¿Qué significa la protección contra la pérdida de excitación del generador? (Parte 1)

Introducción a la protección contra la pérdida de excitación. La protección contra la pérdida de excitación del generador es un tipo de protección de relé. Se refiere a la desaparición repentina o parcial de la excitación del generador. Cuando el generador pierde completamente la excitación, la corriente de excitación decae gradualmente hasta cero. Cuando el valor δ supera el ángulo límite de estabilidad estática, el generador pierde el sincronismo con el sistema de potencia. En ese momento, el dispositivo de protección del generador actúa sobre el disyuntor de salida del generador para desconectarlo de la red eléctrica, evitando daños al generador y garantizando el funcionamiento estable de la red eléctrica. Este tipo de protección se denomina protección contra la pérdida de excitación.

Generalmente, se utiliza un relé de tensión como elemento de cierre en el circuito del rotor, y la impedancia de medición se ajusta según el círculo crítico de desfase como base de acción. El criterio de la impedancia en el terminal del generador es la base principal de la protección contra la pérdida de excitación del generador. Cuando se cumplen tanto el criterio de estabilidad estática como el de baja tensión del rotor, significa que el generador ha perdido la excitación y la estabilidad. El equipo de protección del generador enviará rápidamente una señal de inestabilidad y el generador se desconectará tras el tiempo de retardo establecido.

El criterio de estabilidad estática también puede utilizarse por sí solo para disparar el generador. Cuando la baja tensión del rotor supera el valor de protección establecido, el dispositivo de protección envía una señal de pérdida de excitación. Si supera el rango del dispositivo de protección, este corta inmediatamente la falla. Este criterio permite predecir si el generador perderá estabilidad debido a la pérdida de excitación, lo que permite tomar medidas manuales con antelación, antes de que se produzca la pérdida de estabilidad, para evitar que el accidente se propague.

✽ Diagrama esquemático del dispositivo de protección de respaldo del generador: protección contra pérdida de excitación

✽ Principio de protección contra pérdida de excitación

La protección por pérdida de excitación responde a la operación asincrónica causada por fallas en el circuito de excitación del generador y utiliza el círculo de impedancia asincrónica.

El criterio de acción es:

Donde: U1 e I1 son el voltaje y la corriente de secuencia positiva respectivamente, UN es el voltaje nominal del generador (57.7 V), Ie es la corriente nominal secundaria del generador, Xd es el valor por unidad de la reactancia sincrónica del generador y X'd es el valor por unidad de la reactancia transitoria del generador.

Para mayor confiabilidad se añade un criterio auxiliar: U2 < 0.1UN, donde UN es la tensión nominal del generador (57.7V).

La protección solo se activará cuando se cumplan ambos criterios. La protección cuenta con dos límites de tiempo, que pueden configurarse por separado. Generalmente, el primer límite se utiliza para reducir la potencia de salida y activar la excitación de respaldo, y el segundo para desconectar el generador y extinguir el campo magnético.

Diagrama de bloques del principio de protección contra pérdida de excitación

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