Protección en sistemas Eléctricos Cuestionario sugerido para el segundo parcial Unidad V
1.Cuales son las fuentes básicas de fallas de las Líneas de Transmisión Transmisión Las acciones de la intemperie, incendios, objetos, vegetales, animales y seres humanos hu manos
2. Cuales son los factores de influencia en la detección de fallas •
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Tipo de falla (trifásico, monofásico, bifásico o bifásico a tierra) Tensiones Tensiones y/o corrientes medidas en los terminales de la línea y consecuente desempeño de los transformadores para instrumentos !espla"amiento !# de las formas de onda de las corrientes de cortocircuito en funci$n del ángulo de incidencia de la falla #arga pre%falla y consecuente carga durante la falla &parecimiento de fallas evolutivas, en las cuales el tipo de defecto se modifica conforme al aumento de los conductores involucrados 'mpacto de las fallas simultáneas tales como, fases distintas en puntos diferentes de una misma línea, superposici$n de fallas tipo serie (una o dos fases abiertas) con corto circuito a tierra etc mero de terminales de la línea *uente atrás de los terminales de líneas, sus peculiaridades p eculiaridades de puesta a tierra y la variaci$n de sus impedancias de secuencia positiva durante la falla, en el caso de pro+imidad elctrica de los generadores, generadores, caracteri"ando caracteri"ando los regímenes subtransitorio, transitorio y permanente -esistencia de falla, incluyendo sus distorsiones aparentes en m$dulos m$dulo s y/o ángulos, si el criterio de detecci$n de falla fuera basado en las relaciones entre tensiones y corrientes medidas en cada terminal de la línea !uraci$n de la falla .fectos de los parámetros no lineares de los demás componentes del sistema elctrico de potencia, además de la propia resistencia de falla &coplamientos magnticos de secuencia cero de líneas de transmisi$n pr$+imas #apacitancia de las líneas, entre fases y fase%tierra .fectos de eventuales compensaciones tales como reactores en derivaci$n y principalmente capacitores serie
3. Cuáles son los tipos de fallas más característicos de las Líneas de transmisión aéreas y cuales las fallas más característicos de las Líneas de transmisión subterráneas. &reos !e origen atmosfricos 0ubterráneos perdida de rigide" dielctrica de los aisladores de los conductores
4. Cite las principales características de las protecciones de las líneas de transmisión de:
obrecar!a: controlar el esfuer"o trmico a 1ue se puede ver sometido el circuito
protegido, 0u instalaci$n es bastante frecuente frecuente en el caso de cables cables subterráneos, .n las líneas, salvo casos e+cepcionales, esta protecci$n se considera innecesaria
obre intensidad: .n las redes de distribuci$n 2T en sus modalidades de tiempo
fijo o tiempo dependiente de la intensidad, constituyen la protecci$n de sobreintensidad básica contra cortocircuitos, aplicaci$n aplicaci$n en las redes de distribuci$n 2T 2T .n las redes &T &T no se utili"an, salvo en casos muy particulares, Los rels de sobreintensidad de tiempo dependiente (características inversa, muy inversa, e+tremadamente inversa) se emplean con preferencia en redes malladas malladas o de longitudes importantes,Los rels rels de sobreintensidad de tiempo fijo se emplean con preferencia en redes de poca longitud
obre intensidad direccional: se aplica a líneas y cables de media tensi$n no
radiales, y consta de los mismos rels y elementos de medida 1ue la protecci$n de sobreintensidad, con la inclusi$n de la característica direccional Los ángulos característicos de la funci$n direccional dependen del propio circuito (línea o cable) y del sistema de puesta a tierra del neutro de la red, La aplicaci$n más usual de este tipo de protecci$n es en redes malladas con alimentaci$n por un solo e+tremo, .n las redes de transporte, se utili"a mayormente como protecci$n de reserva para la detecci$n de los cortocircuitos a tierra resistentes
"istancia: operan utili"ando la tensi$n y la corriente para determinar si la falla está
dentro de la "ona de protecci$n del rel, disponible tanto para la protecci$n de fase como para protecci$n de tierra, deben ser ajustados conforme a la impedancia de secuencia positiva y cero de la línea de transmisi$n
#. $ue aspecto debe tenerse en cuenta en los circuitos secundarios de los transformadores de tensión de donde toman referencia las protecciones de distancia. Los circuitos secundarios de los transformadores de tensi$n están protegidos por fusibles o interruptores magnetotrmicos, .n caso de avería en estos circuitos secundarios, el disparo del interruptor magnetotrmico hará 1ue las tensiones de polari"aci$n de los elementos de medida sean nulas, lo 1ue puede ser interpretado por el rel como una falta muy pr$+ima .llo produciría disparos intempestivos de la línea &lgunos rels de distancia prevn la posibilidad de 1ue los circuitos de tensi$n estn protegidos por fusibles e incorporan unos filtros en los circuitos de tensi$n e intensidad 1ue permiten e+traer los valores de la componente inversa y homopolar .n caso de 1ue s$lo e+ista componente inversa y homopolar en las tensiones, se blo1uea la medida del rel de distancia, ya 1ue ello es indicativo de 1ue e+iste algn fusible fundido o algn circuito abierto
%. interpretación de un es&uema básico de relés de distancia
.n la figura se ve dos líneas adyacentes con sus respectivos rels de distancias -3, -4, -5, y -6 1ue pueden ser cual1uiera de los rels de distancias (reactancia, impedancia, o conductancia mho ) 0uponemos 1ue los rels poseen tres "onas de protecci$n, 1ue es lo usual en nuestro sistema #entrándonos en la línea L3 de la figura, la primera "ona de -3 es ajustado como para disparo instantáneo La segunda "ona de -4 se tempori"a de tal manera a esperar 1ue termine el ciclo de disparo en primera "ona del rel -5 mas la apertura del interruptor de la línea adyacente La tercera "ona de -3 se tempori"a lo suficiente como para 1ue opere antes los elementos de distancia de segunda "ona mas el tiempo de apertura del interruptor
Falla en F 1 &rrancan unidades de primera, segunda y
tercera "ona de los rels - 3 y - 4 ,
abriendo en forma instantánea los interruptores 3 y 4 Falla en F 2 &rrancan unidades de segunda y tercera "ona de - 3, al igual 1ue las de primera, segunda y tercera "ona de - 4, abriendo en forma instantánea el interruptor 4 y en forma tempori"ada (t 4) el interruptor 3 Falla en F 3 &rrancan las unidades de segunda y tercera "ona los rels - 3 y - 6 abriendo los interruptores 3 y 6 en segunda "ona, si fallan protecciones de barras o los interruptores 4 y 5 Falla en F 4 &rrancan las unidades de primera, segunda y tercera "ona del rel - 5, segunda del rel - 6 unidades de segunda y tercera "ona del rel - 3 abrirán los interruptores 5 en primera "ona y 6 en segunda "ona Falla en F 5 &rrancan las unidades de primera, segunda y tercera "ona de - 5 y - 6 y las de tercera "ona de - 3 &brirán los interruptores 5 y 6 en forma instantánea Falla en F 6 &rrancan las unidades de tercera "ona del rel - 3 y las de segunda y tercera "ona del - 5 &brirá el interruptor 5 en segunda "ona Falla en F 7 &rrancan las unidades de tercera "ona del - 3, segunda y tercera "ona - 5 y primera, segunda y tercera del rel - 7 &brirá el interruptor 7 en forma instantánea
'. (ara &ue sir)e y cuál es la clasificación de los es&uemas de protección de distancia con dispositi)o de teleprotección 8ara aumentar la calidad d un sistema de protecci$n con rels de distancia se utili"an canales pilotos entre los terminales de líneas de transmisi$n, e1uipando cada terminal con uno o más transmisores y receptores, pudiendo así comunicarse con todos los otros terminales os sistemas de teleprotección se clasi!ican en"
%Teledisparo %9rden %:lo1ueo %8ermiso
*. +,pli&ue bre)emente la ló!ica de teleprotección tipo Ló!ica de disparo permisi)o de subalcande -(TT/0 muestre una representación unifilar elemental .n el circuito de descone+i$n por la recepci$n es colocada una supervisi$n de tal manera 1ue el trip es efectuado apenas cuando ocurra defecto en direcci$n y alcance, detectado por un elemento de impedancia .sto evita las falsas descone+iones causados por las recepciones espurias, aumentándose la confiabilidad Todo trip local solo será posible con el permiso recibido de la otra e+tremidad de la línea .n estas condiciones, se puede ajustar la protecci$n con sensibilidad suficiente para sobrepasar los límites (en alcance) de la propia línea
La falla *3 (o *4) será detectada de inmediato por las protecciones de las dos e+tremidades, 1ue irán a transmitir permisos .n cada e+tremidad, la propia actuaci$n y la recepci$n posibilitarán la descone+i$n del interruptor ;na falla *5 será detectada por el rel en &, pero no per el rel en : o habrá descone+i$n en & por el hecho de no e+istir recepci$n (permiso de :) 0e debe observar 1ue en este tipo de es1uema, una falla en el canal de comunicaci$n compromete la protecci$n primaria de la línea ;n otro aspecto, muy importante, a observar, es 1ue este es1uema pode ser utili"ado con -.L<0 !. 09:-.#9--'.T. !'-.#'9&L.0 (fase y tierra) en substituci$n de rels de distancia
. +,pli&ue bre)emente la ló!ica de teleprotección tipo ló!ica de transferencia de disparo permisi)o de sobrealcande -(TT/0 muestre una representación unifilar elemental .n líneas cortas, se torna muy difícil ajustar la protecci$n de distancia 8or tanto, se utili"a la l$gica 89TT para resolver este problema Todo trip local solo será posible con el permiso recibido de la otra e+tremidad de la línea .n estas condiciones, se puede ajustar la protecci$n con sensibilidad suficiente para ultrapasar los límites (en alcance) de la propia línea .l defecto *3 (o *4) será detectado de inmediato por las protecciones de las dos e+tremidades 1ue irán transmitir permisos .n cada e+tremidad, la propia actuaci$n y la recepci$n irán posibilitar el desligamiento del interruptor ;n defecto en *5 será detectado por el rel en &, mas no por el rel en : &sí, no habrá desligamiento en & por el hecho de no e+istir recepci$n (permiso de :) 0e observa en este caso 1ue una falla en el canal de comunicaci$n compromete a protecci$n primaria 9tro aspecto muy importante es 1ue este es1uema puede ser utili"ado con rels de sobrecorriente direccionales envs de los rels de distancia, visto 1ue el ajuste del alcance no es condici$n preponderante para la l$gica, y si la direcci$n
1. +,pli&ue bre)emente la ló!ica de teleprotección tipo Comparación direccional por blo&ueo -"C/ -LC5678/0 muestre una representación unifilar elemental .l principal objetivo de esta l$gica es evitar 1ue una informaci$n crucial para la protecci$n sea transmitida sobre una línea con defecto &sí, la transmisi$n es efectuada sobre la línea apenas para =informar> a la otra e+tremidad 1ue el defecto es e+terno a la línea Los rels de protecci$n 0 son conectados de tal manera a detectar defectos =para atrás> #uando ocurre el defecto en *5, la protecci$n 0 de la e+tremidad : activará el #arrier y
transmitirá señal para el blo1ueo de la otra e+tremidad La protecci$n 8 en la e+tremidad & detectará tambin el defecto *5 o obstante, su trip será retardado entre 35 a 3? ms para 1ue e+ista tiempo para la llegada de la señal de blo1ueo 8ara cortos%circuitos en *3 e *4, ninguna protecci$n 0 actuará 2ismo 1ue e+ista una eventual actuaci$n de un rel 0, la actuaci$n de la protecci$n 8 blo1ueará la transmisi$n !espus de las tempori"aciones #0, los interruptores serán desligados .n estos casos, el #arrier no tiene influencia en la protecci$n
11. (ara &ué sir)e la protección discordancia de polos. .n ocasiones, durante el proceso de maniobra, puede 1uedar alguna fase abierta, lo 1ue conlleva un dese1uilibrio al sistema elctrico, #onviene despejar esta situaci$n para evitar el funcionamiento de otras protecciones 1ue puedan afectar al sistema para eso se utili"a dicha proteccion La protecci$n de discordancia de polos consiste en controlar mediante contactos au+iliares del interruptor la posici$n de los contactos primarios@ transcurrida una tempori"acion superior al tiempo establecido para la pausa de recone+i$n, se efecta la descone+i$n trifásica del interruptor
12. Cite los factores relacionados a los re&uerimientos del sistema de potencia &ue deberán ser con)eniente e)aluados en la selección de las protecciones de líneas. • •
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Tiempo de eliminaci$n de falla Longitud de líneas Nivel de potencia de la fuente Conguración de líneas Nivel de carga de las líneas
13. (or&ué se torna interesante el recierre en las líneas de transmisión 0e torna interesante por1ue la mayoria de las ocurrencias 1ue provocan sobrecorrientes y consecuentemente apertura de los interruptores son de naturale"a fugitiva, es decir, se e+tinguen al desconectarse el e1uipo en falla, permitiendo 1ue el mismo sea reconectado un instante despus de su apertura, reestableciendo la continuidad del servicio y minimi"ando los costos 1ue ocacionan las descone+iones intempestivas
14. Cuales son los métodos de recierre automático 0in supervisi$n a) De alta velocidad (sin temporización intencional) b) Temporizados c) Mono o tripolar
0upervisados a) #on che1ueo de sincronismo b) 0ubtensi$n línea/barra
c) Tensión de retorno
1#. Cuales son las )enta9as del recierre automático A aumentar la calidad del servicio en el suministro de energía A reducir el alcance de perturbaciones de grandes consecuencias, evitando blacB%outs en grandes áreas alimentadas A optimi"ar el proceso de transporte de energía a travs de las líneas de Transmisi$n, evitando una eventual prdida de sincronismo, despus de las descone+iones for"adas
1%. +n &ue situaciones es con)eniente blo&uear el recierre automático en las líneas de transmisión. ba!o se detallan algunas de las condiciones donde el es"uema de recierre debe ser blo"ueada# actuación de la protección de distancia en tiempos de segunda $ tercera zona% comando manual de cierre del interruptor& seguido de la actuación de las protecciones% ba!a presión o resorte descargado del interruptor% actuación de las protecciones de reactores en derivación% actuación de la protección diferencial de barras% actuación de la protección contra falla interruptor% operación de es"uemas especiales de cortes de cargas% traba!os de mantenimiento en líneas de transmisión •
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1'. Cual es la diferencia y )enta9a comparati)a del recierre monopolar y tripolar .n circuitos simples conectando dos fuentes generadoras, la apertura de tres fases causa un escurrimiento del ángulo de potencia entre ambas y ningn intercambio de potencia sincroni"ante puede ser transferida durante el tiempo muerto 8or otro lado, solamente la fase en falla es abierta durante defectos monofásicos, la potencia sincroni"ante puede ser transferida a travs de las fases sanas La ventaja del recierre monopolar es el de mantener de la transmisi$n de potencia a travs de las fases sanas mantenimiento el sincronismo, pero la principal desventaja es el mayor tiempo de desioni"aci$n del arco resultante del acoplamiento capacitivo entre las fases sanas y a1uellas en falla, pudiendo causar interferencias en los circuitos de comunicaci$n
1*. Cual es el es&uema de recierre automático utiliado en ;7"+ para las líneas de transmisión en: •
Sistema de 23 kv
Los recierres autom'ticos ser'n tripolares para cual"uier tipo de falla% l primer recierre ser' a los un segundo& el segundo a los *& $ el tercero a los * Sistema de 66 kv
l recierre autom'tico ser' +nico $ tripolar para cual"uier tipo de falla% Sistema de 220 kv
l recierre autom'tico deber' ser +nico $ monopolar para fallas monof'sicas en primera zona%
1. Como se prote!en las líneas de transmisión contra las descar!as atmosféricas. • • •
dispositivo captor (,eneralmente el -ilo de ,uarda) conductores de ba!ada sistema de puesta a tierra
nidad <6 2. Cuales son los problemas &ue se presentan cuando ocurre una falla en las barras de transmisión. Los problemas 1ue se presentan son A #uando se produce una falta en barras, se pueden 1uedar sin servicio varias líneas a la ve" A .n redes de alta tensi$n se dispone de potencias de cortocircuito muy elevadas en barras, por lo 1ue los desperfectos en caso de falta suelen ser graves A ;n fallo en la protecci$n local de las barras ente un defecto, obliga a 1ue sean las protecciones remotas de reserva las 1ue disparen, lo 1ue supondría un tiempo de actuaci$n elevado .sta situaci$n podría provocar el apag$n del sistema elctrico
21. Cual es la ona de influencia de las faltas en barras de transmisión & efectos de protecci$n, se considera Cfalta en barrasD la 1ue se produce en la "ona comprendida entre los transformadores de intensidad de los distintos terminales 1ue confluyen a las barras colectoras
22. ; &ue factores se deben &ue las faltas sobre el sistema debido a fallas en barras de transmisión sean más !ra)es &ue los debidos a fallas &ue ocurren en líneas0 !eneradores0 etc. % Los sistemas elctricos se diseñan siguiendo la regla C%lD@ es decir la descone+i$n de uno de los elementos 1ue los componen no debe afectar a su funcionamiento global .ste precepto es de muy difícil cumplimiento para las barras, ya 1ue una avería en una barra supone la prdida del servicio de varios e1uipos % .n las redes 2 &T y &T se dispone de una gran potencia de cortocircuito en las barras #onsiguientemente, los desperfectos 1ue pueden producirse pueden ser considerables % Toda falta en barras precisa la descone+i$n rápida de todos los terminales 1ue aportan corriente a la falta % Los disparos se producirían en los e+tremos remotos de los terminales, merced a la actuaci$n de sus protecciones en funciones de Cprotecci$n de reservaD 8or consiguiente, el tiempo de eliminaci$n de la falta puede ser considerado e+cesivo en algunas aplicaciones, especialmente en las redes &T y 2&T en las 1ue es muy importante mantener el sistema en condiciones de má+ima estabilidad
23. $ue criterios se deben tomar en cuenta para ele!ir el tipo de protección para una barra en cuestión. <o grado de confiabilidad referentes a 8osibilidad de actuaciones accidentales@ 8osibilidad de actuaciones indebidas debido a defectos en los circuitos secundarios de los T#Es 8osibilidad de actuaciones indebidas debido a cortocircuitos e+ternos a la barra (estabilidad de protecci$n) #ompleta selectividad, considerando los aspectos generales ya vistos y la finalidad para lo cual será implantada -apide" en la actuaci$n • •
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24. Cite las principales características de las protecciones de las barras de =T de:
obreintencidad : consiste en llevar a un rel de sobreintensidad la corriente suma de
todos los terminales de entrada a barras .l rel de sobreintensidad suele ser un rel a tiempo dependiente, con elementos de medida en fases y neutro
(rotección de cuba: frecuente la utili"aci$n de cabinas metálicas 0i cada grupo de
cabinas a uno y otro lado del interruptor de uni$n de barras se aísla del suelo y de la cabina del interruptor citado, es posible dotar a las barras de una protecci$n fiable y econ$mica, similar a la protecci$n de cuba de los transformadores 8ara un correcto funcionamiento del sistema, es suficiente un aislamiento superior a 47 ohmios
(rotección diferencial: las barras pueden protegerse por el simple mtodo de sumar
las corrientes de todos los terminales, utili"ando transformadores au+iliares de intensidad cuando sea necesario, a fin de igualar las diferentes relaciones de transformaci$n de los transformadores de intensidad principales .l rel diferencial suele ser un rel de sobreintensidad a tiempo dependiente, con elementos de medida en fases y neutro
2#. Cite las principales características de las protecciones de las barras de ;T de:
obreintecidad y subtención: las protecciones de sobre y subtensi$n se conectan
sobre los transformadores de tensi$n de los e1uipos 1ue se desea proteger, tales protecciones irán conectadas sobre los de transformadores de tensi$n en barras, se utili"an, en caso de CceroD de tensi$n, para desconectar las líneas y evitar de este modo 1ue en la subsiguiente reposici$n del servicio se energicen simultáneamente varias líneas al conectar la primera@ de este modo disminuyen los riesgos de sobretensiones en la red
(rotección en el interruptor de acoplamiento: #uando, en una barra mltiple,
no se disponga de protecci$n diferencial, la falta en barras ha de ser eliminada por las protecciones remotas, en funci$n de reserva 0i el interruptor de uni$n barras está cerrado, se dispararán los terminales correspondientes a la barra sana .n consecuencia, se presentan dos inconvenientes tiempo largo de eliminaci$n de la falta y descone+i$n innecesaria de terminales .l segundo inconveniente puede evitarse instalando alguna protecci$n en el interruptor de uni$n barras 1ue evite el CceroD en la barra sin defecto
(rotección diferencial: para la protecci$n de barras de estos niveles de tensi$n se
utili"an diseños de cierta complejidad (alta impedancia, transductores lineales, estabili"aci$n) Protección diferencial para barras con seccionamiento longitudinal
#uando se trata de la protecci$n de una barra con seccionamiento longitudinal, sin interruptor de uni$n barras, lo normal es tratarla como una sola barra, independientemente de 1ue las barras estn o no separadas por seccionadores .n el caso de barras con seccionamiento longitudinal e interruptor de uni$n barras, interesa disponer de dos protecciones diferenciales, una para cada sector Protección diferencial para barras múltiples
.n a1uellas instalaciones en 1ue todo terminal puede ser conectado indistintamente a varios juegos de barras, se precisa instalar una protecci$n diferencial para cada uno de ellos, con el fin de disponer de una protecci$n selectiva 1ue solamente desconecte la barra con falta
(rotección de fallo interruptor: 0u misi$n consiste en detectar 1ue la orden
emitida por cual1uier tipo de protecci$n principal no es obedecida por el interruptor correspondiente 0e comprende 1ue si el interruptor no obedece la orden de descone+i$n recibida de las protecciones, la falta e1uivale a una falta en barras, e+igiendo la descone+i$n en los e+tremos remotos de todos los terminales 1ue confluyen al juego de barras al 1ue el terminal en falta está conectado
nidad <66 2%. $ue consideración se debe tener en cuenta al analiar las protecciones de un !enerador y &ue no se manifiesta en los restantes e&uipos &ue conforman un sistema eléctrico. .s el hecho 1ue la apertura de su interruptor principal es condici$n necesaria, pero no suficiente para evitar la prolongaci$n de ciertos daños
2'. Cite las principales características de funcionamiento de las protecciones de:
"iferencial de !enerador : La protecci$n diferencial de generador deberá incluir
elementos de frenado a fin de evitar actuaciones intempestivas en caso de cortocircuitos e+ternos debidos a errores de respuesta de los transformadores de intensidad, especialmente durante el período subtransitorio, originados por la componente asimtrica de la intensidad de falta 'nteresa 1ue los circuitos de corriente secundarios y los rels diferenciales sean de bajo consumo para 1ue los transformadores de intensidad respondan mejor a las altas intensidades 1ue pueden esperarse .+isten tres modalidades de aplicaci$n en la protecci$n diferencial del conjunto generador%transformador%barras
(rotección de sobretensión: 0e emplea para proteger las má1uinas o los
transformadores, en caso de servicio separado de red, frente a elevaciones e+cesivas de tensi$n, por funcionamiento an$malo del regulador de tensi$n o falsa maniobra con regulador manual La protecci$n de sobretensi$n ha e+perimentado, por tanto, una creciente importancia, empleándose incluso en versi$n de dos etapas (instantánea y tempori"ada) incluidas en el mismo rel
(rotección de subtensión: .sta protecci$n se instala en minicentrales 0u misi$n
consiste en detectar cortocircuitos polifásicos en la línea de distribuci$n de media tensi$n Tres rels de mínima tensi$n controlan las 5 tensiones compuestas del sistema %para detectar cual1uier falta polifásica% y actan independientemente sobre el interruptor
(rotección contra falta a tierra en red e,terior: protecci$n típica de mini
centrales La protecci$n se basa en un rel de má+ima tensi$n 1ue mide la tensi$n residual indicativa de dese1uilibrio a tierra% y tiene una tempori"aci$n adicional de 7 a 3F s para lograr cierta selectividad en el caso de falta a tierra en otra línea de la red de distribuci$n procedente del mismo embarrado
(rotección de pérdida de e,citación -sub>e,citación/: La protecci$n de
prdida de e+citaci$n 1ue se instala en grandes alternadores, trabaja con la impedancia medida en los terminales del estator 0i el regulador de tensi$n está en servicio, el limitador de mínima e+citaci$n impide la operaci$n a un nivel 1ue perjudicaría trmicamente a la má1uina 0i el regulador no está en servicio, la impedancia continuaría disminuyendo hasta 1ue operase el rel
(rotección de cortocircuitos entre espiras: Los cortocircuitos entre espiras son
roturas de aislamiento entre espiras pertenecientes al mismo arrollamiento o a arrollamientos paralelos de la misma fase #uando se produce un cortocircuito entre espiras pueden aparecer grandes corrientes de circulaci$n, así como fuertes densidades de corriente@ es por ello 1ue tales defectos deben ser eliminados lo más rápidamente posible, a fin de evitar la destrucci$n de otras partes del bobinado
(rotección de contactos a tierra en el estator0 ? y 1?: !os tipos de
prácticas de aterramiento representan los principales mtodos usados en la industria para aterrar los enrrollamientos del estator del generador &terramiento de baja impedancia y &terramiento de alta impedancia, con el empleo de esta protección se puede evitar con antelación el contacto o cortocircuito entre espiras $ sus catastrócas consecuencias% .tro aspecto de inter/s es el contenido de tercer armónico en las corrientes del generador% Como se aprecia en la de arriaba& los terceros armónicos est'n en fase $ su resultante es el triple del valor del armónico% sta corriente pasa por el neutro $ podría producir un disparo
intempestivo si el rel/ no incorpora alg+n ltro "ue elimine el tercer armónico% l rel/ de mínima tensión& "ue cubre el 00 1 del estator& dispone de un ltro "ue refuerza la tensión de tercer armónico% n cambio& el rel/ de m'2ima tensión& "ue cubre el 30 1& dispone de ltro de rec-azo4de tercer armónico
(rotección de falta a tierra en el rotor: &parte de los efectos trmicos sobre los
conductores del rotor, la doble falta a tierra supone una distorsi$n del flujo magntico creado por el arrollamiento inductor, de forma 1ue la fuer"a atractiva puede ser muy poderosa en un polo y muy dbil en el polo opuesto .sta fuer"a dese1uilibradora gira segn lo hace el propio rotor, producindose una violenta vibraci$n 1ue puede dañar los cojinetes e incluso despla"ar el propio rotor 0on varias las posibilidades de detectar el primer contacto a tierra del circuito de e+citaci$n a) Método del potenciómetro 0e trata de una resistencia con una toma intermedia conectada en paralelo con el inductor La toma media está conectada a tierra a travs de un rel 1ue no acta en condiciones normales #uando se produce un contacto a tierra aparece una tensi$n a bornes del rel y ste cierra, con una cierta tempori"aci$n, un contacto de alarma b) Método de inyección de corriente continua .l rel, alimentado por una tensi$n ca, inyecta una tensi$n de cc (; m) en el polo negativo del circuito de e+citaci$n y controla el paso de corriente c) Método de inyección de corriente alterna
.n este sistema, se inyecta una tensi$n alterna al circuito de e+citaci$n por medio de un transformador y se controla el paso de corriente #uando se produ"ca un contacto a tierra, el paso de corriente ocasiona el cierre de un contacto de alarma
(rotección de retorno de ener!ía: La protecci$n contra retorno de energía, o
potencia inversa, tiene como finalidad separar el generador de la red cuando falle la energía motri" del mismo, esto es, cuando la turbina ya no sea la 1ue arrastre al generador sino 1ue sea ste el 1ue, como motor, haga girar a la turbina ;na protecci$n electr$nica moderna contra retornos de energía permite un ajust desde F,7 G de la potencia activa nominal La descone+i$n de la má1uina se produce, sin embargo, con un retraso más o menos largo, en funci$n de la actuaci$n de las válvulas de cierre rápido de la turbina #on ello se asegura 1ue no se produ"can disparos intempestivos en caso de fen$menos de penduleo de potencia o durante el proceso de sincroni"aci$n
(rotección de car!a asimétrica: #ual1uier asimetría, es decir, carga
dese1uilibrada, produce corrientes de secuencia inversa .stas corrientes, 1ue giran en sentido inverso al establecido por el campo, producen un flujo de frecuencia doble de la nominal, induciendo corrientes importantes en el campo y en el cuerpo rot$rico, sobre el 1ue causan un fuerte calentamiento .+isten ejecuciones de rels, de una y de varias etapas, permitiendo ajustar un determinado tiempo a cada valor de asimetría La ejecuci$n normalmente más empleada es la de dos etapas, con la cual se obtienen dos posibles respuestas una señali"aci$n retardada en caso de asimetría leve, y un disparo, tambin retardado, en caso de fuertes asimetrías
(rotección de mínima impedancia en la estrella del !enerador: #omo
protecci$n de reserva rápida contra cortocircuitos en el generador, derivaciones del mismo, transformadores o en las barras colectoras, se emplea, en grandes generadores, una protecci$n de impedancia colocada en la estrella del generador, a la 1ue se conectan las intensidades de los transformadores de la estrella y las tensiones de los transformadores de salida del generador 8ara este fin, se utili"a una protecci$n de impedancia muy simple, de un solo escal$n de mínima impedancia
(rotección de mínima impedancia en el lado ;T del transformador: La
labor de esta protecci$n de impedancia es detectar rápidamente tanto cortocircuitos en la red de alta tensi$n (barras colectoras), en direcci$n Chacia líneaD, como las faltas en Cdirecci$n% má1uinaD .n la mayoría de los casos se elige el mismo tipo de protecci$n de impedancia 1ue el empleado para las líneas de la red &T .s necesario, por consiguiente, 1ue esta protecci$n sea ajustable a ambas direcciones
(rotección de subfrecuencia: .n caso de 1ue resulte un superávit de generaci$n,
ste se corrige fácilmente por medio de los reguladores de las má1uinas, pero en caso contrario, si las má1uinas están al má+imo de su producci$n, se origina una caída de frecuencia .n este caso, es particularmente importante 1ue no se produ"ca la descone+i$n de ninguna má1uina de la red a fin de evitar 1ue empeore la situaci$n o obstante, los alabes de las turbinas de los grupos pueden entrar en resonancia para frecuencias inferiores a la nominal y producirse con ello averías
(rotección de sobre)elocidad: La detecci$n de la sobrevelocidad se reali"a
generalmente de forma mecánica, por medio de un dispositivo centrífugo de bolas 9tras formas de detectar la sobrevelocidad puede ser por medio de un rel volumtrico conectado al indicador de velocidad, rels de sobrefrecuencia tambin pueden ser utili"ados para este fin La protecci$n de sobrevelocidad no debe disparar el interruptor de má1uina, pues con ello todavía provocarían un embalamiento adicional, y lo 1ue se debe hacer es cerrar lo más rápidamente posible la entrada a la turbina
(rotección de ener!iación in)oluntaria o má&uina muerta: & pesar de las
precauciones debidas, e+iste el riesgo de energi"ar los generadores involuntariamente .n algunos casos se han causado severos daños a la má1uina .l rel adecuado para esta protecci$n será trifásico, estático y de alta velocidad Tres unidades de sobrecorriente dan disparo instantáneo si las tensiones en los bornes del generador están por un cierto tiempo debajo del valor de operaci$n fijado y simultáneamente en dos unidades de subtensi$n ;n tempori"ador impide el retraso de la funci$n instantánea 1ue podría producirse mediante el pulso de la tensi$n transitoria, por encima del ajuste de subtensi$n, 1ue puede aparecer en los bornes de la má1uina cuando el interruptor es cerrado involuntariamente 9tro tempori"ador se activa cuando actan los dos rels de subtensi$n y el tiempo impide disparos del rel ante faltas e+ternas pr$+imas 9tro rel opera si desaparece la tensi$n de una de las dos unidades de subtensi$n y da una alarma de Canomalía tensionesD con una cierta tempori"aci$n
2*. Cuales son los tipos de aterramiento típicos del estator del !enerador. &terramiento de baja impedancia La resistencia o reactor de aterramiento es seleccionado para limitar la contribuci$n de la corriente de falta a tierra del generador entre 4FF &mperes y 37F G de la corriente nominal del generador .l aterramiento de baja impedancia es generalmente usado cuando unidades generadoras mltiplas son operadas sobre una barra comn o cuando están directamente conectadas a barras de carga sin una transformaci$n de tensi$n, proporcionando así la fuente de tierra para el sistema •
&terramiento de alta impedancia .ste mtodo de aterramiento permite 1ue las corrientes de falta a tierra sean reducidas a bajos niveles, típicamente 7 a 47 amperes .s usada en generadores conectados en forma unitaria
2. Cual la corriente de falta a tierra 67 &ue circulará en el circuito de aterramiento del !enerador 83 de la Central @idroeléctrica de ;caray para la peor condición de falla "atos: TA de puesta a tierra B -13.* D3/ -3* D3/ rpt: 0#4# E
67B232.41 ; 3. 6dentifi&ue cada una de las protecciones del es&uema unifilar mostrado en la fi!ura de aba9o y e,pli&ue muy bre)emente la función de cada protección.
