GE IS200EPCTG1A Exciter PT/CT-Board

Das IS200EPCTG1A ist eine Erreger-PT/CT-Schnittstellenkarte, die von General Electric (GE) für sein EX2100™-Erregungssteuerungssystem entwickelt wurde. Bei dieser Platine handelt es sich um die Standardversion der EPCT-Serie. Sie dient in erster Linie dazu, die Signale des Feldgenerators „Potenzialtransformator“ (PT) und „Stromtransformator“ (CT) zu isolieren und aufzubereiten, bevor sie an das Steuersystem übertragen werden, wodurch präzise Generatorspannungs- und Stromrückführungssignale für den Spannungsregler bereitgestellt werden.

Die IS200EPCTG1A-Karte verfügt über zwei Sätze dreiphasiger Spannungswandler-Eingangskanäle und zwei Sätze Stromwandler-Eingangskanäle (unterstützt Stromstärken von 1 A oder 5 A). Die Ausgangssignale aller Trenntransformatoren werden über Kabel an die EMIO-Karte im Steuerrack gesendet. Darüber hinaus bietet die Karte einen nicht isolierten analogen Eingangskanal, der als ±10-V-Spannungseingang oder 4-20-mA-Stromeingang konfigurierbar ist, zum Anschluss anderer Feldsignale.

In einem Simplex-Steuerungssystem werden Signale über den J305-Stecker an die EMIO-Karte im M1-Controller gesendet. In einem redundanten Steuerungssystem werden Signale über drei Anschlüsse J305, J308 und J315 an die EMIO-Karten in den M1-, M2- und C-Controllern verteilt, wodurch eine redundante Messung erreicht wird.

Das IS200EPCTG1A-Board entwickelt Zuverlässigkeit und Sicherheit für Feldanwendungen:

• Spannungseingänge sind durch Sicherungen geschützt, mit Kabellängen von bis zu 1000 Fuß (#12 AWG-Draht).

• Stromeingänge verwenden nicht steckbare Klemmenblöcke (TB2, TB3), um gefährliche Hochspannungen durch offene Stromkreise des Stromwandlers zu verhindern.

• Trenntransformatoren sorgen für elektrische Isolierung und gewährleisten so die Sicherheit auf der Steuerseite.

• Test Points bieten 12 Spannungstestpunkte (TP1-TP12) für eine bequeme Inbetriebnahme und Fehlerbehebung vor Ort.

• Isolationsschalter ermöglichen einen sicheren Platinenaustausch unter Spannung.

Die Platine umfasst zwei dreiphasige Spannungstrenntransformatoren (T1, T2), vier Stromtrenntransformatoren (T3-T6), einen abnehmbaren Spannungseingangsklemmenblock mit 24 Anschlüssen (TB1), zwei nicht abnehmbare Stromeingangsklemmenblöcke mit 4 Anschlüssen (TB2, TB3), drei 25-polige Sub-D-Ausgangsanschlüsse (J305, J308, J315), einen Jumper zur Auswahl des Analogeingangstyps (JP1) und 12 Testpunkte. Das Platinendesign entspricht Industriestandards und eignet sich für kritische Messanwendungen in Kraftwerkserregungssystemen.

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II. Hauptfunktionen

Zu den Hauptfunktionen des IS200EPCTG1A gehören unter anderem die folgenden:

1. Messung der Generatorspannung

Die IS200EPCTG1A-Karte empfängt über den TB1-Klemmenblock dreiphasige Spannungssignale von den Potenzialtransformatoren des Kunden. Die Spannungseingänge betragen nominell 115 V rms (50/60 Hz) und jeder Eingang ist durch eine Sicherung geschützt. Zwei Trenntransformatoren auf der Platine wandeln die Eingangsspannungen in Low-Level-Signale für die dreiphasige Open-Delta-Spannungsmessung um. Bei einem Eingang mit 115 V rms beträgt der Sekundärausgang 1,533 V rms. Die gemessenen Signale werden über die Anschlüsse J305, J308 und J315 an die EMIO-Karte gesendet.

2. Generatorstrommessung

Die IS200EPCTG1A-Karte empfängt zwei Stromsignale von Stromwandlern über die Klemmenblöcke TB2 (Phase A) und TB3 (Phase C). Jeder Stromwandler bietet Wicklungen mit 0–1 A Effektivwert und 0–5 A Effektivwert, aber nur einer ist mit der EPCT-Platine verbunden. Die Kabellänge kann bis zu 1000 Fuß und der Drahtquerschnitt bis zu 10 AWG betragen. Stromtrenntransformatoren isolieren den Eingangsstrom und wandeln ihn in Niederspannungssignale um, die über Steckverbinder an die EMIO-Karte gesendet werden.

Wichtiges Sicherheitsdesign: Die Klemmenblöcke TB2 und TB3 sind nicht abnehmbar, um ein versehentliches Öffnen der Stromkreise unter Last zu verhindern, was zu gefährlichen Hochspannungen führen würde.

3. Analoger Eingang

Die IS200EPCTG1A-Karte bietet einen nicht isolierten analogen Eingangskanal, der über Jumper JP1 für zwei Typen konfiguriert werden kann:

• Spannungseingang: ±10 V DC, Genauigkeit besser als 1 % des Skalenendwerts.

• Stromeingang: 4-20 mA.

Dieser Eingangskanal kann für andere Feldsignale wie Temperatur, Druck oder Position verwendet werden. Die Kabellänge kann bis zu 300 Meter betragen, bei einem maximalen bidirektionalen Kabelwiderstand von 15 Ohm. Das analoge Eingangssignal wird über die Anschlüsse J305, J308 und J315 gleichzeitig an alle drei Controller verteilt.

4. Signalisolierung und -verteilung

Alle Spannungs- und Strommesssignale sind über Trenntransformatoren galvanisch getrennt, wodurch die steuerungsseitige Sicherheit gewährleistet ist. Die isolierten Signale werden über drei 25-polige Sub-D-Stecker (J305, J308, J315) ausgegeben:

• J305: Verbindet sich mit der EMIO-Karte im M1-Controller.

• J308: Verbindet sich mit der EMIO-Karte im M2-Controller.

• J315: Verbindet sich mit der EMIO-Karte im C-Controller.

In Simplex-Systemen wird nur J305 verwendet. In redundanten Systemen werden alle drei Anschlüsse verwendet und sorgen so für eine redundante Verteilung der Messsignale.

5. Testpunkte

Die IS200EPCTG1A-Karte verfügt über 12 Testpunkte (TP1-TP12), die sich rechts neben den Transformatoren befinden, für die Inbetriebnahme und Fehlerbehebung vor Ort:

• TP1-TP4: PT1-Sekundärspannungssignale (AB, BC)

• TP5-TP8: PT2-Sekundärspannungssignale (AB, BC)

• TP9-TP10: CT-Phase-A-Sekundärstromsignale

• TP11-TP12: Sekundärstromsignale der CT-Phase C

Diese Testpunkte können mit einem Oszilloskop oder Multimeter gemessen werden, es sollte jedoch darauf geachtet werden, sie nicht über das Messgerät zu erden.

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III. Systemanwendungen

1. Anwendung im Excitation Control System EX2100

Die IS200EPCTG1A ist eine wichtige Schnittstellenkarte zur Erfassung von Generatorspannungs- und Stromsignalen innerhalb des EX2100-Erregersteuerungssystems. Zu seinen Rollen innerhalb des Systems gehören:

• Spannungsrückmeldung: Isoliert und konditioniert dreiphasige Generatorspannungssignale und sendet sie an die EMIO-Platine, damit der automatische Spannungsregler (AVR) die Spannungsregelung und Blindleistungsregelung durchführt.

• Stromrückführung: Isoliert Generatorstromsignale (normalerweise Phasen A und C) und sendet sie zur Feldstrombegrenzung, Lastüberwachung und zum Schutz an das Steuersystem.

• Analoger Eingang: Bietet einen universellen analogen Eingangskanal für andere Prozesssignale im Zusammenhang mit dem Erregersystem, wie z. B. Temperatur, Druck oder Position.

• Redundante Signalverteilung: Verteilt in redundanten Systemen Messsignale gleichzeitig auf drei Controller (M1, M2, C) und sorgt so für unterbrechungsfreie Messsignale, selbst wenn ein Controller ausfällt.

2. Typische Anwendungsszenarien

• Spannungs- und Strommessung für Synchrongenerator-Erregersysteme

• Feedback für automatische Spannungsregler (AVR) in Dampfturbinengeneratoren

• Erregungssteuerung für Wasserturbinengeneratoren

• Anregungssysteme für Gasturbinen

• Erregungssteuerung für industrielle Synchronmotoren

  
  

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IV. Detaillierte Schnittstellenbeschreibung

1. TB1-Klemmenblock (Spannungseingänge)

TB1 ist ein abnehmbarer 24-Klemmenblock zum Anschluss von zwei Sätzen dreiphasiger Spannungswandlersignale und einem Analogeingang. Die Klemmenbelegung ist wie folgt:

2. TB2- und TB3-Klemmenblöcke (Stromeingänge)

TB2 (Phase A) und TB3 (Phase C) sind nicht abnehmbare 4-Klemmenblöcke, um offene Stromkreise des Stromwandlers zu verhindern:

Hinweis: Nur eine der 1-A- oder 5-A-Wicklungen für jeden Stromwandler sollte an die EPCT-Platine angeschlossen werden; die andere Wicklung bleibt ungenutzt.

3. J305-, J308-, J315-Anschlüsse

Drei 25-polige Sub-D-Stecker übertragen Messsignale an das EMIO-Board. Pinbelegung für J305 (zu M1) als Beispiel:

4. Testpunkte

5. Jumpers JP1

der Position des	Beschreibung
V	±10 V Gleichspannungseingang
MA	4-20 mA Stromeingang

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V. Installation und Austausch

1. Montageort

Die IS200EPCTG1A-Platine wird im EX2100-Exciter-Hilfsschrank montiert und mit drei Schrauben an einer Montageplatte befestigt. Die Platine sollte so platziert werden, dass die Verkabelung und die Wartung leicht zugänglich sind und dass der Abstand zu PTs und CTs die angegebenen Grenzwerte nicht überschreitet.

2. Offline-Austauschverfahren (System stromlos)

Sicherheitswarnungen:

• WARNUNG: Um einen Stromschlag zu vermeiden, schalten Sie das Erregersystem aus und befolgen Sie die vollständigen Abschaltverfahren, die im Benutzerhandbuch (GEH-6631) beschrieben sind. Halten Sie sich an alle örtlichen Lock-out/Tag-out-Praktiken.

• 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.

• BESONDERE WARNUNG: Vor dem Trennen der CT-Verkabelung MÜSSEN zuerst die CT-Trennschalter geöffnet werden. Andernfalls kommt es aufgrund eines offenen CT-Stromkreises zu gefährlich hohen Spannungen.

Austauschschritte:

1. Überprüfen Sie, ob die Stromversorgung ausgeschaltet ist: Stellen Sie sicher, dass das Erregersystem vollständig stromlos ist. Testen Sie die Stromkreise, bevor Sie die Schaltschranktür öffnen.

2. Offene Isolationsschalter: Öffnen Sie die PT- und CT-Isolationsschalter. Testen Sie die PT- und CT-Schaltkreise, um sicherzustellen, dass keine Spannung anliegt.

3. Beschriften Sie die Kabel: Stellen Sie sicher, dass alle Kabel entsprechend den Markierungen auf der Platine korrekt beschriftet sind, damit sie leicht wieder angeschlossen werden können.

4. Kabel trennen:

• Lösen Sie die beiden Schrauben, mit denen TB1 befestigt ist, und entfernen Sie den TB1-Klemmenblock (unter Beibehaltung der externen Verkabelung).

• Trennen Sie die Verkabelung von TB2 und TB3.

• Entfernen Sie die Anschlüsse J305, J308 und J315.

5. Alte Platine entfernen: Entfernen Sie die drei Schrauben, mit denen die EPCT-Platine befestigt ist, und nehmen Sie die alte Platine heraus.

6. Überprüfen Sie die neue Platine: Stellen Sie sicher, dass die JP1-Jumper-Einstellung auf der neuen Platine mit der Originalplatine übereinstimmt.

7. Installieren Sie die neue Platine: Richten Sie die neue Platine in derselben Position wie die entfernte aus, richten Sie sie an den Montagelöchern aus und befestigen Sie sie mit den drei Schrauben.

8. Kabel wieder anschließen:

• Bringen Sie den TB1-Klemmenblock wieder an und ziehen Sie die Schrauben fest.

• Schließen Sie die Verkabelung wieder an TB2 und TB3 an.

• Schließen Sie die Steckverbinder J305, J308 und J315 wieder an.

9. Wiederherstellen der Stromversorgung: Schließen Sie die PT- und CT-Trennschalter. Schließen Sie die Schranktür, stellen Sie die Stromversorgung des Erregersystems gemäß den Anweisungen wieder her und testen Sie den Betrieb.

3. Online-Austauschverfahren (System läuft)

Eine ausgefallene EPCT-Platine kann bei laufendem Erregersystem ausgetauscht werden, sofern das System im manuellen Reglermodus arbeitet.

Risikowarnung: Während des Online-Austauschs bleiben Controller, Netzteile und Klemmenbretter unter Spannung und aktiv. Es ist äußerste Vorsicht geboten, um zu vermeiden, dass andere stromführende Teile berührt werden oder Kurzschlüsse verursacht werden. Der Erreger MUSS vor dem Start in den manuellen Reglermodus geschaltet werden.

Austauschschritte:

1. In den manuellen Modus wechseln: Schalten Sie das Erregersystem über die Tastatur in den manuellen Reglermodus.

2. Trennschalter öffnen: Schaltschranktür öffnen. Öffnen Sie die PT- und CT-Trennschalter.

3. Spannungsfreiheit überprüfen: Testen Sie die PT- und CT-Schaltkreise, um sicherzustellen, dass keine Spannung anliegt.

4. Kabel trennen: Gleiches Verfahren wie beim Offline-Vorgang.

5. Alte Platine entfernen: Entfernen Sie die beiden Schrauben, mit denen die EPCT-Platine befestigt ist (Hinweis: Im Dokument sind hier zwei Schrauben angegeben, die von den drei im Offline-Verfahren abweichen können; siehe tatsächliche Standortkonfiguration) und nehmen Sie die alte Platine heraus.

6. Neues Board installieren: Gleiches Verfahren wie beim Offline-Vorgang.

7. Kabel wieder anschließen: Gleiches Verfahren wie beim Offline-Vorgang.

8. Isolationsschalter schließen: Schließen Sie die PT- und CT-Trennschalter. Überprüfen Sie mithilfe der Testpunkte, ob Eingangssignale vorhanden sind.

9. Rückkehr zum Automatikmodus: Schließen Sie die Schranktür. Schalten Sie das Erregersystem über die Tastatur wieder in den automatischen Regelmodus.