GE IS200EDEXG1A Steuerplatine für Erregerentregung

Das IS200EDEXG1A ist eine Erreger-Entregungssteuerplatine, die von General Electric (GE) für sein EX2100™-Erregungssteuersystem entwickelt wurde. Bei dieser Platine handelt es sich um die Version innerhalb der EDEX-Serie, die speziell für SCR-Abregungsanwendungen verwendet wird und als Kernsteuerplatine im Abregungsmodul dient. Die Hauptfunktion des IS200EDEXG1A besteht darin, während einer Notabschaltung, wenn der Feldschalter oder das Schütz öffnet, gespeicherte Energie schnell aus dem Generatorfeld zu entfernen und so ein sicheres Abschalten der Einheit zu gewährleisten.

Im EX2100-System initiiert die EMIO-Karte den Entregungsbefehl über die EXTB-Karte. Die EXTB-Platine öffnet das 41-Gleichstrom-Schütz (MDA/MDB) oder den Leistungsschalter und überträgt dann das Entregungssignal von den Hilfskontakten an den SCR-Zündkreis auf der EDEX-Platine. Die EDEXG1A-Platine bietet SCR-Zündung, Leitungserkennungsrückmeldung und Spannungshaltefunktion und gewährleistet so eine zuverlässige Entregung auch im Falle eines vollständigen Systemstromausfalls.

Die IS200EDEXG1A-Platine umfasst einen SCR-Zündschaltkreis, einen selbstzündenden Schaltkreis (bestehend aus einem Break-Over-Diodennetzwerk), Hall-Effekt-Stromsensoren, einen Spannungshalteschaltkreis, mehrere Schnittstellenanschlüsse (J1, J2, J8, DEPL, EPL1, EPL2), Stab-on-Anschlüsse (zur Einstellung der Anodenspannung) und Konfigurationsbrücken (JP1–JP6). Das Platinendesign entspricht Industriestandards und eignet sich für kritische Schutzanwendungen in Kraftwerkserregungssystemen.

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II. Hauptfunktionen

Zu den Hauptfunktionen des IS200EDEXG1A gehören unter anderem die folgenden:

1. SCR-Zündung

Die IS200EDEXG1A-Karte empfängt zwei Zündbefehle (von den M1- und M2-Controllern) über die EXTB-Karte, eingegeben über den J8-Anschluss. Beim Empfang des Befehls erzeugt die Zündschaltung ein hochfrequentes Rechteckwellensignal, das über den DEPL-Anschluss mit dem SCR-Gate verbunden wird und dieses leitet. Der Zündkreis ist redundant ausgelegt, um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

2. Selbstfeuerschutz

Bei Ausfall oder Verzögerung des Hauptzündkreises übernimmt der Selbstzündkreis auf der EDEXG1A-Platine die Zündaufgabe. Dieser Schaltkreis besteht aus einem Break-Over-Diode-Netzwerk (BOD), das von der SCR-Anodenspannung gesteuert und mit dem SCR-Gate verbunden wird. Wenn die Anodenspannung die Durchbruchspannung des BOD überschreitet, leitet der BOD und zündet den SCR. Diese Konstruktion gewährleistet eine zuverlässige Entregung auch bei Ausfall des Hauptzündkreises.

3. Spannungsüberbrückung

Die IS200EDEXG1A-Karte verfügt über eine Spannungshalteschaltung, die positive 24-V-Gleichstrom- und negative 24-V-Gleichstromspannungen auch bei einem vollständigen Stromausfall des Systems aufrechterhält und so sicherstellt, dass der Thyristor gezündet werden kann. Dieser Schaltkreis liefert auch Spannung zur Benetzung der externen Abregungskontakte und stellt so sicher, dass der Abregungsbefehl auch nach einem Stromausfall wirksam bleibt.

4. Leitungserkennung

Die IS200EDEXG1A-Karte verwendet Hall-Effekt-Sensoren, um den Strom im Feldstromkreis zu erkennen. Ein mechanischer Ring (Flusskonzentrator) koppelt den magnetischen Fluss an die Sensoren am oberen Rand der Platine. Zwei Sensorkreise (1 und 2) können einen bidirektionalen Stromfluss erkennen. Die erkannten Stromsignale werden an die EXTB-Karte und dann an das Steuerungssystem gesendet. Zwei rote LEDs zeigen den Status jedes Strommesskreises an und leuchten auf, wenn Strom erkannt wird.

5. Multi-Board-Parallelkonfiguration

Für Hochstromanwendungen sind mehrere Entregungs-SCRs erforderlich. Jeder SCR wird von einer EDEX-Karte gesteuert, die in einer Master-Follower-Anordnung konfiguriert ist. Die Strom- und Masseanschlüsse J1, J2 des Master-Boards sind über EPL-Kabel mit den Follower-Boards verbunden. Follower haben keine Verbindungen zu J1 und J2. Die Jumper JP1 und JP2 konfigurieren die EDEX-Karte als Master oder Follower.

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III. Systemanwendungen

1. Anwendung im Excitation Control System EX2100

Die IS200EDEXG1A ist die Kernplatine des Entregungsmoduls im EX2100-Erregungssteuerungssystem. Zu seinen Rollen innerhalb des Systems gehören:

• Notabregung: Zündet den SCR während einer Notabschaltung schnell an, um die im Generatorfeld gespeicherte Energie in den Abregungswiderstand zu entladen und so den Generator und das Erregersystem zu schützen.

• Redundante Zündung: Empfängt redundante Zündbefehle von den M1- und M2-Controllern und gewährleistet so eine zuverlässige Entregung, selbst wenn ein Controller ausfällt.

• Selbstauslösendes Backup: Enthält ein integriertes Break-Over-Diodennetzwerk, das den SCR automatisch zündet, wenn der Hauptzündkreis ausfällt, und so eine letzte Schutzebene bietet.

• Stromüberwachung: Überwacht kontinuierlich den Entregungsstrom mithilfe von Hall-Effekt-Sensoren und gibt den Status zur Diagnose und Aufzeichnung an das Steuersystem zurück.

• Überbrückung bei Stromausfall: Enthält eine integrierte Spannungshalteschaltung, um sicherzustellen, dass die Entregung auch bei einem vollständigen Systemstromausfall abgeschlossen werden kann.

2. Typische Anwendungsszenarien

• Notabschaltschutz für Synchrongenerator-Erregersysteme

• Entregungskreise für Dampfturbinengeneratoren

• Entregungskreise für Wasserturbinengeneratoren

• Schutz für Gasturbinen-Erregersysteme

• Multi-SCR-Parallelabregung in Hochstrom-Erregersystemen

  
  

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IV. Detaillierte Schnittstellenbeschreibung

1. Stromanschlüsse J1 und J2

J1 und J2 sind 4-polige Verriegelungsanschlüsse für den ±24-V-DC-Stromeingang:

2. Entregungssignalanschluss J8

J8 ist ein 6-poliger Verriegelungsstecker zum Anschluss an die EXTB-Platine:

3. SCR-Zündanschluss DEPL

DEPL ist ein 2-poliger Verriegelungsstecker für den Anschluss an das SCR-Gate:

4. Master-Follower-Verbindungsanschlüsse EPL1 und EPL2

EPL1 verbindet das Master-Board mit dem ersten Follower-Board. EPL2 wird für Daisy-Chain-Verbindungen zwischen Follower-Boards verwendet. Bei beiden handelt es sich um 25-polige D-Typ-Stecker mit identischer Pinbelegung:

5. Stabklemmen zur Einstellung der Anodenspannung

Die IS200EDEXG1A-Platine verfügt über eine Reihe von Steckklemmen (E1A-E12), die zum Einstellen der Zündspannung der SCR-Anode über Drahtbrücken verwendet werden. Spezifische Einstellungen werden in Abschnitt VI unten detailliert beschrieben.

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V. Konfiguration und Einrichtung

1. Einstellung der Anodenspannung

Abhängig von den Spezifikationen des verwendeten SCR müssen Drahtbrücken an die entsprechenden Stichklemmen angeschlossen werden, um die richtigen Kippdioden und Strombegrenzungswiderstände auszuwählen, die der erforderlichen Anodenzündspannung entsprechen. Die folgende Tabelle listet die Jumper-Verbindungen für verschiedene Spannungsebenen auf (gilt für 53-mm-SCR-Zellen):

Wichtige Warnung: Wenn die Kippspannung einer Break-Over-Diode überschritten wird und der BOD nicht mit dem Gate des SCR verbunden ist, wird die EDEX-Platine zerstört. Bevor Sie versuchen, den SCR durch Überschreiten der Kippspannung des BOD zu zünden, stellen Sie sicher, dass der Zündsteuerkreis den SCR zündet.

2. Master/Follower-Konfiguration

Die Jumper JP1 und JP2 konfigurieren die EDEX-Karte als Master oder Follower:

Hinweis: JP3-JP6 sind immer verbunden und erfordern keine Konfiguration.

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VI. Installation und Austausch

1. Montageort

Die IS200EDEXG1A-Platine ist im Abregungsmodul im Exciter-Hilfsschrank EX2100 montiert. Die Befestigung erfolgt über Snap-Top-Befestigungen an einer Zwischenmontageplatte. Über den Hall-Effekt-Sensoren ist ein abnehmbarer Flusskonzentratorring installiert.

2. Austauschverfahren

Sicherheitswarnungen:

• WARNUNG: Um einen Stromschlag zu vermeiden, schalten Sie den Erreger aus und befolgen Sie die vollständigen Abschaltverfahren, die im EX2100-Installations- und Inbetriebnahmehandbuch (GEH-6631) beschrieben sind. Halten Sie sich an alle örtlichen Lock-out/Tag-out-Praktiken. Warten Sie, bis sich die Kondensatoren entladen haben.

• VORSICHT: Um Komponentenschäden durch statische Elektrizität zu vermeiden, behandeln Sie alle Platinen mit elektrostatisch empfindlichen Handhabungstechniken. Tragen Sie ein Erdungsarmband und lagern Sie die Platinen in antistatischen Beuteln.

Austauschschritte:

1. Überprüfen Sie, ob die Stromversorgung ausgeschaltet ist: Bevor Sie die Tür des Zusatzschranks öffnen, testen Sie die Stromkreise, um sicherzustellen, dass die Stromversorgung ausgeschaltet ist.

2. Kabel beschriften: Stellen Sie sicher, dass alle Kabel korrekt beschriftet sind, damit sie leicht wieder angeschlossen werden können.

3. Kabel trennen:

• Trennen Sie alle Kabel von der Platine.

• Trennen Sie die Drahtbrücke von der Klemme E1A (Hinweis: Lassen Sie die anderen Drahtbrücken an Ort und Stelle).

4. Entfernen Sie den Flusskonzentratorring: Entfernen Sie vorsichtig den Flusskonzentratorring über den Hall-Effekt-Sensoren.

5. Entfernen Sie die alte Platine: Öffnen Sie die Schnappverschlüsse, mit denen die EDEX-Platine befestigt ist, und entfernen Sie die alte Platine.

6. Neues Board konfigurieren:

• Platzieren Sie alle Drahtbrücken (einschließlich Stichbrücken) auf der Ersatz-EDEX-Platine an genau den gleichen Positionen wie auf der alten Platine.

• Stellen Sie sicher, dass sich die Jumper JP1-JP6 an den gleichen Positionen wie auf der alten Platine befinden.

7. Installieren Sie die neue Platine: Richten Sie die EDEX-Ersatzplatine in derselben Position auf der Montageplatte aus und schließen Sie die Schnappverschlüsse.

8. Ersetzen Sie den Flussmittelkonzentratorring: Bringen Sie den Flussmittelkonzentratorring wieder an.

9. Kabel wieder anschließen:

• Schließen Sie alle Kabel wie beschriftet wieder an die neue Platine an.

• Schließen Sie die Drahtbrücke wieder an E1A an.

• Stellen Sie sicher, dass alle Anschlüsse richtig sitzen.

10. Wiederherstellen der Stromversorgung: Schließen Sie die Tür des Zusatzschranks, stellen Sie die Stromversorgung des Erregersystems gemäß den Verfahren wieder her und testen Sie den Betrieb.