conceptos contra fallas a tierra del estator ansi

7/24/2019 Conceptos Contra Fallas a Tierra Del Estator Ansi

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CONCEPTOS CONTRA FALLAS ATIERRA DEL ESTATOR ANSI 64 E


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CONCEPTOS CONTRA FALLAS ATIERRA DEL ESTATOR ANSI 64

E Funcin 64E.

Descripcin.

La funcin 64E se refiere a la Proteccin contra Fallas a Tierra del Estator, la cual es

aplicada en generadores que tienen el neutro desconectado a tierra para emplear un

limitador de corriente; para ello, entre las alternativas de conexin del neutro del

generador con tierra se encuentran: resistencia, reactancia o un transformador de

distriucin con resistencia secundaria. !ara el caso en estudio, el neutro del

generador est" conectado a tierra mediante el enrollado de alta tensin de un

transformador de distriucin, con una resistencia uicada en el secundario como

se muestra en la Figura.


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Conexin a Tierra de unGenerador a travs de unTransor!ador de Distri"u#in$


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El devanado del primario est" dimensionado para traa#ar con un volta#e igual o

ma$or que el volta#e fase%neutro del generador $ el secundario a &'( )*+ '4( )*+, en

ste pro$ecto el secundario traa#a a '4( )*+.

Entre las principales funciones que tiene esta funcin son:

Detectar las fallas en el &((- del devanado estatrico.

Limitar la intensidad $ tiempo de duracin de falla para limitar los daos en la c/apa

magntica.

Limitar las soretensiones.

0nsensiili1ar la proteccin ante fallas a tierra en la red exterior, a menos que exista un

retardo de tiempo para coordinar con otros rels coincidentes.

2sta funcin pertenece tamin al 3el multifuncional 3E 5&6, el cual contiene dos

configuraciones para la funcin 64E $ se detalla a continuacin cada una de ellas.


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!roteccin contra Fallas a ierra del Estator &((-.

Las caracter7sticas que detallan en este caso a la proteccin 64E son:

!roteccin completa del arrollamiento del estator, inclu$endo el punto estrella, incluso

con la unidad parada. Funciona adem"s para la ma$or7a de las condiciones de operacin.

amin adecuado cuando existen ' conexiones a tierra, en la 1ona de proteccin.

8upervisin continua del nivel de aislacin del estator.

9asado en el principio de despla1amiento de tensin a tierra $ el c"lculo de la resistencia

de falla a tierra.

Los valores de alarma $ disparo son entradas, respectivamente medidos $ visuali1ados

en )+.


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Existen mtodos para proteger la totalidad del devanado del estator $ son mediante:

aeutro del enerador: en el neutro existe tensin de tercer

armnico en condiciones normales entre un '- al ?-, pero algunos generadores no producen el porcenta#e

significativo para poder reali1ar los respectivos a#ustes, encontr"ndose el rel en un rango no v"lido.

) @tra desventa#a de este mtodo, es que no rinda proteccin durante per7odos de mantenimiento, es

decir, solo actAa cuando la m"quina est" en rgimen permanente.

aeutro del enerador: detecta fallas a tierras in$ectando una tensin

entre el neutro $ tierra a una frecuencia suarmnica determinada. L a magnitud medida es la componente

armnica de corriente resultante a la correspondiente seal in$ectada; cuando ocurre una falla de fase a

tierra la corriente resultante se incrementa, lo que /ace que las protecciones actAen. Bon este mtodo,

realmente se monitori1a el aislamiento de todo el sistema de generacin permanentemente.


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!roteccin contra Fallas a ierra del Estator C(-.

De acuerdo a la proteccin convencional para deteccin de falla a tierra del estator,

solo proporciona proteccin sensile para alrededor del C(%C?-, esto se dee a que

la falla en el &(%?- restante del devanado cerca del neutro no causar" suficiente

tensin ni corrientes residuales de 6( )1+ que activen la secuencia de operacin de

stos rels. na primera falla cercana al neutro, no produce una cantidad de corriente

suficiente para daar el nAcleo de la m"quina; no ostante, si ocurre una segunda

falla en direccin a los terminales, se expone la m"quina a corrientes de gran

magnitud, cu$o nAcleo puede ser destruido en pocos segundos, deido a que la falla

es cortocircuitada por la primera falla. !or lo tanto no es aceptale tener solamente

un rel en m"quinas grandes '? =*G


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Funcin contra Fallas a ierra del Estator &(( -.

Existen dos estados de a#uste: Glarma $ disparo.

El valor de a#uste del 3Hs para alarma dee ser siempre m"s alto que el valor de a#uste del 3Hs para

disparo.

Gmos estados de alarma $ disparo tienen sus propios tempori1adores. Los retardos t7picos usados

para proteccin de falla a tierra del &((- son en el rango de segundos.

Las variales a ser a#ustadas en la funcin son:

G#uste de resistencia de falla a tierra 3Hs para disparo.

G#uste de resistencia de falla a tierra 3Hs para alarma.

3etardo para disparo.

3etardo para alarma.

3esistencia de tierra 3Es.

3elacin del transformador de medicin =3.


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Los valores recomendados por el faricante para este tipo de generadores son los mostrados a

continuacin:

!ara el estado de alarma tenemos:

G#uste 3Hs &( IJ

3etardo &( s

!ara el estado de disparo tenemos:

G#uste 3Hs ' IJ

3etardo & s

3Es (.K IJ

=3 ?K.?


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La resistencia de tierra es el valor en ohmios primarios de la celda de puesta a tierra del generador.

Funcin contra Fallas a ierra del Estator C( -.

Las variales a a#ustarse en este rel son:

*olta#e.

3etardo.

El a#uste de volta#e es calculado para la proteccin del C( - del

devanado del estator.


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El retardo de tiempo de la funcin debe ser tal que se realice una coordinacin con

la curva del fusible del transformador de potencial. El valor de ajuste para esta

funcin es de 0.6 [s.


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G#uste.

En la tala se tiene los a#ustes de la funcin de falla a tierra del estator al C(- $

&((- 64E del rel multifuncional 3E 5&6.

Funcin contra Fallas a ierra del Estator &(( -.

A%uste de &a #entra&

Estado de a&ar!a

A%uste R's 10 [K]

Retardo 10 [s]Estado de dis(aro

A%uste R's 2 [K]

Retardo 1 [s]

Res 0,7 [K]

)TR 57,5

G#ustes de la Funcin 64E &((-


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!uncin contra !allas a "ierra del Estator #0 $.

G#ustes de la Funcin 64E C(-


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Funcin 643 64F.

Descripcin.

Esta funcin es para la Proteccin contra Fallas a Tierra en el Rotor que est"

contenido en los relvadores multifuncionales

De acuerdo al modelo de esta funcin se tiene las siguientes caracter7sticas de

funcionamiento:

8upervisin continua del nivel de aislamiento $ c"lculo de la resistencia de puesta

a tierra.

Los valores de alarma $ disparo son entradas, medidas $ visuali1adas en ).


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Buando se produce una falla a tierra en un punto cualquiera del devanado de

campo, el mismo que est" uicado en el rotor, no presenta daos en el

generador deido a que est" alimentado por una fuente de corriente continua

externa aislada, la misma que al no tener una puesta a tierra, no le es posile

a la corriente de falla encontrar un camino de circulacin. En este momento

donde la primera falla /a sido presenciada, los volta#es inducidos en el rotor,

someten al aislamiento del devanado de campo a esfuer1os elctricos

adicionales, incrementando as7 la posiilidad de que una segunda falla

ocurra.


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na segunda falla a tierra origina la presencia de cortocircuito en una seccin

del devanado de campo, desencadenando diversos desequilirios en el flu#o

magntico del entre/ierro $ viraciones producto de las fuer1as

desalanceadas provocadas por el flu#o magntico no uniforme; la viracin

puede ser lo suficientemente severa para despla1ar al rotor de su e#e $ /acer

que roce contra el estator, originando graves daos a la unidad.

Existen mtodos que se pueden emplear para detectar fallas a tierra en el

rotor, para los cuales se presenta a continuacin una descripcin de cada

uno de ellos.


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Deteccin de diferencia de tensin DB entre el devanado $ tierra.

Dieren#ia de tensin DC entre e&devanado de #a!(o * tierra$


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De acuerdo a la Figura anterior , se tiene que el rel 64F mide

la tensin entre tierra $ el punto central entre dos resistencias.

Las fallas a tierra que se produ1ca en el rotor generar"n una

diferencia de tensin que el rel detectar", indicando una falla

a tierra $ enviando seales de alarma al operador. La

desventa#a de ste mtodo es que no logra detectar la falla

tierra que ocurra en el mismo medio del rotor


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Esquema de proteccin con in$eccin de corriente GB.

Este es un esquema mu parecido al anterior pero se inecta

tensin de corriente alterna. En el momento en que se produ*ca

una falla a tierra el rel+ 6,! la censa debido a que circular- una

corriente a trav+s del mismo. La desventaja de +ste m+todo radica

en que la impedancia de la falla puede ser alta la corriente a

medir puede ser baja% provocando que el rel+ no detecte la falla.


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B"lculo de a#uste.

Bonsta de dos estados de a#uste: Glarma $ disparo.

El valor del 3Hr para alarma dee ser siempre m"s alto que el valor

de a#uste del 3Hr para disparo. Gmos estados de alarma $ disparo

tienen sus propios tempori1adores. Los t7picos retardos para la

proteccin de falla a tierra del rotor son en el rango de segundos.

Las variales a ser a#ustadas en la funcin son:


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G#uste de la resistencia de falla a tierra 3Hr para disparo

G#uste de la resistencia de falla a tierra 3Hr para alarma

3etardo para disparo

3etardo para alarma

3esistencia de tierra 3Er

Bapacitor de acoplamiento BI

*olta#e de 0n$eccin del 3otor 03

Los valores recomendados por el faricante para este tipo de generadores son los

mostrados a continuacin:


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ara el estado de alarma tenemos/

juste 12r 3 [45

1etardo 3 [s

ara el estado de disparo tenemos/

juste 12r & [45

1etardo & [s

1Er (o eiste

78 , [u!

9ir 30 '


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En la tala se tiene los a#ustes de la funcin de falla a tierra del rotor 643 del relmultifuncional

G#ustes de la Funcin 643.

G#uste de la central

Estado de alarma

G#uste 3Hr 3 [8:3etardo 3 [s

Estado de disparo

G#uste 3Hr & [8:

3etardo & [s

BI , u!

ir 30 ['


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Funcin 649.

Descripcin.

8e denomina as7 a la Proteccin contra Falla a Tierra en la Barra del Neutro que est"

contenido en el rel multifuncional 3E 5&6.8u misin principal es dar una alarma cuando

exista una falla a tierra entre el generador $ el lado de a#a tensin del transformador.

Es la proteccin principal de falla a tierra cuando el interruptor de m"quina ?' se encuentra

aierto.

8u principio de funcionamiento es la deteccin de sore $ a#o volta#e por medio de una

funcin de volta#e de tiempo definido.

8u caracter7stica principal es la medicin monof"sica o trif"sica con deteccin del m"s alto o

el m"s a#o volta#e de fase respectivo.


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B"lculo de a#ustes.

Las variales a a#ustarse en este rel son:

*olta#e.

3etardo.

8orea#o volta#e =ax $ =in

3etardo & s

=ax=in =GM


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justes.

En la tabla a continuacin se tiene los ajustes de la funcin de falla a tierra en la

barra del neutro 6,; del rel+ multifuncional


+o&ta%e 0,1 #$

Retardo 1 s

A%ustes de &a Fun#in 64,$


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Funcin 649.

Descripcin.

?&6. se encuentra abierto.


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B"lculo de a#ustes. Las variales a a#ustarse en este rel son:

*olta#e.

3etardo.

8orea#o volta#e =ax $ =in

3etardo & s

=ax=in =GM

4.5.&.&(.5 G#ustes.

En la tala a continuacin se tiene los a#ustes de la funcin de falla a tierra en la arra del

neutro 649 del rel multifuncional


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+o&ta%e 0,1 #$

Retardo 1 s

G#ustes de la Funcin 649.


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!uncin 6,7.

Descripcin.

8e denomina as7 a la Proteccin contra Falla a Tierra de los cojinetes que est" contenido en el rel multifuncional

Esta proteccin dee suministrarse en todos los generadores cu$o tamao o importancia lo ameriten. !or lo

general la proteccin slo /ace sonar una alarma, o en casos extremos, de centrales automati1adas puede

provocar disparos de la unidad.

La circulacin de corrientes en el e#e de la m"quina es un prolema ligado al campo magntico que crea el rotor

del alternador. En condiciones de funcionamiento ideales, este campo magntico es radial, $ no induce fuer1as

electromotrices sore el e#e. 8in emargo, son muc/as las causas que pueden producir un desequilirio de este

campo, como pueden ser errores constructivos, magneti1acin de la turina por ro1amiento, imantacin de

materiales, etc. Bomo consecuencia de estos desequilirios aparece una fuer1a electromotri1 inducida que

provoca la circulacin de corrientes en el e#e.


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El e#e de la m"quina se conecta a tierra generalmente por medio de una escoilla de puesta a tierra en la

1ona de acoplamiento turina%alternador, mientras que el co#inete que est" al otro lado del rotor se de#a

aislado. En caso de que tengan lugar los desequilirios sealados anteriormente, se produce la circulacin

de corrientes inducidas por el e#e, que provocan un c/isporrotea

continuo en el material de friccin del co#inete, deterior"ndolo en poco tiempo.

!ara proteger la m"quina contra este tipo de defecto se suele utili1ar normalmente el sistema que se seala

a continuacin:

3el de sorecorriente 3M0I&, que mide directamente la intensidad que circula por el e#e de la m"quina como

se muestra en la Figura 4.&C, $a que se sitAa en el secundario de un transformador toroidal que aarca el e#e

de la m"quina. !or lo general el devanado medido contiene de 4(( a 6(( vueltas, dependiendo del di"metro

del nAcleo. Buando la corriente en el devanado excede el valor de operacin del rel, el 3M0I& opera $ el

disparo se da de acuerdo al a#uste de retardo /ec/o en el rel de tiempo 3MIL&.

.


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Dis(osi#in de& re& R-I./ en e& E%e de&Generador

G pesar de esto el mtodo presenta inconvenientes. Gparecen prolemas ligados al /ec/o de que el e#e de

la m"quina no es un conductor, lo cual puede provocar actuaciones incorrectas de la proteccin.


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B"lculo de a#ustes.

El a#uste del rel de corriente 3M0I& es deidamente escogido despus de c/equear la magnitud de las

corrientes de fuga del rel cuando el generador coge carga. En caso de corrientes de fuga inducidas, un

a#uste del ?(- m"s alto que el a#uste cuando ocurren operaciones no deseadas es recomendado.

El a#uste del retardo de tiempo en el rel de tiempo 3MIL& /ar7a de sustituir con margen el retardo de

tiempo de la proteccin de sorecorriente o proteccin de impedancia de respaldo de cortocircuito en la

fase. Es decir, el retardo de tiempo dee ser & s m"s que la segunda 1ona de la proteccin de respaldo.

!or lo tanto, el retardo de tiempo deer" ser de 5 )s+.

Las variales a ser a#ustadas $ sus valores t7picos para este rel son:

!ic up: &.? )mG+

3etardo t: 5 )s+


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G#ustes.

En la tala se tiene los a#ustes de la funcin de falla a tierra de los co#inetes 64B del relmultifuncional


Pi#0 u( 1,5 [%A]

Retardo & [s]

A%ustes de &a Fun#in 64C$

conceptos contra fallas a tierra del estator ansi

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