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Importancia de los generadores de emergencia en sincronía (parte 2)

Tue, 23 May 2023 15:56:13 -0600

Como se ha mencionado en la entrega anterior, realizar una correcta sincronización de generadores eléctricos en paralelo es de suma importancia, ya que nos permitirá evitar fallas en los motores o daños en los sistemas eléctricos.

Los métodos utilizados para realizar la sincronización de un generador eléctrico son:

Método de lámparas apagadas: se sigue utilizando a pesar de no ser moderno. Éste se realiza conectando las lámparas entre las fases A, B, C; la diferencia de potencial entre las lámparas nos indica si se cumplen las condiciones, es decir, cuando están apagadas se verifican las condiciones.

Mientras el nivel de las tensiones de los generadores en paralelo no sea igual y no tengan el mismo valor de frecuencia, se encenderán y apagarán continuamente, parpadearan a una velocidad mayor cuando la diferencia del valor de frecuencia sea mayor y lo harán con una intensidad más elevada cuando la diferencia del nivel de tensión sea superior. Cuando el parpadeo de las lámparas no sea simultáneo será señal de que la secuencia de las fases de los generadores conectados en paralelo no es la misma y se deberá cambiar el orden de sucesión de fases en alguno de los generadores.

Conexión de método de lámparas apagadas.

Es importante regular la excitación de ambos, para igualar las tensiones entre los generadores conectados en paralelo, se deben accionar los reguladores de velocidad de los motores que mueven a los generadores, hasta alcanzar los mismos valores de frecuencias. Las oscilaciones del encendido de las lámparas se harán cada vez más prolongadas, cuando se apagan las tres lámparas al mismo tiempo se deben de cerrar los interruptores de los generadores para realizar el acoplamiento de los generadores y así tenerlos sincronizados.

Método del sincronoscopio: el sincronoscopio es una herramienta que proporciona la condición de sincronismo entre dos circuitos o más, indica cuando ya no existe diferencia angular en las fases entre los dos circuitos. No es una herramienta de medición real, porque no mide las magnitudes eléctricas.

La posición de la aguja en un sincronoscopio indica el ángulo de fase entre los dos sistemas. El ángulo entre los sistemas es igual a cero cuando la aguja del sincronoscopio apunta directamente a la línea entre el "lento" y “rápido” marcado en el cuadrante. Si el generador tiene una menor frecuencia de referencia, la aguja del sincronoscopio debe girar en dirección antihorario, mientras que, si el generador gira más rápido que el otro generador, la aguja gira en la dirección horaria, marcando como "rápido" o "principal".

Método del sincronoscopio: el sincronoscopio es una herramienta que proporciona la condición de sincronismo entre dos circuitos o más, indica cuando ya no existe diferencia angular en las fases entre los dos circuitos. No es una herramienta de medición real, porque no mide las magnitudes eléctricas.

Cuando la frecuencia de los generadores se acerca al mismo valor, la aguja del sincronoscopio se hace más lenta y cuando coincidan con las frecuencias, la aguja se detiene y permanece inmóvil. La posición de la aguja indica el ángulo de fase entre los dos sistemas. El ángulo entre los sistemas es igual a cero cuando la aguja apunta directamente a la línea entre el "lento" y “rápido” marcado en el cuadrante.

Método relé de sincronización automática: es un dispositivo especializado que tiene la función de ajustar la velocidad del generador entrante a la frecuencia para luego cerrar el interruptor en el momento indicado, estos dispositivos poseen un mecanismo de regulación que mantiene la frecuencia del generador entrante en márgenes estrechos y tiene los siguientes propósitos:

- Ajuste de velocidad del generador.

- Cierre del interruptor del generador.

Actualmente, los relés de sincronización automática cuentan con un algoritmo para la regulación de la frecuencia del generador entrante reduciendo el estrés a los generadores. Además, está dotado de ajustes accesibles al usuario, los más comunes son:

Diferencia de potencial máxima permitida para poder introducir el generador entrante al sistema, este valor es importante puesto que indica al sistema el monto de la potencia reactiva que éste va a soportar. El relé de sincronización automática verifica el voltaje del generador por medio de una comunicación digital.

La diferencia de frecuencia del generador entrante debe estar levemente sobre la frecuencia de la barra común, esto asegura una operación suave, también, asegura que el generador entrante actúe como generador y no como carga de la red en el momento de cerrar el interruptor.

La apertura se refiere al margen de ángulos en los cuales se puede cerrar el interruptor sin riesgo de que se produzca un choque con la barra, la apertura está claramente relacionada con la diferencia de frecuencia respecto de la barra infinita y el tiempo de cierre del interruptor.

Si quieres saber cómo implementar un generador de emergencia en sincronía de manera adecuada contáctanos, en la AMENEER contamos con asociados expertos que pueden ayudarte.

Artículo obtenido de: https://www.kin.energy/blogs/post/importancia-de-los-generadores-de-emergencia-en-sincron%C3%ADa-parte-3

Importancia de los generadores de emergencia en sincronía

Wed, 10 May 2023 15:47:16 -0600

Cuando se tiene un sistema eléctrico que alimenta cargas eléctricas críticas, como es en el caso de un hospital, data center o una planta de operaciones-manufactura, es importante y necesario diseñar un sistema eléctrico que cuente con energía de respaldo de manera independiente a la red eléctrica de la empresa suministradora y/u otra acometida; es importante que provenga desde otra red de distribución para garantizar un servicio continuo que nos permita seguir alimentando dichas cargas críticas.

Un punto importante para asegurar la continuidad en el suministro de energía eléctrica es que este sistema de respaldo cuente con generadores de emergencia, normalmente, se considera un solo generador para respaldar el sistema eléctrico.

Para el caso de sistemas eléctricos con cargas críticas se recomienda que los sistemas de emergencia consideren varios generadores sincronizados que permitan respaldar el sistema eléctrico que alimenta estas cargas.

Si se utiliza un solo generador y por alguna razón éste llegará a fallar se perdería totalmente el respaldo de energía eléctrica y lo mismo sucedería cuando el generador requiriera de algún mantenimiento preventivo. En cambio, sí el sistema eléctrico cuenta con varios generadores, se incrementa la confiabilidad ya que, si en algún momento se requiere respaldar por medio de los generadores de emergencia el suministro eléctrico y se llegara a presentar alguna falla en cualquiera de los generadores, no habría pérdida total de potencia en la carga.

Una de las ventajas de tener generadores que operan en sincronía es que permite que alguno de estos pueda quedar fuera de sincronía y del sistema para realizar el mantenimiento preventivo. Para contar con estas condiciones es necesario realizar la sincronización de los generadores eléctricos.

La sincronización de generadores eléctricos en paralelo consiste en poner en las mismas condiciones los parámetros de los generadores eléctricos a sincronizar. Una mala sincronización puede ocasionar fallas en los motores, así como algún daño en los equipos del sistema eléctrico.

Condiciones necesarias para sincronizar generadores

Los valores de nivel de tensión de los dos generadores deben ser de la misma magnitud.

Onda senoidal de tensión de tensión de C.A

Los dos generadores en paralelo deben tener la misma secuencia de fase.

Diagrama fasorial de secuencia de fases.

Los ángulos de fase deben ser similares.
La frecuencia de ambos generadores se debe de encontrar en el mismo valor.

Un punto importante para asegurar la continuidad en el suministro de energía eléctrica es contar con un sistema de respaldo por medio de generadores de emergencia. Así mismo, se hizo la recomendación de que este sistema opere mediante generadores eléctricos en sincronía.

Pero ¿cómo operan estos generadores y por qué es importante realizar una adecuada sincronización de ellos?

Cuando se tienen dos generadores en paralelo la potencia activa y la potencia reactiva del sistema es la suma de los aportes de cada uno de los generadores; cuando ocurre una variación de velocidad en cualquiera de estos y se tienen cambios en la frecuencia de ellos, provoca que un generador suministre más potencia activa que el otro.

Al incrementar la corriente de campo de alguno de los generadores, se incrementa el voltaje interno de éste, es decir, aumenta el voltaje en las terminales y el aumento en el suministro de potencia reactiva, mientras disminuye la potencia reactiva suministrada por el otro generador.

Para poder lograr un adecuado funcionamiento de estos sistemas es de vital importancia llevar a cabo una sincronización adecuada, ya que las repercusiones de no hacerlo pueden incluir:

Efecto ángulo de fase

Un excesivo ángulo de fase puede causar un agudo golpe en las máquinas cuando el interruptor opera en estas condiciones y en algunos casos puede ser causa de estrés o desbalance de los motores. Cada ciclo de sincronización en estas condiciones puede acumular fatiga al motor reduciendo su vida útil de manera considerable; la suma de todas las fatigas individuales da como resultado la fatiga total del motor. Es importante recordar que la relación entre la sobrecarga mecánica y la fatiga no es lineal, es decir, un pequeño aumento de la sobrecarga redunda en un aumento considerable de la fatiga.

Efecto de una excesiva frecuencia

Los accidentes de operación que ocurren con frecuencia son la inversión de fases; puede ocurrir que el relé de sincronización automática cierre un interruptor cuando la diferencia de fase es la indicada, pero puesto que el tiempo de cierre del interruptor es constante, este puede cerrar fuera del ángulo indicado. Hay que recordar que la energía cinética del generador depende de la velocidad de giro, por lo tanto, en el momento de entrar a la barra común ocurrirá un intercambio de energía considerable, puesto que se obliga al generador a mantenerse en la frecuencia del otro, reduciendo la vida útil del generador que entra. También, es probable que la frecuencia de oscilación de la excitación coincida con la frecuencia natural de resonancia del cigüeñal del generador, un error de frecuencia puede ser causa de disturbios en un sistema de potencia, si la oscilación excede los límites de estabilidad puede ocasionar daño a otros equipos.

Efecto de un elevado voltaje de generador

Al momento que opera el interruptor es posible que alguna diferencia de voltaje provoque flujos de reactiva entre los generadores. Si el generador entrante tiene un elevado potencial mayor al del sistema, el generador suple de potencia real. Si bien es cierto que diferencias de potencial de hasta un 20% no afectan de forma significativa la sincronización de un generador a una barra común, sí es posible que el flujo de reactiva del generador pueda dañar el estator por sobrecalentamiento.

Si quieres conocer los métodos para realizar la sincronización de un generador eléctrico ¡no te pierdas la segunda parte de este artículo! Además, recuerda que en la AMENEER podemos asesorarte en temas de eficiencia energética, ¡contáctanos !

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