CRITERIOS BÁSICOS DE PROTECCIONES ELÉCTRICAS

1. CRITERIOS BÁSICOS DE
PROTECCIONES ELÉCTRICAS
PRESENTADO POR: FAUSTO CEVALLOS

2. CONDICIONES ANORMALES QUE SE PRESENTAN EN UN GENERADOR
Las condiciones anormales son las siguientes:
• Falla en los devanados.
• Pérdida de excitación.
• Efecto motor de los generadores.
• Sobrecarga.
• Sobrecalentamiento.
• Sobrevelocidad.
• Operación desbalanceada.
• Operación fuera de sincronismo.
TOMADO DEL LIBRO: PROTECCIONES DE SISTEMAS ELÉCTRICOS DEL PROFESOR Samuel Ramírez Castaño

3. CONDICIONES ANORMALES QUE SE PRESENTAN EN UN GENERADOR
Los tipos de fallas que pueden ocurrir en el sistema de aislamiento de
los devanados de un generador son:
1. Cortocircuito entre fases.
2. Cortocircuito entre espiras.
3. Falla a tierra del estator.
4. Falla a tierra del rotor.
5. Cortocircuito entre espiras en el rotor
TOMADO DEL LIBRO: PROTECCIONES DE SISTEMAS ELÉCTRICOS DEL PROFESOR Samuel Ramírez Castaño

4. TIPOS DE FALLAS
TOMADO DEL LIBRO: PROTECCIONES DE
SISTEMAS ELÉCTRICOS DEL PROFESOR Samuel
Ramírez Castaño

5. FALLAS DE AISLAMIENTO
TOMADO DEL LIBRO: PROTECCIONES DE
SISTEMAS ELÉCTRICOS DEL PROFESOR Samuel
Ramírez Castaño

6. ESQUEMA DE PROTECCIONES GENERADOR

7. PROTECCIONES GENERADOR

8. PROTECCION DIFERENCIAL (87 G)
• A pesar de que se utilizan TC’s con las mismas características en cada lado del generador, existen errores en la
medición de la corriente que provocan la actuación no deseada de la protección. Por eso se utilizan bobinas de
restricción
• Independientemente del diseño de la protección, la acción de disparo causada por la corriente a través de la bobina
de operación, es proporcional a la diferencia entre las corrientes secundarias (𝐼1 − 𝐼2). En contrate, la acción de no
disparo causada por la corriente a través de la bobina de restricción, es proporcional a la suma de las corrientes
secundarias (𝐼1 + 𝐼2)

9. PÉRDIDA DE CAMPO (40)
• El devanado de campo controla la potencia reactiva que el generador entrega o consume de la red, pero si por alguna razón ocurre
un problema con el circuito de campo, el generador empezará a absorber potencia reactiva de la red, provocando que el generador
síncrono trabaje como un generador de inducción
• Cuando el generador síncrono empieza a trabajar como uno de inducción, se produce un calentamiento en el rotor producto de las
corrientes inducidas en este

10. PROTECCIÓN DE SOBRE VOLTAJE (59)
La protección de sobre voltaje tiene como objetivo proteger a la máquina eléctrica y a sus partes asociadas a tensiones no admisibles para
la misma, comúnmente suceden por las siguientes razones:
- Manejo inadecuado del sistema excitación en forma manual.
- Falla en el regulador automático de voltaje.
- Después de realizar la desconexión de carga total de un generador.
- Si el generador se está separado de la red o como una isla.

11. PROTECCIÓN DE BAJO VOLTAJE (27)
• La protección de bajo voltaje 27, protege principalmente a los equipos (sistemas auxiliares) conectados al generador y
transformador de unidad, contra reducciones de voltaje que puedan derivar en condiciones inapropiadas de operación, sobre todo
de motores y bombas
• Las principales razones para la presencia de bajos voltajes son:
- Proximidad de Fallas
- Pérdida de un generador en el sistema
- Incremento en la demanda del sistema
- Fallas en el regulador automático del voltaje (AVR)

12. POTENCIA INVERSA (32)
• Cuando la potencia proporcionada por la turbina del generador decrece, hasta el punto que no puede
cubrir las pérdidas eléctricas y mecánicas, el generador empieza a funcionar como un motor síncrono,
consumiendo potencia activa de la red. A esta condición se la conoce como “motorización”

13. PROTECCIÓN DE FRECUENCIA (81)
• La función de esta protección es detectar las frecuencias anormales ya sean altas o bajas
para el generador.

14. SECUENCIA NEGATIVA (46)
El calentamiento, generado por las corrientes de inducidas en el rotor, es
cercanamente proporcional a I2
2t, donde:
• I2 es la corriente de secuencia negativa, expresada en por unidad de la
corriente de secuencia positiva nominal del estator
• t es el tiempo que dura la corriente de secuencia negativa circulando
La tolerancia del generador a la circulación de corrientes de secuencia negativa es
expresada de dos formas:
• Capacidad para soportar altas corrientes I2 en tiempos cortos
• Capacidad para soportar corriente I2 continuamente sin sufrir daño

15. PROTECCIÓN CONTRA FALLAS A TIERRA DEL ROTOR (64 R)
La protección 64R, detecta el primer
contacto del devanado de campo a
tierra, que generalmente envía
señales de alarma para advertir a los
operadores de la unidad la presencia
de una falla a tierra y tomar las
medidas pertinentes. También son
utilizados sensores de vibración,

16. PROTECCION FALLAS A TIERRA EN EL ESTATOR (64 S)
Los generadores conectados a tierra a través
de una gran impedancia, se utiliza un relé de
tiempo inverso 59 GN que es colocado en el
secundario del transformador de distribución
ubicado en el neutro del generador como se
muestra en la figura, o alternativamente a un
elemento en el propio relé del generador, como
en el caso de Delsitanisagua.

17. PROTECCIÓN CONTRA SOBREEXCITACIÓN V/Hz (24)
• La sobrexcitación en una máquina se produce cuando la operación
demanda un flujo magnético que excede el flujo que puede soportar el
devanado del estator en el caso del generador o el núcleo para el
transformador.
• La sobreexcitación de un generador puede ocurrir cuando la relación
V/Hz excede el 1,05 pu (en bases del generador) para un generador a
plena carga, con un factor de potencia nominal
• Al existir una condición de sobrexcitación se eleva la temperatura del
generador lo cual puede causar daños en el aislamiento. La
sobrexcitación no solo afecta al generador sino también al
transformador de potencia y al transformador de servicios auxiliares

18. ENERGIZACIÓN INADVERTIDA (27/50)
• La protección 27/50 pretende evitar daños por energizar accidentalmente el
generador, o sincronizaciones erróneas, que generan corrientes muy altas que
pueden dañar seriamente el equipo.
• El esquema de protección contra energización inadvertida utiliza un relé de
sobrecorriente de fase instantáneo (50) supervisado por un relé de baja tensión el cual está
diseñado para detectar la energización accidental.

19. PROTECCIÓN PERDIDA DE TENSIÓN (60)
Esta función está diseñada para detectar
falla de los TPs o de los fusibles
secundarios, de manera que si ocurre esta
anormalidad la protección quede
bloqueada.

20. PROTECCIONES DE RESPALDO – PROTECCIÓN DE DISTANCIA (21)
Esta función permite dar una mayor
selectividad a la protección del generador,
para despejar fallas que se localicen en
terminales del generador y la parte de baja
tensión del transformador de potencia,
opera como un respaldo rápido ante falla en
la línea de transmisión.