Protección de falla a tierra del rotor del alternador o generador

«Hoy en día, los generadores y alternadores son elementos clave en nuestra sociedad, ya sea para suministrar energía en lugares remotos o brindar respaldo en casos de cortes de electricidad. Pero, ¿alguna vez te has preguntado cómo se protege el rotor de estas potentes máquinas? En este artículo te explicaremos todo sobre la protección de falla a tierra del rotor del alternador o generador, un aspecto crucial para garantizar su funcionamiento seguro y eficiente. ¡No te lo pierdas!»

En este artículo, discutiremos la protección de falla a tierra del rotor del alternador o generador síncrono. Un generador síncrono es la principal fuente de energía y es una de las partes más vitales de cualquier sistema de energía. Por lo tanto, es fundamental conocer sus estados estables y los diversos estados de falla que pueden presentarse durante su funcionamiento.

Una sola falla a tierra en el rotor no causa mucho daño ya que el campo funciona sin conexión a tierra. Sin embargo, después de la primera falla a tierra, la posibilidad de que ocurra una segunda falla a tierra debido al aumento de la tensión de tensión a tierra es bastante peligrosa y puede causar daños al generador.


Razones de la falla a tierra del rotor del generador

El devanado del rotor del generador síncrono está bastante solicitado, especialmente en el caso de los turbogeneradores debido a las fuerzas centrífugas. El rotor del generador es un sistema eléctrico de CC aislado, como una pieza giratoria, que tiene una mayor probabilidad de que ocurra una falla a tierra única que el estator. El devanado del rotor está aislado de tierra, pero debido a las tensiones de la vibración y el calor, el rotor puede estar conectado a tierra en las áreas del devanado sometidas a grandes tensiones.

Para los rotores de anillos colectores, los depósitos de carbón en los anillos colectores pueden deteriorar la resistencia de aislamiento del rotor. Por lo tanto, los anillos deslizantes deben revisarse para ver si hay depósitos.


Una sola falla a tierra no afecta al rotor ni al generador, pero genera tensión adicional en la tierra en el campo cuando los transitorios del estator inducen un voltaje adicional. Y, por lo tanto, aumenta la probabilidad de ocurrencia de la segunda falla a tierra. Esto provoca un desequilibrio en los flujos del entrehierro, lo que provoca vibraciones y excentricidad que produce el rotor.

Efecto de la falla en el Rotor

La primera falla a tierra del rotor tensiona el aislamiento en partes del devanado donde se encuentra la falla. Mientras que el peligro real es la segunda falla a tierra que puede causar un daño significativo. La segunda falla a tierra conduce a que se desvíe una parte del devanado. Este aumento de corriente en la parte restante provoca un desequilibrio en el rotor. La corriente de desequilibrio provoca tensiones mecánicas y térmicas que provocan daños en el rotor. El estrés mecánico en forma de vibraciones puede provocar daños en los cojinetes e incluso la flexión del eje del rotor. Tales fallas han causado grandes daños al rotor y también han alterado el equilibrio magnético del generador.

Por lo tanto, es esencial detectar la primera falla a tierra, evitando así una falla severa.

Técnicas de protección contra fallas a tierra del rotor

Las fuerzas resultantes de la segunda falla a tierra pueden hacer que el eje del rotor se vuelva excéntrico y, en casos extremos, provoque fallas en los cojinetes. El relé Rotor Protection identifica la presencia de un defecto a tierra en el devanado del rotor en motores síncronos y generadores. La primera falla a tierra del rotor se usa para las alarmas, mientras que la segunda detección de falla a tierra se toma para disparar la turbina, el interruptor del generador y el sistema de excitación.

Hay dos formas de identificar las fallas a tierra del rotor.

Mediante el uso de la técnica de alta resistencia/potenciómetro

En este método, se conecta una resistencia con derivación central entre el devanado de campo y el excitador conectado a tierra a través de un relé sensible al voltaje. El relé de falla a tierra está conectado entre el punto medio del potencial de alta resistencia a través del campo y la tierra.

La desventaja de este método es que, a excepción del punto central, el relé funciona para fallas a tierra en la mayor parte del circuito del rotor, pero se puede ajustar cambiando la derivación de la resistencia, aparecerá voltaje en el relé y se activará.

Protección de falla a tierra del rotor del alternador o generador

Sin embargo, la probabilidad de que ocurra una segunda falla a tierra aumenta debido al aumento de la tensión de tensión a tierra, lo cual es bastante peligroso.

Método de inyección de CC o CA

El dispositivo de protección contra fallas a tierra del rotor consiste en un dispositivo de inyección de corriente que aplica un voltaje de CC o CA al devanado del rotor por medio de un anillo deslizante instalado en el rotor. La corriente se aplica al rotor a través de una resistencia limitadora de corriente (en el caso de una inyección de CC) o un condensador (en el caso de una inyección de CA). En condiciones normales, el sistema está en estado flotante, el dispositivo tiene una alta resistencia y la corriente que fluye a través del dispositivo es cero. Una sola falla a tierra en el circuito del rotor completa el circuito que comprende la fuente de tensión, el relé de sobretensión sensible y la falla a tierra y, por lo tanto, la falla a tierra será detectada por el relé.

Protección de falla a tierra del rotor del alternador o generador


El relé se puede hacer más sensible en el caso de la inyección de CC ya que no hay problema de fuga de corriente a través de la capacitancia como en el caso de la inyección de CA a través del capacitor. Para el método de inyección de CA, el relé no debe captar la corriente que normalmente fluye a través de la capacitancia a tierra, y se debe tener cuidado para evitar la resonancia entre la capacitancia y la inductancia del relé.

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