferenciales, sobrecarga.

Como el tamaño y reactancia por unidad se han incrementado y las constantes de inercia han disminuido. Estas son las causas de que el tiempo requerido para aislar una falla en un generador antes de que pierda el sincronismo con el sistema disminuya. La pérdida de sincronización también puede ser causada por bajo voltaje en el sistema, baja excitación, por alta impedancia entre el generador y por algunas operaciones de switcheo del sistema. Cuando un generador está perdiendo sincronía resultan altos picos de corriente y cuando el generador esta totalmente fuera de sincronización causa tensiones en los devanados, torque pulsantes y resonancias mecánicas que son potencialmente dañinas para el generador y la flecha de la turbina del generador. Para minimizar las posibilidades de dañarlo, el generador debe ser disparado sin los retardadores. Preferentemente durante la primera mitad del ciclo de deslizamiento de la condición de fuera de sincronismo.

Las protecciones para cuando aún el generador no pierde el sincronismo totalmente son, los relevadores diferenciales, sistemas relevadores retardadores de respaldo, etc. Pero no detectaran cuando el generador este totalmente fuera de fase. Un relevador de perdida de excitación podría proporcionar algún grado de protección pero no funcionara perdida de sincronismo bajo ciertas condiciones.

La pérdida de sincronización también puede ocurrir cuando el sistema se acelera demasiado o se sobrecarga (disminuye la velocidad), al sobrecargarlo aumentado el par y ángulo de par δ del generador. Hasta llegar al valor máximo de par y ángulo de par δmaximo Posteriormente el par del motor principal no podrá equilibrarse por medio de un incremento en el par electromagnético, con la consecuencia de no poder conservar la sincronía (perdida de sincronía) y por lo tanto, la subsiguiente aceleración del rotor.

• SINCRONIZACION FUERA DE FASE.

Una sincronización inapropiada de un generador con el sistema puede resultar en un daño al generador, transformador y cualquier otro tipo de unidad del generador. Los daños incurridos pueden ser, acoplamientos deslizados, incremento en la vibración de la flecha, un cambio en la alineación de los cojinetes, aflojamiento en el devanado del estator, aflojamiento en las laminaciones del rotor y fatiga y daño permanente ala fleca de la turbina y otros componentes mecánicos.

Esencialmente si se va sincronizar un generador con el sistema es necesario que su frecuencia de sincronización sea casi idéntica pero nunca menos a la frecuencia del sistema; ya que esto provocaría que el generador se motorice y consuma potencia.

Entonces para evitar

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