GE IS200EXAMG1A Erregerdämpfungsmodul

Das IS200EXAMG1A ist ein Erregerdämpfungsmodul, das von General Electric (GE) für seine Erregersteuerungssysteme EX2100™ und EX2100e™ entwickelt wurde. Dieses Modul bildet in Verbindung mit dem Exciter Ground Detector Module (EGDM) oder der Auxiliary Interface Board (EAUX) ein vollständiges Erdungserkennungssystem, mit dem der Isolationszustand des Generatorfeldstromkreises zur Erde überwacht wird. Das IS200EXAMG1A-Modul ist im Hochspannungsschnittstellenmodul (HVI) im Hilfsschrank montiert. Seine Hauptfunktion besteht darin, die Hochspannung vom Feldbus auf ein nutzbares Niedrigpegelsignal zur Verarbeitung durch die Erdungserkennungsschaltung zu dämpfen.

Im EX2100-Erregersteuerungssystem wird der IS200EXAMG1A über ein einziges 9-poliges Kabel mit der Exciter Power Backplane (EPBP) verbunden, während der EGDM über einen 96-poligen Stecker, P2, an die EPBP angeschlossen wird. Das EGDM steuert die Aktivierung von Bodentests und die Auswahl des Master-Controllers über ein Relais im EXAM. Wenn ein Erdungstest aktiviert ist, wird die Busspannung auf Dämpfungswiderstände und Messwiderstände verteilt. Der Test kann bis zu 10 Sekunden dauern. Wenn am Bus ein spannungsloser Masseschluss auftritt, liegt die gesamte Busspannung an einem einzelnen Abschnitt der Dämpfungswiderstände an, und das System generiert einen Fehler und schaltet den Erreger innerhalb von 10 Sekunden ab.

Im Reglersteuerungssystem EX2100e ist der IS200EXAMG1A mit der EAUX-Karte verbunden. Der EAUX liefert ein ±50-V-Rechteckwellensignal an den EXAM und erhält vom EXAM ein analoges Rückkopplungssignal proportional zum Erdstrom. Das EAUX stellt dem EXAM zwei Relaistreiberausgänge zur Verfügung: einen zur Auswahl des redundanten Erdungsdetektors M1 oder M2 und einen zur Steuerung eines Testrelais (bei EXAM_B und späteren Versionen vorhanden), das vorübergehend einen Erdungswiderstand einfügt, um die Funktion des Erdungsdetektors zu testen.

Das IS200EXAMG1A-Modul verfügt über ein einfaches und zuverlässiges Design ohne Testpunkte, Sicherungen oder LED-Anzeigen. Das Modul umfasst folgende Komponenten:

• J2-Anschluss: 9-poliger D-Typ-Anschluss für Testsignale, Relaissteuerung und Leckstrom.

• J1-Stecker: 3-poliger Verriegelungsstecker für das Kabel zum Hilfskontakt des Feldblinkrelais.

• E1, E2 Stab-on-Anschlüsse: Schließen Sie die positiven und negativen Feldbusspannungen an.

• TB1-Klemme: Verbindungspunkt für die Erdung der EXAM-Platinenabschirmung mit der Gehäuseerdung des Schranks.

• JP1-, JP2- und JP3-Jumper: Dienen zur Konfiguration des Moduls für verschiedene PPT-Sekundärspannungspegel.

  
  

---

II. Hauptfunktionen

Zu den Hauptfunktionen des IS200EXAMG1A gehören unter anderem die folgenden:

1. Hochspannungsdämpfung

Das IS200EXAMG1A-Modul verwendet ein Dämpfungswiderstandsnetzwerk, um hohe Spannungen vom Feldbus (125 V DC bis 1000 V DC) und die Wechselspannung des Power Potential Transformer (PPT) (120 V AC rms bis 1300 V ac rms) auf Signale mit niedrigem Pegel zu reduzieren, die für die Verarbeitung durch die Erdungserkennungsschaltung geeignet sind. Das Dämpfungsverhältnis wird durch das interne Widerstandsnetzwerk bestimmt und gewährleistet sichere Ausgangspegel sowohl unter Normal- als auch unter Fehlerbedingungen.

2. Aktivierung des Bodentests

Wenn EGDM oder EAUX einen Erdungstest einleitet, wird das Testrelais (bei EXAM_B und späteren Versionen vorhanden) im EXAMG1A-Modul aktiviert und legt die Testspannung an den Messwiderstand an. Die Prüfspannung ist eine Rechteckwelle von ±50 V, die vom aktiven Master-Controller bereitgestellt wird. Der Test kann bis zu 10 Sekunden dauern. Während dieser Zeit misst das System den Erdstrom und berechnet den Erdwiderstand.

3. Auswahl des Master-Controllers

In redundanten Systemen wird das Relais im IS200EXAMG1A-Modul von der EGDM-C-Karte gesteuert. Es wählt M1 oder M2 als aktiven Master-Controller. Der Standardzustand des Relais ist deaktiviert und gibt eine Rückmeldung an den M1-Controller. Wenn es mit Strom versorgt wird, erfolgt eine Rückmeldung an den M2-Controller. Dieser Mechanismus stellt sicher, dass bei Ausfall eines Master-Controllers die Bodenerkennungsfunktion weiterhin vom anderen Master ausgeführt werden kann.

4. Fehlererkennung und -schutz

Tritt auf dem Bus ein spannungsloser Masseschluss auf, liegt die gesamte Busspannung an einem einzigen Abschnitt der Dämpfungswiderstände an. Das IS200EXAMG1A-Modul und das EGDM/EAUX erkennen diesen abnormalen Zustand und erzeugen innerhalb von 10 Sekunden ein Fehlersignal, das zum Schutz von Ausrüstung und Personal eine Abschaltung des Erregers auslöst.

5. Signalisolierung und -übertragung

Das IS200EXAMG1A-Modul empfängt das Rechteckwellen-Testsignal vom EGDM oder EAUX über den J2-Anschluss und gibt das gedämpfte Signal über den Messwiderstand an den Erdungserkennungsschaltkreis zurück. Der J1-Anschluss wird an den Hilfskontakt des Feldblinkrelais angeschlossen, sodass das Testsignal während des Feldblinkvorgangs entfernt werden kann.

6. Konfigurationsflexibilität

Drei Jumper, JP1, JP2 und JP3, ermöglichen die Konfiguration der Filterkapazität des IS200EXAMG1A-Moduls basierend auf dem PPT-Spannungspegel des Standorts und gewährleisten so genaue Messungen über verschiedene Spannungsbereiche hinweg.

---

III. Systemanwendungen

1. Anwendung im Excitation Control System EX2100

Im EX2100-Erregersteuerungssystem arbeitet der IS200EXAMG1A mit dem EGDM zusammen, um das Bodenerkennungssystem zu bilden:

• Hochspannungsdämpfung: Dämpft die Hochspannung vom Feldbus auf Signale mit niedrigem Pegel, die über die EPBP-Rückwandplatine an den EGDM gesendet werden.

• Durchführung des Erdungstests: Aktiviert basierend auf der Steuerung der EGDM-C-Platine das Testrelais und legt die Rechteckwellen-Testspannung von ±50 V an den Messwiderstand an.

• Auswahl des Master-Controllers: Verwendet das interne Relais, um den aktiven Master-Controller zwischen M1 und M2 auszuwählen und so eine redundante Erdungserkennungsfunktion sicherzustellen.

• Fehlerschutz: Unterstützt das System dabei, innerhalb von 10 Sekunden eine Abschaltung auszulösen, wenn ein spannungsloser Masseschluss erkannt wird.

2. Anwendung im Excitation Control System EX2100e

Im Reglersteuerungssystem EX2100e arbeitet der IS200EXAMG1A mit dem EAUX oder ERAX:

• Signalschnittstelle: Empfängt das ±50-V-Rechteckwellentestsignal vom EAUX über den J2-Anschluss und gibt das Messwiderstandssignal an den EAUX zurück.

• Relaissteuerung: Das EAUX stellt dem EXAM zwei Relaistreiberausgänge zur Verfügung: einen zur Auswahl des redundanten Erdungsdetektors M1 oder M2 und einen zur Steuerung des Testrelais (EXAM_B und spätere Versionen).

• Signalentfernung während des Blinkens: Verbindet sich über den J1-Anschluss mit dem Hilfskontakt des Feldblinkrelais und entfernt das Testsignal während des Feldblinkens.

3. Anwendung im eigenständigen PGDM-Bodenerkennungsprodukt

Der IS200EXAMG1A kann auch im eigenständigen PGDM-Bodenerkennungsprodukt verwendet werden und arbeitet mit der BPPB-Prozessorplatine, der BFGD-Erfassungsplatine und der BGTB-Anschlussplatine zusammen, um ähnliche Bodenerkennungsfunktionen wie das EX2100-System bereitzustellen.

4. Typische Anwendungsszenarien

• Erdungsschutz für Synchrongenerator-Erregersysteme

• Rotorbodenüberwachung für Dampfturbinengeneratoren

• Isolationsüberwachung für Feldkreise von Wasserturbinengeneratoren

• Erdschlusserkennung für Gasturbinen-Erregersysteme

• Schutz für industrielle Großmotorerregersysteme

  
  

---

IV. Detaillierte Schnittstellenbeschreibung

1. J2-Anschluss (Masseerkennungsanschluss)

J2 ist ein 9-poliger D-Typ-Stecker (weiblich), der für den Anschluss an das EPBP (EX2100) oder direkt an das EAUX/ERAX (EX2100e) verwendet wird. Die Pinbelegung ist wie folgt:

2. J1-Anschluss

J1 ist ein 3-poliger Verriegelungsstecker zum Anschluss an den Hilfskontakt des Feldblinkrelais:

3. Stab-on-Anschlüsse E1 und E2

4. TB1-Erdungsklemme

TB1 ist der Verbindungspunkt für die Abschirmungserdung der EXAM-Platine mit der Gehäuseerdung des Schranks, wodurch eine wirksame Abschirmungserdung gewährleistet und elektromagnetische Störungen reduziert werden.

---

V. Konfigurations-Jumper

Das IS200EXAMG1A-Modul verfügt über drei Konfigurationsbrücken, JP1, JP2 und JP3, mit denen die geeignete Filterkapazität basierend auf dem PPT-Spannungspegel des Standorts ausgewählt wird.

JP1 und JP2

Diese beiden Jumper arbeiten zusammen, um auszuwählen, ob die PPT-Spannung größer als 750 V rms ist:

JP3

JP3 wählt unabhängig aus, ob die PPT-Spannung größer als 375 V rms ist:

Hinweis: Die Jumper-Einstellungen müssen entsprechend der tatsächlichen PPT-Sekundärspannung des Standorts konfiguriert werden. Falsche Einstellungen können zu ungenauen Messungen oder Modulschäden führen.

---

VI. Installation und Austausch

1. Montageort

Das IS200EXAMG1A-Modul ist auf einer Glastic®-Halterung im Hochspannungsschnittstellenmodul (HVI) im Hilfsschrank montiert. Stellen Sie bei der Installation sicher, dass das Modul fest sitzt und alle Anschlüsse richtig angebracht und festgezogen sind.

2. Austauschverfahren (EX2100- oder EX2100e-System)

Wichtige Sicherheitswarnungen:

• Das EXAM-Modul befindet sich in einem Hochspannungskreis. Vor dem Austausch MUSS die Stromversorgung des Erregersystems ausgeschaltet werden. Befolgen Sie die vollständigen Abschaltverfahren gemäß GEH-6631 (EX2100) oder GEH-6780 (EX2100e). Halten Sie sich an alle örtlichen Lock-out/Tag-out-Praktiken. Warten Sie, bis sich die Kondensatoren entladen haben.

• Verwenden Sie für Hochspannung ausgelegte Sicherheitsprüfgeräte, um sicherzustellen, dass die Stromkreise stromlos sind, bevor Sie sie berühren.

• Beachten Sie beim Umgang mit dem Modul die ESD-Vorsichtsmaßnahmen (elektrostatische Entladung). Tragen Sie ein Erdungsband und lagern Sie das Modul in antistatischen Beuteln.

• Das EXAM-Modul unterstützt KEINEN Online-Ersatz. Vor dem Austausch muss die Stromversorgung ausgeschaltet sein.

Austauschschritte:

1. Überprüfen Sie, ob die Stromversorgung ausgeschaltet ist: Stellen Sie sicher, dass das Erregersystem vollständig stromlos ist.

2. Schranktür öffnen: Öffnen Sie die zusätzliche Schranktür. Überprüfen Sie mithilfe von Hochspannungsprüfgeräten, ob die Stromkreise stromlos sind.

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

4. Kabel trennen:

• Trennen Sie die Steckverbindungen E1 und E2.

• Trennen Sie die Anschlüsse J1 und J2.

• Trennen Sie das Erdungskabel von TB1.

5. Altes Modul entfernen: Lösen Sie das Modul vorsichtig von den Befestigungsstiften und entfernen Sie es aus der Glastic®-Halterung.

6. Überprüfen Sie das neue Modul: Stellen Sie sicher, dass die Jumpereinstellungen JP1-JP3 am neuen Modul mit denen des Originalmoduls übereinstimmen.

7. Neues Modul installieren: Setzen Sie das neue Modul fest auf die Glastic®-Halterung.

8. Kabel wieder anschließen: Schließen Sie alle Kabel und das Erdungskabel wie angegeben wieder an und ziehen Sie die Anschlüsse fest.

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

3. Austauschverfahren in einem PGDM-Modul

1. Überprüfen Sie die Abschaltung: Stellen Sie sicher, dass sowohl das PGDM als auch die geschützte Erregerausrüstung vollständig stromlos sind.

2. Befolgen Sie die Schritte 2–8 oben.

---