Un generador (grupo electrógeno, cogeneración, turbina) es una máquina cara que se puede dañar de formas que no se parecen a las de un motor: se puede motorizar (convertirse en motor), perder la excitación y salirse de sincronismo, sobrecalentar el rotor por desequilibrios o quemar el estátor por una falta a tierra. Y, si está conectado a la red, además debe desconectarse en cuanto la red falle. Cada riesgo tiene su función de protección.
Protecciones del propio generador
Potencia inversa (32)
Si el motor primario (diésel, turbina) deja de aportar potencia pero el generador sigue conectado a la red, la red lo hace funcionar como motor: toma potencia activa de ella. El generador gira, pero puede dañar la máquina primaria (turbina de vapor sin vapor, motor diésel arrastrado). La protección 32 detecta el sentido inverso de la potencia y desconecta, con retardo para evitar disparos en oscilaciones.
La potencia inversa que «tira» de la máquina es pequeña en turbinas y mayor en motores diésel (un porcentaje apreciable de su nominal), de modo que el ajuste depende de la máquina y se toma del fabricante.
Pérdida de excitación (40)
Si el sistema de excitación falla, el generador pierde el campo magnético y deja de estar sincronizado: absorbe reactiva de la red (a veces mucha) y puede sobrecalentar el estátor y las puntas del rotor. La protección 40 lo ve como una impedancia que entra en una zona característica en el plano R-X, o como absorción de reactiva por encima de un umbral.
Corrientes inversas (46)
Un desequilibrio de la red o una falta asimétrica crea una corriente de secuencia inversa que induce corrientes de doble frecuencia en el rotor y lo calienta con rapidez. El generador aguanta un valor limitado de I₂²·t (constante K del fabricante); la función 46 integra esa magnitud y dispara cuando se agota.
Sobreintensidad con control de tensión (51V)
En un generador, una falta cercana hace caer la tensión y la corriente de falta decae con el tiempo (la reacción del inducido reduce el flujo), por lo que puede ser inferior a la nominal y escapar a una protección de sobreintensidad normal. La función 51V reduce su ajuste (o lo basa en la tensión) cuando esta cae, para que sea sensible a faltas lejanas pero no dispare con sobrecargas con tensión normal.
Falta a tierra del estátor (64G / 59N)
Los generadores se suelen conectar a tierra a través de una resistencia que limita la corriente de falta a decenas de amperios, para no destrozar el núcleo. Para detectar la falta se mide la tensión homopolar en el neutro (59N) o la corriente (51N); los devanados cercanos al neutro (el 5–10 % finales) requieren esquemas especiales (inyección de tercer armónico o subarmónica, 64S).
Otras
- Sobretensión (59) y sobreflujo (24): sobretensión por pérdida de carga o fallo del regulador.
- Sobrecarga (49): imagen térmica del estátor.
- Diferencial (87G): en generadores de potencia media y alta, protege contra faltas entre fases en el devanado.
- Sobreintensidad de respaldo (51): protección de reserva para faltas en la red.