Figura 1: Esquema unifilar de una instalación generadora
comprendiendo un generador homopolar para la creación de un neutro artificial
para la puesta a tierra del sistema
El generador homopolar se utiliza cuando uno o varios generadores se conectan a la barra de distribución de un
sistema con conexión en triángulo o bien deben trabajar en isla, por lo que se
precisa una conexión permanente de los neutros a tierra (Figura 1).
Generador
Homopolar: GH (compensador)
El GH
es un transformador de dos arrollamientos en el que el primario de MT esta
acoplado en estrella con neutro accesible y el secundario de BT (no importa su
valor) acoplado en triángulo abierto (2 bornes de BT accesibles); el triángulo
se cierra a través de una resistencia con aislamiento de BT.
El
neutro de MT se conecta directamente a tierra, y es el conjunto “transformador
+ resistencia” el que limita la corriente de defecto a los valores requeridos.
Figura
2: Generador homopolar (neutro artificial) sobre un juego de barras alimentado
por varios transformadores con conexión en triángulo
¿Qué
valores de corriente de defecto elegir?
Los
valores de corriente de defecto dependerán de la red que se desea proteger. La
red tendrá una determinada dimensión y los cables una capacidad con relación a
tierra. La corriente capacitiva establece un valor inferior de la corriente de
defecto.
En un
GH, La impedancia es esencialmente resistiva (¡atención…no siempre!), estando
en cuadratura con la corriente capacitiva: su resultante es fácilmente medible.
El GH,
como neutro artificial, se impone cuando se trata de proteger varios generadores
que alimentan una misma barra, la corriente de defecto MÁXIMA admisible es del
orden de 20 a 25 A.
El
defecto más frecuente que afecta a un alternador o motor de MT es el cebamiento
de arco eléctrico entre una fase y el circuito magnético.
Cuando
este tipo de defecto se produce en una máquina, toda la corriente de defecto
fase-masa circula entre la fase en defecto y el circuito magnético puesto a
tierra por medio de la carcasa. En el momento del contacto entre la fase en
defecto y el circuito magnético se desarrolla un arco eléctrico, una
energía importante se disipa, motivando el deterioro del circuito magnético y
de su aislamiento.
La
importancia de los daños dependen del valor de la corriente de defecto. La
experiencia indica que las corrientes poco elevadas, actúan durante un tiempo
muy corto y no entrañan graves defectos en el hierro. Se admite generalmente
que una corriente de defecto inferior a 20 o 25 A no produce daños importantes
y no necesita la reparación del circuito magnético, de aquí la importancia de
la utilización del GH.
Sobre
la duración del defecto
La
duración del defecto debe ser el necesario y suficiente para detectarlo y hacer
funcionar las protecciones en función de los criterios de selectividad
deseados. En la práctica, suele ser entre 3 a 10 segundos. Una duración del
defecto inútilmente alta eleva considerablemente el coste (así como otros
criterios, entre ellos la corriente permanente).
Sobre
la corriente permanente
La
única fuente de corriente homopolar permanente está constituida por los
armónicos de orden 3 y sus múltiplos. Es difícil conocer el valor de esta
corriente homopolar permanente y por tanto, es la que determinará las
dimensiones del aparato; la sección de los arrollamientos estará dimensionada
en exceso en comparación con lo que sería necesario para mantener la corriente
de defecto durante la duración de la avería.
Si la
corriente permanente supera el 6 ó 10% de la corriente de defecto, es necesario
que su circuito magnético sea blindado (5 columnas) para permitir al flujo
homopolar cerrarse por los extremos de los arrollamientos del dispositivo.
El
valor de la corriente permanente también servirá como valor de ajuste de
las protecciones. Todos los defectos de mayor valor se detectarán y darán lugar
a una acción, los defectos de valor inferior serán soportados por el sistema
sin ningún problema.
Calculo de un
generador homopolar
Figura 3: Esquema
de principio del Generador Homopolar (compensador)
Datos fundamentales para el
cálculo:
Up = Tensión primaria (Up) = 6600 V
Us = Tensión Secundaria (Us) ( si no se conoce se suele tomar 230 V norma
EDF) = 230 V
Is-d = Corriente de defecto en el neutro = 15 A
Is-p = Corriente en el neutro en permanencia (si no se conoce se suele
tomar Isd /10 norma EDF) = 4 A
Tiempo del defecto = 10 s/ Hora
Datos calculados:
K = Relación de transformación.
Is-p = Corriente permanente en el secundario.
Is-d = Corriente de defecto en el secundario.
Pp permanente = Potencia permanente del GH
Resistencia activa = Valor de la resistencia de
los arrollamientos secundarios + R
(resistencia adicional)
Cálculos:
R es la impedancia homopolar total del generador homopolar (compensador) (3 fases en paralelo) más resistencia adicional (Ra).
Esta impedancia debe de repartirse entre el generador homopolar y la resistencia adicional Ra.
Por motivos de optimización constructiva del compensador (precio) se ha previsto para el mismo una impedancia homopolar por fase de 10 Ω.
Esta impedancia debe de repartirse entre el generador homopolar y la resistencia adicional Ra.
Por motivos de optimización constructiva del compensador (precio) se ha previsto para el mismo una impedancia homopolar por fase de 10 Ω.
Como la componente de resistencia es muy pequeña frente a la reactancia, se considera que la impedancia homopolar es prácticamente igual a la reactancia homopolar. Por tanto, la resistencia adicional Ra deberá ser de:
POSTS RELACIONADOS:
¿Qué elegir? :
Bobina de Punto Neutro o Generador Homopolar
Calculo de un transformador zig-zag con resistencia de puesta a tierra para un sistema de media tensión
Consideraciones sobre la conexión a tierra del neutro de generadores trifásicos
No hay comentarios:
Publicar un comentario