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6. PROTECCIN DIFERENCIAL DE BARRAS
PROTECCIN DE GENERADORES OBJETIVO ESPECIFICO.- Al finalizar esta unidad el participante identificar los diversos relevadores
que se utilizan para proteger generadores y su alcance.
INTRODUCCIN.-El generador cuando tiene una falla y sale de lnea, el problema inmediato del
operador del sistema no es interpretar las protecciones elctricas que operaron, sino compensar el dficit
de generacin, que su salida caus al sistema, sin embargo este curso no estara completo sin una
revisin a los riesgos y problemas que enfrenta la proteccin de generadores as como los principales
mtodos empleados para resolverlos.
9.1.-Problemas potenciales de la proteccin de generadores.
Un generador es la pieza de equipo ms cara y compleja que una compaa productora puede invertir y
poseer.
Cuando un generador sufre una desconexin forzada por cualquier razn produce un alto costo para el
productor.
Este costo incluye la disminucin de ingresos por venta de energa, el costo de reposicin del equipo,
costos por daos colaterales, y costos por mano de obra. Para la compaa esta el costo de reposicin
de energa a precio mayor.
Fallas:
Hay muchas razones para causar la desconexin de un generador. Estas incluyen las fallas propias del
generador y las condiciones anormales de operacin del sistema.
Se deben revisar continua y cuidadosamente el concepto de la proteccin del generador para incluir
ambas.
FASE A FASE 23.5%
FASE A TIERRA 65%
FALLA ENTRE ESPIRAS 11.5%
La frecuencia de ocurrencia de los tipos de fallas se muestra arriba en %.
La corriente de falla puede fluir por varios segundos despus de la desconexin del generador del
sistema debido a la lenta disminucin del flujo.
Por ser de voltajes relativamente bajos hay altas corrientes en las fallas que producen grandes daos en
el aislamiento, el cobre y el ncleo.
La razn de costo de la reparacin entre un generador mal o bien protegido puede ser de 6 a 1, por esta
causa protecciones de alta velocidad son requeridas.
Condiciones anormales:
Sobrecalentamiento de devanado del estator

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9. PROTECCIN DE GENERADORES
Protecciones
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Desbalance de corrientes
Perdida de campo
Fallas de campo a tierra
Potencia inversa (perdida del primo motor)
Sobrexcitacin
Sobrevoltaje
Frecuencia de operacin alta o baja
Prdida de sincronismo (perdida de paso)
Energizacin inadvertida
Fallas en el sistema
9.2.-Conexin de generadores y protecciones tpicas.
40G 64F 59G 59T 49G 60 32G 81G
Protecciones del Generador
Protecciones Primarias (contra fallas).
87G o 87GT 64G
Protecciones de Respaldo
51V 21G 46G 51NT
Protecciones contra condiciones anormales.
Protecciones contra fallas.

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No. ANSI /IEEE DESCRIPCIN 21 distancia de fase 24 sobreexcitacin 27 bajo voltaje 32 potencia inversa 40 perdida de campo 46 sobrecorriente secuencia negativa 49 alta temperatura 50 sobrecorriente instantnea de fase 51 sobrecorriente temporizada 59 sobrevoltaje 60 voltaje balanceado 64 fallas a tierra en el campo 81 alta o baja frecuencia 87 diferencial de corriente

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9.3.-Proteccin primaria fallas de CC.
PROTECCIN DIFERENCIAL CONTRA CORTO CIRCUITO ENTRE FASES EN EL ESTATOR (87G)
Falla contra la cual protege:
La proteccin diferencial de generador protege principalmente contra corto circuitos entre fases dentro
del embobinado del generador. Cuando se trata de generadores cuyo neutro est aterrizado a travs de un
reactor de reactancia baja, la proteccin diferencial detecta tambin corto circuito interiores de fase a tierra.
Base de operacin:
La proteccin diferencial compara la corriente que sale de un embobinado con la corriente que entra
por otro extremo del mismo embobinado. Si las dos corrientes son iguales el embobinado est bien, si las
corrientes difieren el embobinado tiene una falla.
Conexin bsica del esquema:
La conexin trifsica de una proteccin diferencial de generador es la siguiente:
_ IA
_ IB
_ IC
87-G-A
87-G-B
87-G-C
Ic Ic
Ib Ib
Ia Ia
_ IA
_ IB
_ IC

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PROTECCIN CONTRA FALLAS A TIERRA EN EL ESTATOR (64G).
Falla contra la cual protege:
La proteccin contra fallas a tierra en el estator del generador trabaja sobre la base de deteccin de
voltaje en el neutro de un sistema que opera con neutro aislado o aterrizado a travs de una impedancia alta.
En consecuencia esta proteccin detecta fallas monofsicas a tierra tanto en la mayor parte del embobinado
del generador como en todas las conexiones a voltaje de generacin; bus ductos, embobinado de
transformador de unidad y embobinado de transformador de auxiliares, etc.
Esta proteccin se aplica bsicamente a generadores conectados directamente a un transformador
elevador, en los que el sistema a voltaje de generacin se compone exclusivamente de equipo instalado
dentro de la misma planta y no dotado de interruptores para su separacin.
En el caso de generadores que alimentan directamente sistemas de distribucin se emplea la puesta a
tierra de neutro a travs de un reactor de reactancia baja y la proteccin contra fallas a tierra del estator es
proporcionada por los relevadores diferenciales (87G) respaldados por un relevador de sobrecorriente en el
neutro (51N), que a la vez respalda la proteccin de tierra de las lneas de distribucin. En los prrafos
siguientes no se tratar este caso por ser poco frecuente su aplicacin en CFE actualmente.
Base de operacin:
Como ya se indic, la proteccin contra fallas a tierra en el estator de generador basa su operacin en
la deteccin de voltaje en el neutro del propio generador. El voltaje en ese punto en condiciones normales es
cero, excepto la componente de tercera armnica, que puede ser apreciable pero es fcilmente eliminable
por medio de un filtro contenido en el propio relevador.
El voltaje en el neutro del generador ser tanto ms alto cuanto ms alejada del neutro se encuentre la
falla. Inversamente, una falla a tierra en el propio neutro no podr ser detectada por no producir voltaje; pero
ese es el punto menos expuesto a falla por no estar sujeto a voltaje en operacin normal. El relevador
habitualmente empleado tiene sensibilidad suficiente para cubrir el 90 a 95% del embobinado del generador.

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64G
TRANSFORMADOR DISTRIBUCIN
Conexin bsica del esquema:
La conexin ms comn es la siguiente:
Se emplea un transformador de distribucin en lugar de uno de potencial debido a que se requiere una
resistencia para amortiguar el circuito. En instalaciones donde no haba esa resistencia se observaron
fenmenos de ferroresonancia entre la inductancia de excitacin del transformador de potencial y la
capacitancia a tierra del embobinado del generador, resultando en sobrevoltajes transitorios.
La resistencia se selecciona de manera que la corriente resistiva a travs del neutro sea de la misma
magnitud que la corriente capacitiva en caso de falla. Da generalmente corrientes del orden de 3-10 amperes
en primario para voltaje de generacin de 13.8 a 21 KV.

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9.4.-Proteccin de respaldo fallas de CC.
PROTECCIN DE SOBRECORRIENTE CON RESTRICCIN DEL VOLTAJE (51V).
Fallas contra las cuales protege:
La proteccin de respaldo de fase de generadores principalmente detecta fallas entre fase y trifsicas
exteriores a la unidad y dispara con demora en caso de que esas fallas no hayan sido libradas a tiempo por
interruptores ms prximos.
Adicionalmente la proteccin de respaldo de fase puede detectar fallas dentro de la unidad,
respaldando por tanto a las protecciones diferenciales de generador y de transformador.
Es tambin posible que la proteccin de respaldo de fase vea algunas fallas a tierra en el sistema de
alta tensin, en vista de que a travs del transformador elevador se reflejan como fallas entre fases.
Base de operacin:
Existen dos tipos de relevadores distintos que se utilizan para esta proteccin, los cuales se
diferencian por un principio de operacin.
Se recomienda utilizar relevadores que basan su operacin en sobrecorriente para respaldar lneas
protegidas con relevadores de sobrecorriente y direccionales de sobrecorriente; y usar relevadores de
distancia para dar respaldo a lneas equipadas con proteccin de distancia.
1-Relevadores de sobrecorriente con control por bajo voltaje (51V).
Estos relevadores son una modificacin de los relevadores de sobrecorriente habituales. Contienen dentro
de la misma caja un elemento detector de voltaje de operacin instantnea. Este detector permite la
operacin del elemento de sobrecorriente nicamente cuando el voltaje es apreciablemente ms bajo que el
normal. El elemento de voltaje sirve para distinguir entre sobrecarga y una falla.
No pueden emplearse relevadores de sobrecorriente comunes en vis

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