La protección diferencial para un generador se emplea principalmente para la protección de los devanados del estator del generador contra fallas a tierra y fallas de fase a fase. Las fallas en el devanado del estator son muy peligrosas y causan daños considerables al generador. Para la protección del devanado del estator del generador, el sistema de protección diferencial se utiliza para eliminar la falla en el menor tiempo posible para minimizar la extensión de un daño.
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Sistema de corriente circulante Merz-Prize
En este esquema de protección, se comparan las corrientes en los extremos de las secciones protegidas. Cuando el sistema está en condiciones normales de funcionamiento, la magnitud de las corrientes es igual en los devanados secundarios de los transformadores de corriente. Al ocurrir las fallas, la corriente de cortocircuito fluye a través del sistema y la magnitud de la corriente se vuelve diferente. Esta diferencia de corriente en condiciones de falla se hace fluir a través de la bobina de operación del relé.
Luego, el relé cierra sus contactos y hace que el disyuntor se dispare y, por lo tanto, aísla la protección del sistema. Tal sistema se llama sistema de corriente circulante Merz-Prize. Es muy eficaz para faltas a tierra y faltas entre fases.
Conexión para Sistema de Protección Diferencial
El sistema de protección requiere dos transformadores idénticos que se montan a ambos lados de la zona de protección. Los terminales secundarios de los transformadores de corriente están conectados en estrella y sus terminales finales están conectados a través del cable piloto. Las bobinas del relé están conectadas en delta. El neutro del transformador de corriente y el relé están conectados al terminal común.
El relé está conectado a través de puntos equipotenciales de los tres cables piloto para que la carga en cada transformador de corriente sea la misma. El punto equipotencial del cable piloto es su centro, por lo que el relé se ubica en el punto medio de los cables piloto.
Para el correcto funcionamiento del sistema de protección diferencial, es fundamental ubicar las bobinas del relé adyacentes al transformador de corriente cerca del circuito principal. Esto se puede hacer insertando la resistencia de equilibrio en serie con los cables piloto para hacer puntos equipotenciales ubicados cerca del disyuntor principal.
Trabajando en el Sistema de Protección Diferencial
Considere que la falla ocurre en la fase R de la red debido a la ruptura del aislamiento. Debido a la falla, la corriente en el secundario del transformador se vuelve desigual. Las corrientes diferenciales fluyen a través de la bobina del relé. De este modo, el relé se vuelve operativo y da la orden de funcionamiento al interruptor automático.
Si la falla ocurre entre dos fases, digamos Y y B, entonces la corriente de cortocircuito fluye a través de estas fases. La falla desequilibró los flujos de corriente a través de los TC. La corriente diferencial fluye a través de la bobina de operación del relé y, por lo tanto, el relé dispara sus contactos.
Problema asociado con el sistema de protección diferencial
Se utiliza un cable de resistencia neutral en el sistema de protección diferencial para evitar el efecto adverso de las corrientes de falla a tierra. Cuando ocurre una falla a tierra cerca del neutro, causará que una pequeña corriente de cortocircuito fluya a través del punto neutro debido a la pequeña fem. Esta corriente se reduce aún más por la resistencia de la puesta a tierra neutral. Por lo tanto, la pequeña corriente fluirá a través del relé. Esta pequeña corriente no operará la bobina del relé y, por lo tanto, el generador se dañará.
Esquema Modificado del Sistema de Protección Diferencial.
Para superar el problema anterior, se ha desarrollado el esquema modificado. En este esquema se disponen dos elementos, uno para la protección de falta de fase y otro para la protección de falta a tierra.
Los elementos de fase están conectados en estrella junto con la resistencia. El relé de falla a tierra se mantiene entre la estrella y el neutro. Los elementos bifásicos junto con una resistencia de equilibrio están conectados en estrella, y el relé de falla a tierra está conectado entre la estrella y el cable piloto neutro.
El circuito conectado en estrella es simétrico y cualquier corriente de desbordamiento equilibrada del punto de circulación de corriente no fluirá a través del relé de falla a tierra. Entonces, en este sistema, el relé de falla a tierra sensible operará con un alto grado de estabilidad.
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