Cambio de voltaje y frecuencia en un generador de MT

[MARCO BAUTISTA]

Buenos días  colegas

Actualmente estoy participando en un proyecto que que implica lo siguiente;

1. instalación de 3 turbogeneradores (TG) de 5.5 MW, 13.2 kV los cuales deben alimentar en paralelo a un tablero, por lo cual deben operar sincronizados.
2. Tableros de MT en 13.2 kV y 34.5 kV.
3. Transformadores elevadores y reductores.
4. redes aéreas de 13.2 kV y 34.5 kV.

Tengo  una situación a resolver, 2 de los TG generan en 13.2 kV, 60 Hz, 1800 rpm, sin embargo, el tercero genera en 11 kV, 50 Hz, 1500 rpm.

Como bien sabemos para que pueda sincronizarlos deben ser de las mismas características, en cuanto a la frecuencia no veo mayor problema porque mediante la caja de engranes con la cual el generador se acopla a una turbina se resuelve la situación, el detalle es en el voltaje de generación, ¿Qué acciones debo tomar para que genere en 13.2 kV sin tener que rebobinar el generador?  

Mucho agradeceré sus comentarios para resolver la situación planteada.

Saludos.

Marco Bautista

Villahermosa, Tabasco, Mexico

[mario sepulveda]

Hola Marco, muy buenos días. mis comentarios:

Sobre el tema de adaptar tensión 11 a 13.2 kV, la opción recomendada sería instalar un transformador elevador con un grupo conexionado que no provoque desfases angulares, para así no tener problemas de sincronización con los otros generadores. Ahora, este tipo de transformadores no creo que sean comunes o estándares para los fabricantes de transformadores, lo digo por su potencia, voltajes y conexionado, por tanto es muy probable que deba fabricarse lo que significa tiempo y costo. [Siempre encontrarás fábricas que te digan, lo puedo hacer, el tema es ∆T  y ∆$.]

Sobre el Generador de 50Hz que debe operar a 60 Hz, asumiendo que no es un generador diseñado para operar en 50 o 60 Hz, lo más recomendable sería consultar al fabricante, que consideraciones técnicas debo aplicar para viabilizar el cambio de velocidad.  Esto, dado que operará más acelerado, tendrá un mayor calentamiento, mayores vibraciones, entre otros.

Las otras opciones son Electrónica de Potencia, con etapas AC-DC-AC con las etapas AC1 y AC2 que te convengan en cada lado, pero son más costosas aún. La ventaja de esta opción, es que el Gx podría quedar operando con sus parámetros nominales.

Atte.

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[MARCO BAUTISTA]

Buenos días estimados ing. Yaru y Mario

Mucho agradezco sus comentarios bastante acertados, en lo que respecta a contactar al fabricante estoy tambien en esa etapa, de igual manera estoy checando con el fabricante KATO para que proporcione sus recomendaciones en cuanto al cambio de los parametros de diseño.

Si algun otro colega puede aportar algo adicional sus comentarios son bienvenidos de mi parte.

Saludos.

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Marco Bautista

[Angel M A B]

Buen día Marco

Como bien han comentado Yaru y Mario, hay aplicaciones de los fabricantes de equipo como ABB y Siemens que proporcionan la solución a la necesidad de conectar 2 sistemas eléctricos con diferentes tensiones y frecuencias, aunque tiene su correspondiente costo, proporcionan la solución requerida, anexo una imagen de un diagrama en el que se muestra un ejemplo:

Como sabemos hay que hacer los estudios correspondientes al caso para determinar la viabilidad económica.

Saludos

Angel M

México

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De: listaele...@googlegroups.com <listaele...@googlegroups.com> en nombre de MARCO BAUTISTA <mpbi...@gmail.com>
Enviado: Miércoles, 24 de Septiembre de 2025 10:17 AM
Para: mario sepulveda <mariosepul...@gmail.com>
CC: LISTA ELECTRICA SALVADOR MARTINEZ <listaele...@googlegroups.com>
Asunto: Re: [LESM] Cambio de voltaje y frecuencia en un generador de MT

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[MARCO BAUTISTA]

Buenos dias Angel y demas compañeros de la lista

Les agradezco sus aportaciones en mi caso expuesto, paralela a la consulta que hice aquí en la lista, consulte con el fabricante del equipo y ya obtuve respuesta, me indico que el equipo fue diseñado para operar en la condición indicada en la placa de datos y tambien a 13.8 kV, 60 Hz, con respecto a la velocidad/frecuencia (1500 rpm a 1800 rpm) lo resuelvo con la caja de engranajes que tiene el equipo, solo queda resolver el incremento del voltaje para poder conectar los 3 TG´s sincronizados, lo cual no dudo que debe ser en el mismo equipo sin tener que recurrir a una solución externa.

Tan luego resuelva esta esta situacion, la expondre aqui en la lista para nutrir la experiencia del grupo.

Saludos.

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Marco Bautista

[Eduardo]

Estimado Marcos:
Entiendo que tu solución es mas sencilla de lo que planteas.
Si aumentas un 20% la velocidad de giro del generador de 50 Hz, pasará a generar en 60 Hz y su tensión que pasará a ser 13.2 kV. Deberías analizar el resto de los parámetros R - XL para ver si hay similitud necesaria para operar en paralelo.

Saludos
Eduardo Echevarria
Buenos Aires Argentina

[Anselmo Paponi]

Estoy de acuerdo con Eduardo, seguramente el fabricante lo construyó para las dos frecuencias, de 50 Hz a 60 Hz tenemos el 20%, y recordemos que la fem generada depende de la frecuencia (es lineal si no se satura el hierro). O sea teóricamente hay que pasar a aumentar las vueltas del generador, por ejemplo de 1500 rpm a 1800 rpm (depende de la cantidad de polos). Pero hay que preguntar al fabricante, pues tal vez lo construyó para un uso especial. Con solo un transformador elevador no lo solucionas por las distintas frecuencias y hacerlo a través de la electrónica, supongo muy elevado el costo. También es muy importante la impedancia interna y su ángulo para el paralelo. Si no encuentras al fabricante hay que ensayarlo por empresas que se dediquen a esto, ver vibraciones, todos los parámetros eléctricos, calentamiento, etc. 

Saludos 

Ing. Anselmo Paponi

Allen, Río Negro, Argentina.

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[MARCO BAUTISTA]

Hola Eduardo

Muchas gracias por tu respuesta, y si coincido con tu afirmación, inicialmente suponía que eso aplicaba, sin embargo, mi duda surgió cuando al plantearle a alguien con más conocimiento que yo me indicó que tendría que modificar la excitatriz, AVR, diodos, entre otros componentes, adicional a ello las recomendaciones de los compañeros de la lista parecía un tema más complicado, desde luego las recomendaciones me fueron de utilidad.

Ahondando más sobre el tema ahora tengo la plena seguridad de que cambiando la velocidad de 1500 rpm a 1800 rpm el voltaje cambia al valor que necesito, desde tengo claro que debo verificar todas las condiciones (parametros) necesarias para poder alinear los generadores y no tener ninguna complicación.

Se me había pasado informar sobre esta solución que tal vez a más de uno le sea de utilidad.

Saludos.

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Marco Bautista

[Anselmo Paponi]

Recorda que esto es el principio, porque seguro vas a tener un controlador que llevará a los generadores a sus valores normales antes de ponerlos en paralelo, o sea los arrancará, aumentará su velocidad hasta que llegue a los Hz programados, lo mismo con la excitación y luego cuando estén en fase los conectará.

Saludos

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