Puesta a tierra Generadores
Andres Felipe Jaramillo Salazar
Estoy analizando un problema extraño de un sistema de generación.
El generador está conectado directamente a una red de 13.2 kV, el cual proviene de un transformador 34.5/13.2 kV con el lado de 13.2 kV sólidamente puesto a tierra.
El generador está puesto a tierra a través de una resistencia, la cual se ha quemado.
Intuyo que puede haber un problema de circulación de terceras armónicas de corriente por la tierra del generador, lo cual ocasiona la quema de la resistencia. Coincidencialmente en épocas de lluvias se producen mas problemas y fue cuando se quemó la resistencia.
Pienso que al bajar la Resistencia de Puesta a Tierra (RPT), por la humedad, se incrementan las corrientes de terceras armónicas y por lo tanto se incrementan los problemas. El generador dispara eventualmente por falla a tierra. Piensan que hay errores de cableado pero nunca han encontrado el problema y hasta cambiaron el relé. Si las corrientes de terceras armónicas fluyen por tierra, esto podrá engañar al relé y causar falsos disparos en época de lluvias.
Todo esto lo comento para pedir ayuda al respecto. ¿Alguien ha conocido un problema similar?. ¿Puedo desconectar la tierra del generador y quedarme solo con la del transformador?. En ese caso ¿Debo tener un seccionador en la resistencia de tal manera que lo cierre para trabajar en isla?.
Si alguien conoce una norma al respecto,por favor, le agradezco la ayuda.
Saludos, si resuelvo el problema lo comparto.
Andrés Felipe Jaramillo S
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Ismael Carlos Carballo Borges
Estoy tratando de conseguir información acerca de los ensayos primarios para puesta en servicio de generadores de más de 100 MW, puntualmente la función 100% falla estatórica (64) y falla rotórica (64R), si alguno tiene algún protocolo pues desconozco el procedimiento para los mencionados ensayos, los que hemos realizado son mediante inyección secundaria pero en este caso nos solicitan ensayos primarios.
Desde ya agradezco vtos. comentarios.
Ing Ismael Carballo
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Andres Felipe Jaramillo Salazar
Tu pregunta es válida y aporta a la lista, por lo tanto puedes enviarla abiertamente. Efectivamente la resistencia tiene esa función, está bien dimensionada para una corriente de falla de 400 A. Usualmente se dimensiona para una corriente de falla de entre 200 y 400 A. El objetivo es tener corriente para que actuen protecciones convencionales, selimiten las corrientes de falla y las sobretensiones transitorias durante fallas monofásicas, además de la tensión entre polos que debe abrir el interruptor que despeja la falla.
Con los terceros armónicos sucede que todos los generadores tienen un su forma de onda, una importante componente de tercer armónico. Para que no fluyan a la red, generalmente tienen un transformador elevador dY, Delta por el lado del generador. Claro que tambien he visto casos de Y por el lado del generador. Los terceros armónicos están en fase, es decir, en cada fase (a,b y c) tienen el mismo ángulo y por lo tanto se suman en un punto común, tal como lo hacen las corrientes monofásicas de falla, que llamamos de secuencia cero. Esta conexión suma y compensa (anula) fasorialmente los terceros armónicos de tensión y no permite que sean exportados a la red.
Si el generador no tiene transformador elevador dY, entonces el tercer armónico de tensión irá directamente a la red y si hay otra Y en el sistema, tendrá un camino por donde circular. Es entonces cuando los terceros armóncos de tensión se convierten en terceros armónicos de corriente. Esas corrientes de terceros armónicos se suman en los neutros (componentes de sec cero) o en este caso, en el punto común del generador, que es donde está la resistencia.
Como la resistencia está diseñada solo para condiciones de falla, no tiene capacidad de disipación de energía por tiempo prolongado y termina sobrecalentándose y destruyéndose.
Es costoso colocar un transformador dY donde no hay espacio y no fue diseñado. Creo que debo sugerir cambiar el sistema de puesta a tierra y eso será otro análisis. Es ahí donde solicito ayuda, si han visto casos similares y que tratamiento se les ha dado.
Entre otras cosas, el transformador en Y asociado al sistema, tambien ha fallado y se quema cada 5 años en promedio.
Suerte en tu carrera Federico
Andrés Felipe
From: federiqu...@hotmail.com
To: igt-ingen...@hotmail.com
Subject: RE: LCIE- Puesta a tierra Generadores
Date: Tue, 10 Mar 2009 07:54:55 -0200
Hola. Soy estudiante y perdon por la respuesta, pero ¿No se coloca la resistencia de tierra en el generador para reducir la intensidad de falla ante un cortocircuito monofásico?, además obviamente de que ella realiza la referencia a tierra. En ese caso, será que la resistencia está mal dimensionada?... Saludos
Messina Federico
From: igt-ingen...@hotmail.com
To: elec...@googlegroups.com
Subject: LCIE- Puesta a tierra Generadores
Date: Mon, 9 Mar 2009 22:44:41 -0500
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Oscar Ortiz
Andres,
Lo natural seria que la referencia de tierra este en la fuente, por lo que yo dejaría la resistencia del generador como aterrizamiento del sistema y dejaría flotante el neutro del transformador (es bastante atípico esto de tener el transformador solidamente puesto a tierra y a la vez el generador aterrizado con resistencia, lo normal seria que el transformador fuera en Y solidamente puesto a tierra en 34.5 kV, aunque depende mucho de la topología del sistema la cual desconozco).
Pero definitivamente tu análisis tiene mucho de probable, se esta creando un camino cerrado que puede propiciar no solamente la circulación de terceras armónicas sino también de corriente de secuencia cero debido a posibles desbalances. Y como la resistencia no esta calculada para una circulación permanente de corriente entonces se sobrecalienta y se puede quemar.
Hace algún tiempo en el Campo Purificación de Petrobrás se quemaron unos generadores, si bien no por el mismo fenómeno que describes, si por fenómenos parecidos relacionados con el tercer armónico y caminos cerrados de tierra en el sistema.
Saludos,
Oscar Ortiz.
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Andres Felipe Jaramillo Salazar
Es lo mas lógico que el transformador no estuviera puesto a tierra, pero lo que sucede es que este hace parte del sistema de distribución y no de la planta. Cuando la Planta esté por fuera, se quedan sin referencia para fallas a tierra.
Tendría que implementarse un sistema de conmutación en la puesta a tierra del generador. No se si esto sea permitido, pero creo haberlo leido en algún lado.
Gracias Oscar, sigo investigando
Andrés Felipe
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Subject: RE: LCIE- Puesta a tierra Generadores
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Federico Messina
De paso comento que estoy en la lista hace casi dos años, con muy poco aporte por mi lado, pero siempre leyendo e interesandome por todos los asuntos. De vos y otros Ingenieros he aprendido una gran cantidad de temas...
Saludos y gracias...
Subject: LCIE- Re: Puesta a tierra Generadores
Date: Tue, 10 Mar 2009 07:14:49 -0500
Con Messenger podés ver si llegaron correos nuevos ¡Conocé todo lo nuevo del Messenger 2009!
Oscar Ortiz
Andres,
No has pensado en cambiar el aterrizamiento del generador por un sistema de alta impedancia (5 o 10 A) con la resistencia especificada para operación continua y detección de falla a tierra por tensión en la resistencia, sin necesidad de conmutación.
Saludos,
Version: 8.0.237 / Virus Database: 270.11.9/1991 - Release Date: 03/10/09 07:19:00
Humberto Tello Durán
Aquí tuvimos un problema con un transformador 115/13.2 Yd11 con el neutro aterrizado mediante un transformador ZIGZAG y una resistencia, cada vez que se presentaba una falla en uno de los circuitos de 13.2 kV, la corriente de falla monofásica retornaba por tierra através de la resistencia del transformador en busqueda de la fuente que es el sistema de 115 kV. Estas resistencias tambien se fueron quemando y como eran dificiles de conseguir, se fueron puenteando, incrementando cada vez mas la corriente de corrtocircuito monofásica. En resumen el problema es que las resistencias estan ahí para limitar la corriente de cortocircuito monofásica, pero deben ser capaces de discipar la potencia que producen en falla es decir Icc1F^2*R, durante el tiempo de despeje de la falla.
Una solución es disminuir el tiempo de despeje de la falla, otra es aumentar la potencia de discipación de las resistencias sin disminuir el valor de la resistencia, lo que equivaldría a cuadruplicar las resistencias, es decir colocar dos juegos de dos resistencia en paralelo, daria la misma resistencia equivalente y podría discipar 4 veces mas potencia.
Anexo una fotografías de las resistencias.
Espero esta analogía te sirva.
Humberto Tello Durán
Ibagué - Colombia
De: elec...@googlegroups.com
[mailto:elec...@googlegroups.com] En nombre de Andres Felipe Jaramillo
Salazar
Enviado el: lunes, 09 de marzo de 2009 10:45 p.m.
Para: Lista Electrica
Asunto: LCIE- Puesta a tierra Generadores
Hola:
JUAN DAVID GRANADA ZAPATA
Andrés:
La intensidad de la corriente que circula, para un cortocircuito de fase a tierra en el estator de un generador, está condicionada por el tipo de conexión que tiene el neutro del generador. Dicha intensidad será máxima en el caso de que el neutro esté sólidamente conectado a tierra y será mínima si el neutro se encuentra desconectado físicamente de tierra y se opera con un sistema de tipo bloque.
Las normas de fabricación de los generadores determinan que los mismos resistirán los esfuerzos térmicos y mecánicos que surgen al producirse un cortocircuito de una fase a tierra en sus bornes, siempre que el valor de la corriente de cortocircuito de una fase a tierra se limite al valor del cortocircuito trifásico a través de la utilización de reactores o resistores entre neutro y tierra.
La solución que planteas de dejar el neutro del generador desconectado de tierra es posible, se trata de una de las alternativas con mayor difusión, particularmente con esquema en bloque, es decir generador conectado sin interruptor en el lado de alta tensión. Debido a que el devanado de baja tensión del transformador es, generalmente, de conexión delta, los cortocircuitos de una fase a tierra en el lado del generador no se ven afectados por el sistema eléctrico conectado al lado de alta tensión del transformador.
Como consecuencia del bajo nivel de las corrientes capacitivas que circulan en este caso para un cortocircuito de una fase a tierra, la protección diferencial no podrá individualizar el cortocircuito.
Otro método para detectarlo radica en la medición del desplazamiento que experimenta el neutro con respecto a tierra. El esquema usual es medir esta tensión de desplazamiento por medio de la conexión entre neutro y tierra de un transformador potencial e instalar en su secundario un relé de tensión. Aún cuando se tomen algunas precauciones, generalmente no es posible con este tipo de protección detectar cortocircuitos en el 5% del enrollado próximo al neutro. Las corrientes que circulan para un cortocircuito en esta zona de insensibilidad son bastante pequeñas debido a que la f.e.m. que las hace circular es solo el 5% de la normal.
Como consecuencia de esto, en muchos países se considera admisible este porcentaje de 95% de protección; pero suele desconectarse el generador del servicio y abrir el interruptor de campo.
Una opción alternativa a la del transformador de potencial en el neutro, pero basada en el mismo principio, es la de conectar un transformador de potencial trifásico en los bornes del generador. Dicho transformador trifásico posee su primario conectado en estrella con neutro a tierra y su secundario en delta con un vértice abierto en el cual se conecta el relé de tensión.
Saludos,
Juan David Granada