Protecci6n de tipo RARlO, actuada porla componentes negativa de la corriente,para proteger a las maquinas sincr6nicascontra sobrecargas termicas

Folleto RK 64-201 SP

Edici6n 1, abril1972

C.D.U. 621.316.925.43Reg. ASEA 7452Bengt Hossbo y Arne Johansson, Seccion de Reles Separata del Boletfn ASEA 1972:1, pågs. 23-25

En condiciones anormales de servicio,por ejemplo en caso de cortocircuito enuna o en dos tages, o con uba cargafuettemente desequilibrada o Icon unainterrupci6n en una de las tages, elsistema de corrientes de los ge~eradoresse hace asimetrico, con el resultado deque aparecen componentes negativas dela corriente. Estos componentes originanuna f.m.m. en el estator que tiehe ordende sucesi6n negativo y la misma velo-cidad de rotaci6n que las f.m.m. ordi-

8'\ narias. del est.ator. ,del generadpr, pero.,/ que gIra en dIrecclon opuesta. Por con-

siguiente, con relaci6n al rotor, gira aldoble de la frecuencia de la red. En-tonces, se inducen corrientes en las partesmetalicas del rotor, en los devanados

A\ amor~igua.dores, etc. Estas corriehtes, q~e.J tambIen tIenen el doble de la frecuencIa

de la red, originan el calentamiento delrotor. Si la componente negativa de lacorriente es excesiva y persiste durantedemasiado tiempo, el rotor sufrira dafios.

Durante muchos afios, se ha venidousando una protecci6n de dos posicionespara proteger a los generadores contraelevaciones excesivas de la temperaturaoriginadas por componentes neg"tivas dela corriente. Para filtrar estas compo-nentes negativas, se emplea un .iltro decorriente del tipo RXTBIB (que es laversi6n COMBIFLEX del filtro Ide tipoRRTBIB, vease Boletin ASEA 1960:1,ragg. 16-18). Esta componente negativaconstituye una medida del desequilibrioexistente. El funcionamiento de estefiltro de corriente es casi total mente in-dependiente de las variaciones d~ la fre-

A cuencia que pueden producirse cpn mo-.tivo de perturbaciones en el servicio. Su

j funcionamiento no es afectado tampocopor las variaciones de temperatura nipor el envejecimiento, ya que el filtro

estå constituido exclusivamente por re-sistencias y reactancias, que poseen est:l-bilidad a largo plazo.

En la protecci6n de dos posiciones, elfiltro alimenta dos reles de sobreinten-sidad, el mås sensible de Ios cualestransmite una senal cuando la compo-nente negativa de la corriente es del 8 %,por ejemplo, mientras que el segundoinicia ~I disparo cuando dicha compo-nente es, por ejemplo, de 15 a 30 % dela corriente nominal de la måquina.Anteriormente, ASEA empleaba unacombinaci6n de reles de sobreintensidadde tipos RIRA y RRMJ 3, pero actual-mente han sido reemplazados por releseståticos de tipo RXIG 6 RRIG. Paraconseguir el disparo retardado, estosreles estån complementados por un relede retardo cuyo ajuste es de uno o unospocos segundos. La protecci6n de dosposiciones tiene el inconveniente de quela måquina no se utiliza en forma 6p-tima, ya que se producen disparos que,desde el punto de vista de la temperaturade la måquina, pueden considerarse comointempestivos. Por eso es de desear unaprotecci6n que este mejor adaptada a lamåquina, y esta protecci6n debe teneruna caractenstica de tiempo inverso. Aconsecuencia de lo que antecede, y conel fin de Ilegar a una utilizaci6n 6ptimade las måquinas sincr6nicas, se usa unaprotecci6n eståtica de tipo RARIO, ac-tuada por la componente negativa de lacorriente (fig. 1).

t = K/12'en donde 12 es la componente negativade la corriente, expresada en tanto poruno, t es el tiempo en segundos y K esuna constante, en segundos, que dependede la maquina en cuesti6n. Esta cons-tante representa el tiempo durante elcual es admisible una componente nega-tiva de la corriente que sea igual a lacorriente nominal de la maquina.

La anterior ecuaci6n esta basada en elsupuesto de que toda la energfa termicadesarroIlada se consume en calentar elrotor. En realidad, cierta patte de laenergfa se disipa al aire de refrigeraci6ncircundante y al estator. Por consi-guiente, con una componente negativacontinua de la corriente se Ilega a unestado de equilibrio termico. El valor deesta corriente que el rotor puede sopor-tar sin sufrir daiios debidos a elevaci6nde su temperatura depende del tipo dela maquina y del sistema de refrigeraci6nusado.

Ademas, nortnalmente es cierto quelas corrientes circulantes en los genera-dores de polos salientes se producenprincipalmente en los devanados amor-tiguadores. En Ios alternadores hidro-electricos, estos devanados acostumbrana estar proyectados con ampIio margen,raz6n por la cual los generadores de estetipo aguantan componentes negativas dela corriente considerablemente mayoresque los correspondientes turbogenerado-res accionados por turbinas de vapor yde gas.

En consecuencia, debe ser posible ajus-tar el valor mmimo al que la protecci6nproduce el disparo, de forma que sea eladecuado para cada caso particular. Laprotecci6n debe tener un ajuste lo su-ficientemente bajo para que el generadorno sufra daiios durante la marcha con-

Principio de funcionamiento

Se admite que una maquina sincr6nicaes capaz de soportar una componentenegativa de la corriente, que exceda decierto valor, durante un tiempo dado porla f6rmula

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Fig. 1. La protecci6n de tipo RARIO, actuada por la componente negativa de la corriente, estå formada por unidades en-chufables en el sistema modularCOMBIFLEX@. (F 80322)

ASEA

Ademas, deben existir medios sencillospara ajustar 122t a distintos valores. Estaconstante varia mucho con el tipo demaquina y con el sistema de refrigera-ci6n. En la mayona de Ios ripas de alter-nadores, este valor esta comprendidoentre 7 y 30 segundos. Sin embargo, Iosturboalternadores acostumbran a tenerun valor menor, por lo cual se fabricatambien una protecci6n en la que hl tes ajustable entre 2 y 10 segundos.

La protecci6n RARIO para la com-ponente negativa de la corriente estaprovista de salidas separadas para dispa-ro y seiializaci6n. En una de las versio-nes de esta protecci6n, el valor de fun-cionamiento puede ajustarse en formacontinua entre elIS y el 60 % de la

corriente nominal, para el disparo, yentre el 5 y el 20 % de la corriente no-

minal, para seiializaci6n. En la arra ver-s!6n de esta protecci6n, destinada espe-ciaImente para grandes turboalternado-res, el valor de funcionamiento puedeajustarse entre el 8 y el 30 % para eldisparo, y entre el 5 y el 20 Ofo para se-iializaci6n. La curva de disparo de laprotecci6n tiene caractenstica de tiempoinverso con ajuste de la constante enforma continua (fig. 2).

Fig. 2. Curvas de disparo de la pro-tecci6n RARIO para la componentenegativa de la corriente. Los simbolosestån explicados en el texta.

por dos transformadores de intensidadauxiliares. Dicha tension es transformaday alimentada a un elemento detector delnivel, que es un rele estatico (tipoRXIK 1, vease Boletln ASEA 1970:5, påg.113). Cuando la tension y, en con-secuencia, la componente negativa de lacorriente, llega al valor ajustado en elrele, se pone en circuito el temporizador(tipo RXIDO), que produce un impulsode salida despues del tiempo deter-minado por la ecuacion anteriormentemencionada. A su vez, este impulsoattila sobre el rele de disparo (tipoRXME 18), que helle una banderita in-dicadora tura reposici6n se realiza amano. El tcmporizador, que en su partedelantera helle un boron para ajustar elvalor de Jr t, comprende un circuito deretardo, un elemento detector del nively una etapa de salida que contiene untiristor. La protecci6n esta preparadapara conectar un rele auxiliar adicional(tipo RXMA 1), cuando se desea dispo-ner de indicaci6n de que la proteccionha empezado a funcionar.

Otro rele detector del nivel (tipoRXIK 1) se emplea para fines de sei'iali-zacion cuando la componente negativade la corriente es inferior a la corrientereal de funcionamiento. Este rele trans-mite un impulso a un rele auxiliar (tipoRXMA 1). La proteccion comprende undispositivo para proporcionar tensionesestabilizadas de -12, O, +12 V, C.C.Este dispositivo es de tipo RXTUB 2 encaso de alimentaci6n por C.A., y de tipoRXTUF 2 en caso de C.C.

rinna con corriente que contenga una ..componente negativa igual al valor ajus- Forma de funclonamlento

tado. Ademas, es deseable '.que la protec- El esquema de bloques de la tig. 3ci6n tenga un dispositivo de seiializaci6n, muestra la construcci6n basica de estaque funcione con pequefios valores de la protecci6n. Del filtro de corriente (ripocomponente negativa de la' corriente, por RXTBIB), se torna una tensi6n propor-ejemplo el 5 % de la corltiente nominal cional a la componente negativa de la

de la maquina. I corriente; este filtro esta alimentado!

Fig. 3. Esquema de bloques de la protecci6n RAR 10 para la componente nega-tiva de la corriente.

Constituci6n meclnica

La protecci6n para componente nega-tiva de la corriente esta constituida porunidades enchufables pertenecientes alsistema modular COMBIFLEXe (veaseBoletfn ASEA 1970:5, pags. 99-104).

Todos Ios elementos, a excepci6n de Iostransformadores de intensidad auxiliares,estan montados en un bastidor de 19",que tambien contiene un dispositivo paraprueba de reles (fig. 1).

7 Reles detectores de nivel RXIK 18 Disparo9 Senal

10 Rele auxiliar RXMA 1, para poneren funcionamiento el temporizadorRXIDO 2

11 Rele de salida para senalizaci6n,de tipo RXMA 1

1 Transformadores de intensidadauxiliares

2 Filtro RXTBIB 4 para la compo-nente negativa de la corriente

3 Temporizador RXIDO 24 Rele auxiliar de disparo, de tipo

RXME 18, con banderita indicadora5 Tension auxiliar6 Dispositivo de alimentacion

RXTUB 2 o RXTUF 2Caractensticas tecnicas

La corriente nominal del filtro es de0,4 A, y se obtiene del lado secundariode Ios transformadores de intensidadauxiliares. Las dos versiones de la pro-tecci6n tienen margenes de ajuste distin-tOg para la constante 122 t del alternador;una de las versiones es ajustable entre7 y 30 segundos, y la otra entre 2 y 10segundos. El consumo de potencia es dealrededor de 9 VA por fase. Los valoresde funcionamiento pueden ajustarse enforma continua en Ios reles detectoresdel nivel. En la protecci6n standard,puede elegirse para el disparo cualquiervalor entre el 15 y el 60 % de la co-

rriente nominal, o entre el 8 y el 30 of.,segun de la versi6n de que se trate.Ambas versiones tienen valores de fun-cionamiento entre 5 y 20 %, para sefiali-zaci6n.

Impresa en Suecia

Västerås 5.1972

Västra Aras Tryckeri AB 2000RK 64-201 SP VXSTERA.S, SUECIA