Ir al contenido

23 julio, 2012

5

Argentina: Curso de operación y protecciones de los generadores sincrónicos

Generador en Itaipu

Curso

OPERACIÓN Y PROTECCIONES DE LOS GENERADORES SINCRÓNICOS

 

1. Programa de las clases teóricas y prácticas

1.1 Características de los componentes del generador sincrónico

Generalidades – Rotores de polos lisos: detalles constructivos del núcleo, distribución de las bobinas de excitación, calotas y anillos rozantes -Rotores de polos salientes: detalles constructivos del núcleo y de los polos, bobinado de excitación, espiras de amortiguamiento y refrigeración – Características de los componentes del estator: núcleo, bobinas, refrigeración y conexión del centro de estrella -Características fiabilidad y mantenimiento de los sistemas de excitación: rotativa con colector, estática externa y rotativa sin escobillas.

 

1.2 Pérdidas de energía y rendimiento

Motivos de las pérdidas de energía – Clasificación y valores porcentuales de participación de cada una de las pérdidas de energía – Rendimiento en función del valor de la potencia nominal y de los diferentes tipos de refrigeración – Incidencia de los valores operativos del factor de potencia y de la tensión de línea sobre los valores de: las pérdidas de energía, el rendimiento y el consumo específico de combustible o agua.

 

1.3 Materiales de aislación y refrigeración

Vida de los materiales de aislación en función de la clase y de la temperatura de operación Temperaturas máximas admisibles debidas a las sobrecargas y a los cortocircuitos -Calentamiento del bobinado estatórico; normal, por sobrecarga y por cortocircuito – Calentamiento del bobinado de la armadura o estator y medición de la temperatura – Descripción del funcionamiento y de los beneficios y perjuicios de los siguientes tipos de refrigeración: aire en circuito abierto, aire en circuito cerrado, hidrógeno e hidrógeno y agua.

 

1.4 El generador en vacío y sincronización

Tensión en bornes en función de la corriente de excitación – Tensión en bornes en función de la velocidad de rotación con excitación constante – Condiciones de paralelo e instrumentos de medición – Procedimiento de sincronización manual – Características de los sincronizadores automáticos – Descripción del paralelo asincrónico y sus aplicaciones – Problemas y soluciones.

 

1.5 El generador con carga

1.5.1 Características eléctricas operativas del generador

Parámetros que definen las características del generador – Reacción de armadura -Funcionamiento y respuesta de los parámetros eléctricos del generador operando en un sistema aislado – Funcionamiento y respuesta de los parámetros eléctricos del generador operando en un sistema interconectado con baja potencia de cortocircuito y con alta potencia de cortocircuito ¬Regulación de la tensión – Regulación del factor de potencia – Diagrama de capabilidad: curvas características, límites por; corriente de excitación, corriente de armadura, potencia activa, retorno de potencia y pérdida de sincronismo.

1.5.2 Características de la máquina motriz

Regulación del vapor, del combustible y del agua en las turbinas y en los motores -Funcionamiento de los reguladores de velocidad y de potencia; de Watt, hidráulicos y electrohidráulicos – Concepto de estatismo y representación gráfica de la velocidad en función de la potencia – Regulación primaria, secundaria y terciaria de la frecuencia.

 

1.6 Protecciones del generador

Objetivos de las protecciones eléctricas del generador – Averías en las bobinas del estator – Solicitaciones de sobretensión, térmicas y fuerzas a las que están sometidos los componentes de los generadores – Averías motivadas por errores operativos y protecciones inadecuadas – Descripción del funcionamiento de las siguientes protecciones: secuencia inversa, desequilibrio de tensiones, sobrecarga, cortocircuito externo, puesta a tierra de una bobina del estator (protección del 90 % y del 100 % de las espiras), diferencial del generador, diferencial generador más transformador, cortocircuito entre espiras -sobretensión, subtensión, subexcitación, sobretemperatura del estator y retorno de potencia -Descripción y valores de ajuste de las protecciones eléctricas del generador y del transformador de bloque – Acciones de disparo y de reducción de carga ordenadas por los relés de protecciones.

 

1.7 Ensayos y prácticas operativas a realizar por los participantes

1.7.1 Equipamiento

Los nuevos equipos, incluidos a partir de marzo del año 2012, se encuentran indicados con (**)

  • Máquinas y cargas
  • Dos motogeneradores sincrónicos de 600 W
  • Un motogenerador sincrónico de 300 W
  • Un motogenerador asincrónico de 600 W
  • Dos compensadores sincrónicos con excitación regulable
  • Cuatro motores asincrónicos con y sin carga
  • Un motor de alto GD2 -Transformador trifásico con conmutador de tensión bajo carga
  • Autotransformador trifásico
  • Resistencias de carga
  • Bancos de capacitores de diferentes potencias
  • Línea de transmisión
  • Dos reactores de compensación de la capacidad de línea
  • (**) Resistencia de agua para ensayo de potencia de grupos generadores
  • (**) Caja de capacitores trifásicos con 32 escalones de regulación de la potencia.
  • Tableros y equipos destinados a: alimentación, comando, señalización y mediciones
  1. Alimentación de potencia y de servicios auxiliares
  2. Sincronización, comando y medición de parámetros eléctricos de un motogenerador,
  3. Idem al anterior del segundo generador,
  4. Fuentes de alimentación y regulación de la excitación,
  5. Alimentación de potencia con velocidad regulada, destinada a el accionamiento de los motores de impulsión de los generadores,
  6. Sincronización, comando y mediciones de parámetros eléctricos en la interconexión entre el sistema eléctrico en isla y el sistema eléctrico externo,
  7. Tablero de barras de distribución con señalización de estado de los generadores y comando y señalización de diez y ocho cargas, resistivas, capacitivas e inductivas,
  8. Pupitre de comando manual de las cargas –
  9. Matriz de disparos de protecciones de comando manual,
  10. Tablero de señalización de cortocircuitos y mediciones de las corrientes de cortocircuitos en el generador,
  11. Tablero de medición de la corriente y la tensión de excitación y de la corriente alterna de la segunda armónica durante el paralelo con secuencia inversa
  12. Tablero de interconexión de centros de estrella de generadores y transformadores en paralelo con medición de la corriente de la tercera armónica.

 

– Instrumentos de medición y equipos de visualización

Hardware y software “exclusivo” de visualización simultánea del punto de funcionamiento de dos generadores en paralelo, con trazado digital de las curvas en los ejes x-y, en función de los valores de las potencias activa y reactiva – Cinco pantallas de visualización simultánea -Estroboscopios – Medidores de la temperatura del bobinado estatórico – Medidores analógicos y digitales de todos los parámetros eléctricos del generador (digitales con clase 0,2) – Medidor de corrientes y tensiones armónicas – Medición del ángulo de defasaje entre el campo magnético rotórico y el campo magnético estatórico.

 

1.7.2 Ensayos y prácticas operativas y de mediciones en 82 ensayos y pruebas “a ejecutar por los participantes”, durante dos jornadas

Los nuevos ensayos y pruebas, incluidos a partir de marzo del año 2012, se encuentran indicados con (**)

1. Características del Generador

1.1 Medición indirecta de la temperatura del bobinado de excitación

1.2 Característica de excitación (o característica en vacío).

1.3 Característica de cortocircuito

1.4 Obtención de las curvas de isoexcitación, y de la curva de isocorriente nominal del generador, en el diagrama de potencia activa y potencia reactiva

1.5 Obtención del diagrama de capabilidad del generador “con tensión nominal en el sistema eléctrico” Obtención del diagrama de capabilidad del generador “con tensión inferior a la nominal en el sistema eléctrico”

1.6 Obtención del diagrama de capabilidad del generador “con tensión superior a la nominal en el sistema eléctrico”

1.7 Diagrama de capabilidad de dos generadores iguales en paralelo

1.8 (**) Diagrama de capabilidad del generador de 460 V y 60 Hz, operando en un sistema de 400 V y 50 Hz

1.10 Limitación de la potencia del generador por:

-Alta potencia inductiva

-Alta potencia activa.

 

1.11 Prueba de interpretación de la reacción de armadura, mediante la obtención de las curvas de la corriente de excitación en función de la tensión en bornes correspondientes a: vacío, carga capacitiva, carga resistiva y carga inductiva. Curvas del ángulo de desviación entre el campo magnético rotórico y el campo magnético estatórico, en el diagrama de potencias.

 

1.12 Ensayo de interpretación de la importación y de la exportación de potencias, de:

  1. dos generadores en paralelo sin carga,
  2. un generador y un motor asincrónico,
  3. un generador y un capacitor,
  4. un generador y un compensador sincrónico,
  5. (**) un generador sincrónico y un generador asincrónico

 

2. Características de la Máquina Motriz (Regulación de la frecuencia) (**) (Con proyección y trazado digital de las rectas en el diagrama “frecuencia en función de la potencia activa” de uno y dos generadores)

  • 2.1 Determinación del valor del estatismo de un motogenerador mediante el ensayo de rechazo de carga.
  •  2.2 Reparto de potencia activa entre dos motogeneradores en paralelo operando en isla,”de igual estatismo”, producido por el aumento y la disminución de la carga.
  • 2.3 Reparto de potencia activa entre dos motogeneradores en paralelo operando en
  • isla, ”de diferente estatismo”, producido por el aumento y la disminución de la carga.
  • 2.4 Ensayo de interpretación de la regulación primaria y secundaria de la frecuencia mediante la graficación en el diagrama frecuencia en función de la potencia activa
  • 2.5 Prueba operativa y graficación del aporte a la regulación primaria de la frecuencia.
  • 2.6 Prueba operativa y graficación del aporte a la regulación primaria de la frecuencia más aporte a la regulación secundaria de la frecuencia
  • 2.7 Regulación terciaria de la frecuencia de dos motogeneradores en paralelo operando en isla.

 

3 Operación del generador

 

3.1 Paralelo del generador

  • 3.1.1 Operación de puesta en paralelo y en carga del generador sincrónico y tolerancias de desviación de los parámetros eléctricos correctos en el paralelo automático.
  • 3.1.2 Consecuencias del paralelo con subfrecuencia en el generador.
  • 3.1.3 Consecuencias del paralelo con sobrefrecuencia en el generador.
  • 3.1.4 Consecuencias del paralelo con subtensión en el generador.
  • 3.1.5 Consecuencias del paralelo con sobretensión en el generador.
  • 3.1.6 Paralelo con inestabilidad de la frecuencia en el Sistema Interconectado Nacional.
  • 3.1.7 Consecuencias eléctricas y mecánicas del paralelo con las fases en oposición entre la red y el generador.
  • 3.1.8 Procedimiento operativo y parámetros eléctricos del paralelo asincrónico.

 

3.2 El generador en un sistema aislado (Operación en Isla)

3.2.1 Variación de la tensión, de la frecuencia y de las potencias activa y reactiva, motivadas por la conexión de diferentes tipos de cargas, con: regulación de tensión manual y regulación secundaria de frecuencia manual, toma de lectura de los parámetros eléctricos y trazado del diagrama vectorial de potencias, en la operación de conexión de los siguientes tipos de cargas:

  1. Reactor inductivo
  2. Transformador en vacío
  3. Motor asincrónico en vacío
  4. Motor asincrónico con carga
  5. Motor asincrónico con carga y corrección del factor de potencia mediante capacitores
  6. Resistencias
  7. Bancos de capacitores
  8. Línea eléctrica en vacío de baja capacidad
  9. Línea eléctrica en vacío de alta capacidad. Inestabilidad de tensión motivada por la baja excitación.
  10. Línea eléctrica en vacío de alta capacidad, mediante dos generadores en paralelo
  11. Línea eléctrica de alta capacidad con compensación de la carga capacitiva de mediante reactores inductivos.

 

3.2.2 Representación en el diagrama de capabilidad del generador, de la sumatoria vectorial de las potencias aparentes, en la operación de conexión consecutiva de cinco diferentes tipos de cargas en paralelo, resistivas, inductivas y capacitivas, y posterior desconexión consecutiva de las cargas.

3.2.4 (**) Ensayo de carga de un motogenerador, hasta la potencia activa nominal, mediante una resistencia de agua regulable.

 

3.3 El generador asincrónico

3.3.1 -Curva característica del generador asincrónico.

3.3.2 – (**) Compensación de la potencia inductiva del generador asincrónico.

3.3.3 – (**) 1 – regulación de la tensión, 2 – regulación de la frecuencia y 3 – repartición de las potencias activas y reactivas, en un sistema en isla operando con “ un generador asincrónico más un generador sincrónico”.

 

3.4 El compensador sincrónico

  • 3.4.1 – Curva característica del compensador sincrónico.
  • 3.4.2 – (**) Corrección del factor de potencia de una isla, y reducción de la caída de tensión y de la pérdida de potencia en la línea de alimentación de la isla, mediante dos compensadores sincrónicos, con regulación conjunta de la excitación (joint control).
  • 3.4.3 – (**) Regulación de la tensión y rergulación de la frecuencia, de “un generador asincrónico más un compensador sincrónico” operando en isla

 

3.5 El Generador en Paralelo con el Sistema Interconectado Nacional

  • 3.5.1 Operación del generador a potencia activa constante
  • 3.5.2 Operación del generador a potencia reactiva constante
  • 3.5.3 Operación del generador a factor de potencia constante
  • 3.5.4 Operación del generador a tensión constante.
  • 3.5.5 Efecto de la reducción de la tensión en el sistema
  • 3.5.6 Efecto del aumento de la tensión en el sistema
  • 3.5.7 Operación con aporte a la regulación primaria de frecuencia
  • 3.5.8 Operación con aporte a la regulación secundaria de frecuencia
  • 3.5.9 Como obtener el rendimiento máximo del generador durante la operación
  • Pérdidas del generador, para los siguientes puntos de operación:
    • 1 -400 V y factor de potencia 0,8
    • 2 -440 V y factor de potencia 0,8, 400 V y factor de potencia
    • 3 -400 V y factor de potencia 1
    • 4 -440 V y factor de potencia 1

 

3.6 Operación con Dos Generadores en Isla

  • 3.6.1 Toma de carga de un generador y puesta en paralelo de un segundo generador. Transferencias de cargas activas y reactivas y cambio de generador en servicio.
  • 3.6.2 Procedimiento operativo manual de ajuste de la frecuencia y de la tensión, debido a cambios del valor de la potencia activa del sistema.
  • 3.6.3 Disparo de un generador y normalización de la tensión y de la frecuencia.
  • 3.6.4 (**) Repartición uniforme de la potencia activa y de la potencia reactiva, de dos generadores en paralelo y en isla, mediante control conjunto (joint control) de la potencia activa y de la excitación).
  • 3.6.5 Presencia y variación del valor de la tercera armónica de corriente, debido a la conexión a tierra de dos o más centros de estrella de generadores en paralelo.

 

3.7 Operación de la isla en paralelo con el sistema externo

  • 3.7.1 Paralelo de la isla con el sistema externo. Transferencia de la carga total de la isla al sistema externo y viceversa.
  • 3.7.2 Inestabilidad de los parámetros eléctricos, en la conexión de la isla con el sistema externo, motivada por exceso de la compensación del factor de potencia en la isla.

 

4 Protecciones

4.1 Práctica de actuación de protecciones en forma manual, con la participación simultánea de a tres asistentes, mediante un equipo de simulación de la matriz de disparos de las protecciones.

 

4.2 Generación de fallas que provocan la actuación de las protecciones, “con lectura de los valores de los parámetros eléctricos durante las fallas”

  • 4. 2.1 Medición de parámetros eléctricos ye excursión de las temperaturas de los bobinados estatórico y rotórico, del paralelo con secuencia inversa de fases entre la red y el generador.
  • 4.2.2 Motorización del generador debido a la no actuación de las protecciones.
  • 4.2.3 Consecuencias eléctricas y mecánicas de la segunda puesta a tierra rotórica, motivadas por la pérdida del 100% de las espiras de uno de los dos polos, con 50 % y 100 % de la potencia activa nominal de la máquina motriz.
  • 4.2.4 Oscilaciones mecánicas y eléctricas motivadas por la pérdida de sincronismo por subexcitación.
  • 4.2.5 Cortocircuito monofásico.
  • 4.2.6 Cortocircuito bifásico.
  • 4.2.7 Cortocircuito trifásico con medición de la excursión de la temperatura del bobinado estatórico durante 15 s.
  • 4.2.8 Puesta a tierra de una bobina al 50 % de proximidad del centro de estrella durante 3 s, con medición de la tensión en bornes y de la corriente en las espiras en cortocircuito.
  • 4.2.9 Puesta a tierra de una bobina al 20 % de proximidad del centro de estrella durante 3 s, con medición de la tensión en bornes y de la corriente en las espiras en cortocircuito.
  • 4.2.10 Paralelo con secuencia inversa, con medición de los parámetros eléctricos de la armadura, medición de la corriente rotórica de la segunda armónica en el bobinado de excitación y del aumento de la temperatura del rotor.
  • 4.2.11 Retorno de potencia.
  • 4.2.12 Apertura y recierre monofásico de línea, con medición de los parámetros eléctricos en la línea y en el generador.

 

2. Duración:

  • Primera jornada: 8 horas de clases teóricas.
  • Segunda y tercera jornada: 16 horas de clases prácticas.

 

3. Recursos didácticos

  • Proyección multimedia – Cuatro proyectores de los valores de los parámetros eléctricos de dos motogeneradores y la interconexión de la isla con el sistema externo, con indicación analógica y digital y proyección de curvas x-y – Equipamiento descrito en el punto 1.7.1.
  • Para cada uno de los participantes: Guía impresa del curso teórico, guía impresa de las prácticas, información impresa sobre generadores y CD con información sobre protecciones eléctricas

 

4. Fechas y horarios

  • Clases teóricas: Hotel Colón Salón La Pinta, Carlos Pellegrini 507, Buenos Aires. Día miércoles 15 de agosto, desde 9 hs. a 13 hs. y desde 14 hs. a 18 hs.
  • Clases Prácticas: En Castelar Días jueves 16 y viernes 17 de agosto, desde 8,30 hs. a 13 hs. y desde 14 hs. a 18 hs. 7,30 hs. salida del transporte desde el Obelisco. Lugar de la parada a informar durante las clases teóricas. 19,15 hs. llegada del transporte al Obelisco.

 

5. Organiza INSTITUTO DE LA ENERGÍA

  • Información, Coordinación e Inscripciones: Sra. Adriana Von Rave Tel: 011 4701 1799 Cel: 011 155 961 5449 E – mail: fuai@fibertel.com.ar . Buenos Aires – Argentina.
  • Información Técnica: Ing. Luis Fonrouge, E – mail: luisfonrouge@gmail.com 

Entradas relacionadas

5 Comentarios Publica un comentario
  1. avatar
    jorge patricio bernedo picon
    Jul 6 2015

    parece que es muy bueno,,,por los temas a tratar,lastima que yo radico en el PERU,,,,,seria bueno que vengan a mi pais a dictar ese curso,,,,,saludos,,,,,,desde PERU

    Responder
  2. avatar
    Nestrojil Adrián
    May 4 2015

    Lo realice el año pasado es recomendable.
    Saludos.

    Adrián Nestrojil

    Responder
  3. avatar
    john richard
    Mar 28 2015

    Muy interesante el curso quisiera recibir información del curso

    Responder
  4. avatar
    alejandro insaurralde
    Oct 31 2014

    hola quiciera recivir info sobre el curso

    Responder
  5. avatar
    Nilthon Eufracio Ferrer
    Ene 31 2014

    Genial el curso,espero que en el Perú se puede hacer algo similar.

    Responder

¿Qué opinas?, deja tu comentario.

(required)
(required)

Nota: Se permite código HTML. Tu correo electrónico nunca será publicada.

Subscríbete para comentar