Prueba de potencia inversa del generador del buque: análisis exhaustivo, determinación de fallos y práctica operativa
I. Introducción a la potencia inversa de los generadores
Cuando un generador funciona en paralelo con otras unidades, debido a alguna causa especial, es posible que el generador pase a funcionar como motor y absorba potencia activa de la red eléctrica (lo que se denomina «potencia inversa»). Cuando un generador se encuentra en estado de potencia inversa, no solo no contribuye a compartir la carga de la red eléctrica, sino que, por el contrario, aumenta la carga de la misma; por lo tanto, deben adoptarse medidas de protección para desconectar de la red eléctrica al generador que funciona en potencia inversa. La protección contra la potencia inversa del generador es una medida de protección para los generadores que funcionan en paralelo.
Cuando un generador se conecta en paralelo por primera vez, debido a las diferencias de frecuencia y de ángulo de fase, durante el proceso de sincronización se produce una potencia inversa en el generador que se va a conectar en paralelo; sin embargo, siempre que dichas diferencias se encuentren dentro de los límites permitidos, se admite una potencia inversa de corta duración. La protección contra la potencia inversa debe contar con un límite de tiempo determinado, a fin de evitar las breves sacudidas de potencia inversa que se producen durante el proceso de sincronización.
? Disposiciones obligatorias de las «Normas de clasificación de buques marítimos de acero»
La norma establece claramente que los generadores de corriente alterna que funcionan en paralelo deben estar provistos de un retardo. 3-10 s Protección contra potencia inversa. El valor de la potencia inversa puede ajustarse en función del tipo de motor, de la siguiente manera:
8% ～ 15% Potencia nominal del generador
2% ～ 8% Potencia nominal del generador
II. Análisis de las causas de los fallos por potencia inversa en los generadores de los buques
Las averías por potencia inversa en los generadores de los buques se deben principalmente a las cuatro situaciones fundamentales siguientes:
(1) Falta de potencia del motor diésel o parada del motor
Casos principales:Interrupción o inestabilidad en el suministro de combustible (avería de la bomba de combustible, filtro de combustible obstruido); averías mecánicas del motor diésel (como fallo del turbocompresor o suministro insuficiente de aire a los cilindros); anomalías en el regulador de velocidad, lo que provoca un suministro insuficiente de combustible e impide que el generador mantenga la potencia de salida.
Medidas de prevención:Revisar periódicamente el sistema de combustible, limpiar el filtro de combustible y garantizar un suministro estable de combustible; supervisar los parámetros de funcionamiento del motor diésel para detectar a tiempo cualquier anomalía; calibrar periódicamente el regulador de revoluciones para garantizar un control adecuado del suministro de combustible.
(II) Fallos en la conexión a la red de los generadores
Posibles causas:No se ha realizado una sincronización correcta antes de la conexión a la red (por ejemplo, desajuste de tensión, frecuencia o fase); la distribución de la carga es desigual, lo que provoca que un generador tenga una carga demasiado baja o incluso que se produzca un retorno de potencia; el valor de ajuste del relé de potencia inversa es demasiado alto, por lo que no se ha producido la desconexión a tiempo.
Medidas de prevención:Realizar la conexión a la red respetando estrictamente los requisitos de sincronización en cuanto a tensión, frecuencia y secuencia de fases; establecer los valores adecuados de protección contra potencia inversa (normalmente entre 2% y 5% de la potencia nominal); supervisar la distribución de la carga para garantizar que varios generadores la asuman de forma razonable.
(3) Fallo del regulador de velocidad o del AVR
Posibles causas:Avería del regulador de velocidad: el motor diésel no puede mantener el régimen normal y la potencia disminuye; anomalía en el AVR: la tensión del generador desciende y no puede suministrar suficiente potencia activa; los cambios en la carga son demasiado rápidos y el regulador de velocidad y el AVR no responden a tiempo, lo que provoca que el generador entre en estado de potencia inversa.
Medidas de prevención:Comprobar periódicamente el estado de funcionamiento del regulador de velocidad y del AVR, y realizar su calibración; supervisar la potencia de salida del generador y, en caso de detectar anomalías en la potencia, realizar los ajustes oportunos.
(iv) Ajuste incorrecto o fallo del relé de potencia inversa
Posibles causas:El valor de ajuste del relé era demasiado alto, lo que provocó que la situación de potencia inversa se prolongara demasiado tiempo y no se produjera la desconexión a tiempo; el relé estaba averiado o presentaba un fallo de cableado, por lo que no se pudo desconectar correctamente el generador cuando se produjo la avería por potencia inversa.
Medidas de prevención:Establecer unos valores razonables para la protección contra potencia inversa; comprobar periódicamente los contactos, las bobinas y el tiempo de respuesta de los relés para garantizar su fiabilidad; realizar pruebas de protección contra potencia inversa para verificar que los relés funcionan correctamente.
III. Detección de fallos por potencia inversa en los generadores de los buques
(1) Evaluación preliminar
Las desconexiones por protección contra potencia inversa del generador se producen principalmente durante las operaciones de conexión en paralelo; además, también pueden producirse en casos como un control inadecuado del momento de la conexión, un ajuste erróneo de la dirección de regulación en la distribución de la carga durante el funcionamiento en paralelo, o el fallo del regulador de velocidad de uno de los motores diésel o una interrupción del suministro de combustible durante la conexión en paralelo.
(II) Proceso detallado de evaluación
Localización exhaustiva de fallos a través de las cinco dimensiones fundamentales siguientes:
En condiciones normales: la potencia activa P del generador debe ser siempre un valor positivo, es decir, el generador suministra energía a la carga. Estado de potencia inversa: si P pasa a ser un valor negativo, significa que el generador ya no suministra potencia, sino que la absorbe de la red eléctrica.
Durante el funcionamiento normal, el régimen de rotación es estable y el ruido es uniforme. Al entrar en estado de potencia inversa, el generador se convierte en motor eléctrico y el motor diésel es impulsado por la barra colectora, lo que provoca un aumento o una fluctuación del régimen de rotación. Si se oye un rugido anómalo o un ruido de aceleración brusca, es posible que el motor diésel haya entrado en estado de potencia inversa y esté siendo impulsado a acelerar.
Durante el funcionamiento normal en red, el generador suministra potencia reactiva para mantener la estabilidad de la tensión. Cuando se produce una falla de potencia inversa, la potencia reactiva puede descender bruscamente o incluso invertirse.
Compruebe el indicador luminoso del relé. En cuanto se detecte un retorno de potencia activa desde el barramento y este se mantenga durante un tiempo superior al valor establecido (normalmente entre 3 y 10 s), el relé se activará y desconectará la unidad defectuosa.
Normalmente, la carga debe distribuirse de forma equilibrada. Si la carga de un generador disminuye progresivamente o incluso se produce un retorno de potencia, esto indica que la distribución de la carga es anómala. Esto puede deberse a un fallo del AVR, del regulador de velocidad o del control de conexión a la red.
IV. Comprobación del correcto funcionamiento del relé de potencia inversa
(I) Prueba en una sola máquina (método de verificación de potencia en sentido directo)
La protección contra potencia inversa del alternador se lleva a cabo mediante un relé de potencia inversa, cuyo valor de ajuste suele situarse entre el 8% y el 15% de la potencia nominal (en motores diésel), y que se activa con un retardo de entre 3 y 10 s.
(II) Prueba en paralelo (método de reducción manual del combustible – recomendado)
Cuando los grupos electrógenos funcionan en paralelo, el método que más se aproxima a una situación real es el de reducir manualmente el suministro de combustible al motor diésel para generar potencia inversa.
- Paso 1:Poner en marcha la conexión a la red, comprobar que funciona correctamente y observar la potencia activa P (kW).
- Paso 2:Reduzca gradualmente el caudal de combustible del motor diésel (ajustando la palanca de regulación de combustible o reduciendo el valor de consigna del regulador de velocidad).
- Paso 3:Obsérvese cómo P va disminuyendo gradualmente hasta convertirse en un valor negativo.
- Paso 4:Comprueba si el relé de potencia inversa se dispara en un plazo de 3 a 10 s.
- Paso 5:Reinicie el relé y compruebe si se ha restablecido el funcionamiento normal.
