Descripción típica de los problemas que pudieran surgir en las maquinas de vapor, así como de sus posibles solucionesDescripción completa
ElectrometriaFull description
Descripción: pequeño ensayo sobre generadores de vapor
deber
Es un protocolo de Generadores Hidroelectricas. Un trabajo de investigacion.
generadores de vapor
Descripción: modelamiento orientado a modos de generación de corriente alterna
Generadores de vapor (calderas)Descripción completa
Descripción completa
Descripción: Descripción típica de los problemas que pudieran surgir en las maquinas de vapor, así como de sus posibles soluciones
Protección de generadores 1. Introducción • Las principales unidades generadoras usan protección de alta velocidad para detectar fallas severas en los devanados del estator y minimizar el daño. • El uso de métodos de -excitación puede ser justificable para disminuir las corrientes de falla. Un relevador diferencial de alta velocidad es normalmente usado para detectar fallas trifásicas, fase a fase, y doble fase a tierra. Fallas de una fase a tierra normalmente no son detectadas por los relevadores diferenciales a menos que el neutro este aterrizado sólidamente o a través de una baja impedancia. • Los generadores están expuestos a número de posibles daños ocasionados por: • Fallas internas dentro de la zona de protección del generador • Operación anormal y/o condiciones anormales del sistema
Protección de generadores Las Fall Falla as internas in ternas • Fallas de fase y/o de tierra en el estator y zona de protección asociada • Fallas a tierra en el campo (del rotor) • • • • • • • • • •
Operación peración anormal nor mal y/o condic con dicion ione es anormales anormales de d el sist s iste ema Pérdida de excitación (pérdida del campo) o insuficiente excitación. Sobrecarga Sobre voltaje Alta y baja frecuencia Corrientes desbalanceadas P érdida del primot primotor or (mot (motoriz orizaci ación) ón) Pérdida de paso (pérdida de sincronismo) Oscilación subsíncrona Sobre obre velocidad velocidad (hidroeléctricas) (hidroeléctricas) Sobre temperatura
Protección del Estator Las Fallas en el estator resultan del rompimiento del aislamiento que causa que se desarrolle un arco, ya sea de fase a fase o de un conductor de fase a la laminación de acero aterrizada del estator. La causa del daño del aislamiento puede ser debido a: • Sobre obre voltaje voltaje ondas transitorias transitorias (surg (surges es)) producidas producidas por rayos rayos o maniobras maniobras • Sobre calentamiento puede ser debido a cargas desbalanceadas prolongadas o pérdida de enfriamiento
Aterrizamiento del Generador
Protección de fallas a tierra del estator
Protección de fase de estator
Diferencial del generador- transformador 87G conexión estrella
Protección diferencial de porcentaje para un generador conectado en estrella
Diferencial del generador- transformador 87G conexión delta
Diferencial del generador- transformador
Protección diferencial 87GT
Protección diferencial 87GT
P rotecc rotección ión de pérdid pérdida a de exci excittació ación n 40G 40G El relevador es del tipo Mho idéntico al los relevadores de distancia. Se usa uno solo, ya que las condiciones de operación de la unidad son balanceadas
P rotecc rotección ión de pérdid pérdida a de exci excittació ación n 40G 40G El objeto del offset es evitar la operación del relevador con cero excitaci excitación ón Offset ffset =½ X’d
Condición de pérdida de excitación • Inicialmente al perder excitación, el flujo de potencia reactiva en la máquina comienza a descender. • Al perderse la excitación el generador opera como generador de inducción (debajo de la velocidad síncrona) • Se inducen corrientes en el rotor • El rotor se mueve un ángulo mayor para dar los KW de salida, pero los KVAR disminuyen hasta ser negativos. En forma general se tiene que: • Un turbogenerador por no contar con devanados amort amortiguadores iguadores solo solo puede operar por dos o tres minut minutos os sin sufrir daño por calentamiento del rotor, si esta operando a capacidad nominal el tiempo es menor. • Los generadores de polos salientes por tener devanados amortiguadores, no están sujetos a sobrecalentamiento.
Características del sistema y del relevador
Protección de pérdida de excitación usando dos relevadores
Característica de pérdida de excitación
Oscilación transitoria estable de un generador
Curva de Capabilidad de un generador
Limites de estabilidad y excitación mínima de un generador
P rotecc rotección ión cont contra ra corr corrient ientes es asim asimét étricas ricas (46) (46) • Las fallas asimét asimétricas ricas dan dan lugar lugar a corrientes de secuencia negativa que inducen corrientes de doble frecuencia en el rotor • Estas corrientes tienden a circular en la superficie forjada del rotor, en las cuñas y anillos de sujeción. • Las pérdidas resultantes I22 , elevan rápidamente la temperatura, si la falla persiste puede dañar la estructura del rotor. La corrientes de asimétricas se pueden deber a: – Fallas asimétricas en alta tensión – Una fase abierta en algún circuito conectado al generador. – Cargas desbalanceadas o monofásicas
P rotecc rotección ión cont contra ra corr corrient ientes es asim asimét étricas ricas (46) (46) • De acuerdo con las normas ANSI el tiempo T que el generador puede soportar con corrientes desbalanceadas esta dado por la ecuación: I22 T = K
I2: es la corriente de secuencia negativa en pu y la constante K depende del tipo de generador, así: Máquin Máquinas as de polos salientes alientes Máquinas Máquinas convencionales convencionales de polos lisos lisos Máquin Máquinas as de polos lisos lisos con enfriamient enfriamiento o a través ravés de conductores huecos.
K =40 K =30 K =10
Corrientes desbalanceadas del estator
Corrientes inducidas en el rotor
Conexión de relevador 46
FILTRO DE SECUENCIA NEGATIVA
Curvas Tiempo- Corriente
FILTRO DE SECUENCIA NEGATIVA
Corrientes de secuencia negativa en el generador
FILTRO DE SECUENCIA NEGATIVA
P rotecc rotección ión cont contra ra mot motoriz orizac ación ión 32 • La prot protecc ección ión contra contra mot motoriz orizació ación n es para el prim primot otor or o sis sistema, ema, y no para el generador. • Una turbina de vapor requiere protección contra sobrecalentamiento cuando su alimentación de vapor es cortado y su generador opera como motor. • El sobrecalentamiento ocurre porque insuficiente vapor pasa a través de la turbina para arrastrar el calor que es producido por la fricción del viento (windage). • La protección empleada es un relevador direccional de potencia que opera cuando la potencia fluye hacia el generador . • El relevador puede operar con el 0.5% de la potencia nominal en watts, y con suficiente tiempo de retardo para evitar disparos indeseables en inversión de potencia transitoria tal como ocurre en sincronización o disturbios en el sistema
P rotecc rotección ión cont contra ra mot motoriz orizac ación ión 32
Protección de sobre voltaje 59G • La protección de sobre voltaje se recomienda para generadores de centrales hidroeléctricas o turbinas de gas que están sujetas a sobre velocidades al perderse la carga y no tener una buena respuesta del gobernador o regulador de voltaje. No se requiere en generadores de turbinas de gas. • El relevador es una unidad con retardo de tiempo con un pick up de 110% del voltaje nominal y una unidad instantanea con ajuste de 130% a 150% del voltaje nominal. • El relevador debe disparar el interruptor principal del generador y el interruptor del campo.
Protección contra sobreexcitación 59T Volts/Hz • Básicamente es una protección de transformador de unidad, detecta sobre voltajes en el generador mientras esta rodando a velocidades menores de la nominal. • Cuando el sobre voltaje se presenta a una frecuencia baja, se tiene una corriente de excitación muy grande en los trasformadores. E= kφf • En unidades grandes se recomienda dos relevadores con diferentes ajustes que pueden ser: • V/f = 1.05 (voltaje max. de operación)/60 Hz. • V/f = 1.12 (voltaje max. de operación)/60 Hz.
Curva característica del relevador Volt/Hz.
P rotecc rotección ión cont contra ra fallas a tierra tierra en el campo campo 64f • Como los circuitos del campo operan sin tierra, una sola tierra no afecta la operación del generador. • Si ocurre una segunda tierra, parte del devanado del campo será puenteado lo que ocasiona: • Aumento el la corriente de campo • Desbalance en el flujo en el entrehierro lo que ocasiona fuerzas magnéticas desbalanceadas en lados opuestos de rotor, lo cual ocasiona: – Desplazamiento del rotor – Vibraciones que pueden dañar la fecha y chumaceras
• Con la primera falla solo se activa una alarma
Diagrama de conexión del 64f
P rotec rotecci ción ón cont contra ra sobre sobre tem temperat peratur ura a del estator 49G • Sobre calentamiento de un generador síncrono puede ocurrir debido a las siguientes causas: - Sobre carga (alta potencia activa de carga y alta excitación) - Falla en el sistema de ventilación o enfriamiento del hidrogeno - Laminación en corto circuito en el hierro del estator - Falla en el aislamiento en los tornillos en el hierro del estator • En la detección de temperatura es común emplear termopares incrustados en las ranuras del devanado del estator. Distribuidos en el devanado en varias localizaciones. • Generalmente el relevador es un puente de wheatstone. La variación de resistencia con la temperatura desbalancea el puente y actúa sobre el 49 • El relevador opera sobre una alarma.