Protección Integral de Alternadores: Estrategias Frente a Fallos

Protección de Alternadores

Tras tratar la protección de transformadores y líneas de transmisión, abordamos ahora la de alternadores. Los sistemas modernos constan de alternadores, transformadores, barras de estación, líneas de transmisión y otros equipos. Es esencial proteger cada parte contra fallos inevitables. Los relés de protección detectan comportamientos anómalos con gran sensibilidad. Los fallos más graves en alternadores, que requieren atención inmediata, son los de devanados del estator. El esquema básico de protección es el relé diferencial, cuya naturaleza diferencial lo hace más sensible y fiable que otros sistemas.

Las unidades generadoras, especialmente las grandes, son pocas pero de alto coste individual. Por tanto, es crucial mantenerlas a salvo. Analicemos los fallos posibles.

Fallo del Motor Primario (Prime Mover)

Cuando falla la entrada al motor primario, el alternador funciona como motor síncrono absorbiendo corriente de la red. Esta condición se denomina «funcionamiento invertido».

Fallo de la Excitación (Campo)

La probabilidad de fallo de excitación es muy rara. Si ocurre, no daña el alternador. Si funciona sin excitación, puede desconectarse manualmente, no se requiere desconexión automática.

Sobrecorriente

Ocurre por rotura parcial del aislamiento de devanados o sobrecarga en el sistema. A veces la protección por sobrecorriente es innecesaria porque:

1) Los devanados modernos tienen alta impedancia, soportando cortocircuito en bornes el tiempo suficiente para desconexión manual.

2) Un relé de sobrecarga podría desconectar el alternador por perturbaciones momentáneas externas, interrumpiendo la continuidad del suministro.

Exceso de Velocidad (Over Speed)

Causa principal: pérdida súbita de gran carga desconectada del alternador. Para evitarlo, un dispositivo centrífugo mecánico en el eje de accionamiento dispara la válvula principal del motor primario ante sobrevelocidad peligrosa.

Sobretensión (Over Voltage)

El sistema de excitación está bien diseñado para evitar sobretensiones, pero pueden surgir por sobrevelocidad del motor primario (pérdida brusca de gran carga). Si hay un sistema mecánico en el eje, se controla fácilmente.

Carga Desequilibrada (Unbalanced Loading)

Significa corrientes de fase distintas en el alternador. Ocurre por fallos a tierra o entre fases. Si persiste, puede quemar devanados o dañar fijaciones mecánicas.