Las centrales eléctricas suelen utilizar generadores como fuentes de alimentación de respaldo para hacer frente a cortes de energía en la red, fallos en los equipos de suministro eléctrico y mantenimiento de equipos. Cuando se produce un corte de energía, el generador debe arrancar automáticamente en pocos segundos para suministrar energía al armario de distribución y a los equipos eléctricos, y luego desconectar el interruptor principal conectado a la red. Cuando se restablece el suministro eléctrico de la red, para que la transición se realice sin provocar un corte de energía durante el proceso, el generador debe operar en paralelo con la red y, tras una conexión exitosa, desconectarse inmediatamente de ella. La operación en paralelo es fundamental. Una conexión en paralelo no síncrona del generador generará una gran corriente de impacto, lo que no solo pone en peligro la seguridad del propio generador, sino que también provoca fluctuaciones en la red y altera su estabilidad. Por lo tanto, es necesario que los dispositivos de control y protección sean completos y fiables.
1. Sistema de operación en paralelo
Para que el generador pueda funcionar en paralelo, deben cumplirse las siguientes condiciones:
① La secuencia de fases de la alimentación generada por el generador es la misma que la de la barra colectora de la red. De lo contrario, el generador no solo no podrá sincronizarse, sino que también se generará una gran corriente oscilante, lo que provocará que el devanado del generador soporte una fuerza eléctrica excesiva, causando deformación de la bobina y cortocircuito en el aislamiento.
② El valor efectivo del voltaje del generador es igual o cercano al de la barra colectora de la red (diferencia de voltaje < 10), de lo contrario, debido a la diferencia de potencial, se producirá una circulación de corriente reactiva interna, generando una gran fuerza de impacto electromagnético.
③ La frecuencia del generador debe ser básicamente igual a la frecuencia de la fuente de alimentación del sistema eléctrico (la diferencia de frecuencia no puede exceder de 0,5 a 1 Hz); de lo contrario, debido al componente activo de la corriente de oscilación y la tensión de oscilación en el eje del generador, se producirá una vibración mecánica que dañará el generador y afectará la estabilidad de la red.
④ La fase de voltaje del generador es igual a la del voltaje del sistema eléctrico (diferencia de fase < 10°), de lo contrario, habrá un impacto de corriente reactiva y activa, lo que provocará que el generador se queme.
⑤ Las formas de onda son las mismas, y tanto el generador como la red son formas de onda sinusoidales.
Cuando el generador opera en paralelo con la red eléctrica, dado que la capacidad de la red es mucho mayor que la del generador, las variaciones en el estado de funcionamiento del generador no afectan la tensión ni la frecuencia de la red. Por lo tanto, cuando el generador se conecta a la red, se puede considerar que la tensión y la frecuencia de la red son constantes. El generador que se va a conectar se ajusta en términos de tensión de salida aumentando o disminuyendo la corriente de excitación, y la velocidad del motor de la turbina de gas se ajusta para ajustar la frecuencia. La velocidad instantánea se ajusta para compensar la diferencia de fase, y en el momento en que se cumplen básicamente las condiciones de paralelismo, se cierra el interruptor principal del generador para integrarlo al sistema. Este es el proceso de operación en paralelo del generador.
Para determinar visualmente si se cumplen las condiciones de paralelismo, la pantalla del generador está equipada con un medidor de diferencia de voltaje, dos conjuntos de luces indicadoras y un medidor para inspección y monitoreo. Al mismo tiempo, también se proporciona un dispositivo automático de paralelismo síncrono. Mediante el medidor de diferencia de voltaje, se puede medir la diferencia de voltaje entre el voltaje de los terminales del generador que se va a conectar y la barra colectora de la red; a través de los estados oscuros y brillantes de las luces indicadoras, se puede verificar la frecuencia y la secuencia de fase del generador y la barra colectora de la red; cuando la frecuencia del generador que se va a conectar es mayor que la frecuencia de operación de la red, la aguja del medidor gira rápidamente en el sentido de las agujas del reloj; por el contrario, gira en sentido contrario a las agujas del reloj. Cuanto mayor sea la diferencia de voltaje, más rápido girará la aguja del medidor, y cuando la diferencia de voltaje disminuya, la aguja girará más lentamente. Cuando la diferencia de voltaje entre ambos lados se reduce hasta cierto punto, la posición del puntero y el ángulo entre los puntos representan la diferencia de fase entre los voltajes de ambos lados. Cuando los instrumentos mencionados indican que se cumplen las condiciones de paralelismo, se puede realizar una operación síncrona manual en paralelo.
2. Sistema de protección contra roturas
Para garantizar el funcionamiento fiable y estable de la unidad de generación de energía tras su conexión a la red, esta unidad está equipada con un dispositivo de protección completo y seguro. En caso de que la unidad presente alguna de las siguientes fallas, se desconectará automáticamente de la red y se apagará.
① Fallo por sobrecarga: Si la potencia de salida de la unidad generadora supera el 10 % de la potencia nominal durante el funcionamiento, el generador se dañará fácilmente debido a la sobrecarga. Se han instalado sensores de carga en el sitio. Cuando hay una sobrecarga severa, se apagará automáticamente. ② Fallo por exceso de velocidad: Si el grupo electrógeno funciona a una velocidad que excede la velocidad nominal, provocará que la frecuencia de la red eléctrica difiera de la frecuencia de la red. Por lo tanto, se diseñó un relé de velocidad. Cuando la velocidad de funcionamiento del generador es mayor que el doble de la velocidad nominal, se considera un fallo y el generador se apagará automáticamente.
③ Fallo de presión de aceite: El funcionamiento normal del sistema de lubricación del grupo electrógeno se refleja en su presión de aceite. Si la presión de aceite es anormal, se puede considerar que el grupo electrógeno se encuentra en un estado de funcionamiento anómalo. En casos graves, el relé puede apagar automáticamente el generador.
④ Fallos en la temperatura y el nivel del agua: El agua que circula dentro del generador se utiliza para su refrigeración. Si no hay agua, hay poca o la temperatura del agua es excesiva, esto indica que el sistema de refrigeración no funciona correctamente y el generador podría dañarse. Ahora, se han instalado sensores de temperatura y nivel de agua que apagan automáticamente el generador en caso de anomalías.
⑤ Fallo de la batería: La batería se utiliza para proporcionar autoexcitación al estator del grupo electrógeno. La calidad del sistema de excitación afecta directamente la calidad de funcionamiento del grupo electrógeno. Por lo tanto, se diseñó un relé de tensión de la batería. Cuando este falla, el grupo electrógeno se apaga automáticamente.
⑥ Fallo en la dirección de alimentación: Cuando el grupo electrógeno funciona con normalidad, suministra energía eléctrica a la red. Cuando no funciona con normalidad, la red suministra energía al grupo electrógeno. En este caso, el grupo electrógeno se convierte en un motor eléctrico y consume energía eléctrica. Por lo tanto, se diseñó un relé de dirección de alimentación para que el grupo electrógeno solo suministre energía a la red. Si la dirección se invierte, se desconectará de la red y se apagará automáticamente.
⑦ Dispositivo de parada de emergencia: Cuando el grupo electrógeno se encuentra en una situación de emergencia, se puede presionar el botón de parada de emergencia para desconectar instantáneamente el grupo electrógeno de la red y detener su funcionamiento.
III. Sistema de excitación del generador y circuito secundario
3.1 Sistema de excitación
El sistema de excitación es un componente fundamental del generador síncrono de CA. La calidad del sistema de excitación afecta directamente al funcionamiento del generador. El generador síncrono instalado en la central eléctrica de Chaozhou Datang es un generador autoexcitado, de tensión constante y sin escobillas, equipado con un sistema de excitación compuesto. La potencia de excitación del generador se obtiene de sus componentes internos. Este sistema de excitación compuesto presenta un buen rendimiento dinámico. Ante cargas o descargas repentinas de la carga nominal, el transitorio de tensión es pequeño, el proceso transitorio es pequeño, la capacidad de sobrecarga puede alcanzar 2,5 veces la corriente nominal y puede soportar 3 veces el valor nominal de la corriente de cortocircuito. Bajo la acción del regulador AVR, puede lograr una alta tasa de regulación de tensión en estado estacionario y otras ventajas destacadas.
3.2 Circuito secundario
El circuito secundario del generador está compuesto por diferentes circuitos básicos funcionales, que incluyen principalmente el circuito de regulación de voltaje del generador, el circuito de regulación de velocidad del generador, el circuito de control síncrono automático en paralelo, el circuito de control de paralelismo automático, paralelismo manual y desconexión, el circuito de medición, el circuito de control de equipos auxiliares del generador, el circuito de limitación de potencia de salida del generador, el circuito de control de potencia inversa, el circuito de alimentación y carga de CC de 24 V, el circuito de arranque y parada del motor y el circuito de protección de relés.
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Fecha de publicación: 9 de febrero de 2026