Proteção de Alternadores: Estratégias Compreensivas contra Faltas

Proteção de Alternadores

Como discutido em artigos anteriores sobre proteção de transformadores e linhas de transmissão, os modernos sistemas de energia elétrica consistem em várias partes: alternadores, transformadores, barramentos de estação, linhas de transmissão e outros equipamentos. Tornou-se necessário proteger cada parte do sistema contra faltas que podem ocorrer a qualquer momento. É muito proveitoso usar relés de proteção para comportamento impróprio do sistema, detectados facilmente por relés sensíveis. As faltas mais graves nos alternadores que exigem atenção imediata são as faltas nos enrolamentos do estator. O sistema básico para proteção de alternadores é o esquema de relé diferencial, pois a natureza diferencial da medição torna o sistema muito mais sensível e confiável que outros sistemas de proteção.

As unidades geradoras, especialmente as maiores, são poucas em número mas altas em custo individual e em relação a outros equipamentos. Portanto, é desejável manter todos estes equipamentos seguros e protegidos contra faltas danosas. Vamos discutir algumas faltas que podem ocorrer nos alternadores.

Falha do Motor Primário:

Quando a entrada do motor primário falha, o alternador funciona como motor síncrono e consome corrente da rede. Esta condição é chamada de "funcionamento invertido".

Falha de Campo:

As chances de falha de campo são indubitavelmente raras. Mas se ocorre, não danifica o alternador. Se o alternador opera sem excitação de campo, o alternador defeituoso pode ser separado manualmente, não havendo sistema automático de separação.

Sobrecorrente:

Este tipo de falta ocorre principalmente devido a ruptura parcial do isolamento do enrolamento ou sobrecarga no sistema de alimentação. Às vezes, proteção por sobrecorrente para alternadores é desnecessária pelos seguintes motivos.

1) Nos dias atuais, enrolamentos de alternadores têm alta impedância, suportando curto-circuito completo em seus terminais por tempo suficiente e então podem ser separados manualmente.

2) A desvantagem de usar relé de sobrecarga para proteção de alternadores é que tal proteção pode desconectar os alternadores das barras em problemas momentâneos externos, perturbando a continuidade do fornecimento aos consumidores.

Sobrevelocidade:

A causa principal de sobrevelocidade é perda súbita de grande quantidade de carga desconectada de um alternador. Para isso, um dispositivo centrífugo mecânico é montado no eixo de acionamento para disparar a válvula principal do motor primário quando ocorre sobrevelocidade perigosa.

Sobretensão:

O sistema de excitação de campo é muito bem projetado atualmente para não fornecer sobretensão, mas esta pode ocorrer devido a sobrevelocidade do motor primário. A sobrevelocidade do alternador deve-se a perda súbita de grande carga. Se algum sistema mecânico for instalado no eixo móvel do alternador, pode ser controlado facilmente.

Carga Desequilibrada:

Carga desequilibrada significa correntes de fase diferentes no alternador. A condição de correntes diferentes ocorre devido a falta à terra ou entre fases. Se permitida persistir, pode queimar os enrolamentos ou danificar fixações mecânicas.