L'IS200EGDMH1A est un module de détection de masse d'excitateur conçu par General Electric (GE) pour son système de contrôle d'excitation EX2100™. Cette carte présente un facteur de forme à double emplacement et double hauteur (6U) et se monte dans le rack Exciter Power Backplane (EPBP). La fonction principale de l'IS200EGDMH1A est de détecter la résistance de fuite de champ entre n'importe quel point du circuit de champ du générateur (côté CA ou CC) et la terre, fournissant ainsi une surveillance critique de l'isolation du système d'excitation.
Dans un système de contrôle Simplex, une carte EGDM est configurée. Dans un système de contrôle redondant, trois cartes EGDM sont configurées, servant de contrôleur C, maître 1 (M1) et maître 2 (M2). La carte EGDM fonctionne conjointement avec le module atténuateur EXAM, qui est monté dans le module haute tension situé dans le panneau auxiliaire. Le module EXAM détecte la tension aux bornes de la résistance de détection de masse et envoie le signal à la ou aux cartes EGDM via un câble à neuf conducteurs.
La carte IS200EGDMH1A reçoit les signaux fibre optique de la carte DSPX via la carte EISB. Sur la base de la logique de contrôle, il détermine le contrôleur maître actuellement actif (M1 ou M2). Le maître actif génère une tension carrée de ±50 V, appliquée via un câble à une extrémité de la résistance de détection du module EXAM. Le conditionneur de signal reçoit un signal différentiel atténué (10:1) provenant de la résistance de détection. Ce signal passe par un amplificateur différentiel à gain unité avec un taux de réjection de mode commun élevé, puis par un oscillateur contrôlé en tension (VCO) qui le convertit en signal de fréquence. Ce signal est renvoyé à la carte EISB via un émetteur à fibre optique pour que le système de contrôle calcule la valeur de la résistance à la terre.
La carte est dotée d'une alimentation isolée, prenant une entrée de 24 V CC depuis le fond de panier EPBP et utilisant des convertisseurs CC/CC pour générer ±65 V CC (pour l'amplificateur de puissance non isolé) et +5 V CC isolés et ±15 V CC (pour les circuits de conditionnement de signal). La sortie de l'amplificateur de puissance a une impédance inférieure à 1,0 Ω, produit une onde carrée de ±50 V avec un courant limité à environ 80 mA et a une période de fonctionnement normale de 5 secondes, réduite à 400 ms pendant le fonctionnement de test.
II. Fonctions principales
Les fonctions principales de l'IS200EGDMH1A incluent, sans s'y limiter, les éléments suivants :
1. Détection de la résistance au sol
Mesure la résistance de fuite du circuit de champ du générateur à la terre à l'aide de la résistance de détection du module d'atténuateur EXAM. L'IS200EGDMH1A conditionne, isole et numérise le signal de tension aux bornes de la résistance de détection, transmettant le résultat via fibre optique au système de contrôle pour une alarme ou une protection contre les défauts à la terre.
2. Contrôle redondant et commutation maître/esclave
Dans un système redondant, trois cartes EGDM sont configurées en C, M1 et M2. La carte C reçoit les signaux de contrôle du DSPX et détermine si M1 ou M2 agit en tant que contrôleur maître actif. Le maître actif génère la tension de test et reçoit le signal de détection. Cette conception garantit un fonctionnement continu du système même en cas de panne d'une seule carte.
3. Test de génération de tension
L'amplificateur de puissance du maître actif génère une tension de test carrée de ±50 V appliquée à la résistance de détection du module EXAM. Cette tension présente une faible impédance de sortie (<1,0 Ω) et une limitation de courant (environ 80 mA) pour plus de sécurité et de fiabilité. La période de fonctionnement normale est de 5 secondes, diminuant à 400 ms en mode test.
4. Conditionnement et isolation du signal
Le signal différentiel de la résistance de détection, atténué 10:1, entre dans les circuits de conditionnement du signal de l'IS200EGDMH1A. Ce circuit utilise un amplificateur différentiel à gain unité avec un CMRR élevé, suivi d'un VCO pour la conversion de fréquence. L'ensemble du circuit de conditionnement du signal est alimenté par une alimentation isolée pour gérer une tension de mode commun potentiellement élevée au niveau de la résistance de détection, garantissant ainsi la sécurité du personnel et de l'équipement.
5. Fonction d'auto-test
Le circuit de conditionnement de signal peut, sur commande de la section de commande, mettre à la terre le côté pont de la résistance de détection atténuée. Cela permet de mesurer le niveau de sortie de l'amplificateur de puissance, en mettant en œuvre une fonction d'auto-test.
6. Communication par fibre optique
L'IS200EGDMH1A est équipé de deux connecteurs fibre optique :
Connecteur fibre optique inférieur (U201) : récepteur HFBR2528, reçoit le signal de l'oscillateur de la carte EISB.
Connecteur fibre optique supérieur (U305) : émetteur HFBR1528, renvoie le signal de la résistance de détection à la carte EISB.
7. Indication d'état
Le panneau avant comporte trois indicateurs LED verts, indiquant l'état de l'alimentation, si cette carte est sélectionnée comme maître et si ce maître envoie activement le signal de test 50 V.
III. Applications système
1. Application dans le système de contrôle d'excitation EX2100
L'IS200EGDMH1A est le module central pour la surveillance du sol au sein du système de contrôle d'excitation EX2100. Ses rôles au sein du système comprennent :
Surveillance des défauts à la terre : surveille en permanence l'état d'isolation du circuit de champ du générateur à la terre. Si la résistance de terre descend en dessous d'un seuil, elle déclenche une alarme ou déclenche une action de protection pour éviter une escalade du défaut.
Prise en charge de l'architecture redondante : dans les systèmes redondants, trois EGDM fonctionnent ensemble. La carte C sélectionne dynamiquement M1 ou M2 comme maître actif en fonction de la logique de contrôle, garantissant la continuité de la fonction de surveillance même en cas de panne d'une carte.
Isolation haute tension : fournit une isolation électrique entre le côté haute tension et le système de contrôle basse tension via des alimentations isolées et une communication par fibre optique, garantissant la sécurité du personnel.
Autodiagnostic : la fonction d'auto-test intégrée vérifie l'état opérationnel du circuit de conditionnement du signal et de l'amplificateur de puissance, améliorant ainsi la fiabilité du système.
2. Scénarios d'application typiques
Protection de terre pour les systèmes d'excitation de générateurs synchrones
Surveillance du sol du rotor pour les générateurs à turbine à vapeur
Surveillance de l'isolation des circuits de terrain des générateurs de turbines hydrauliques
Détection de défaut à la terre pour les systèmes d'excitation de turbines à gaz
Protection pour les systèmes d'excitation de gros moteurs industriels
IV. Description détaillée de l'interface
1. Connecteur J2C
J2C est un connecteur à 9 broches pour la connexion au module atténuateur EXAM, transportant les signaux de détection et de contrôle. Les affectations des broches sont les suivantes :
| des broches |
de la nomenclature |
Description |
| 1 |
M1 AMPÈRE |
Entrée amplificateur de l'EGDM-M1 |
| 2 |
M2 AMPÈRE |
Entrée amplificateur de l'EGDM-M2 |
| 3 |
RLY 24V |
Alimentation 24 V vers le relais de commutation |
| 4 |
SENS ATT |
Atténuateur fin de résistance de détection |
| 5 |
Caroline du Nord |
Non connecté |
| 6 |
Caroline du Nord |
Non connecté |
| 7 |
Caroline du Nord |
Non connecté |
| 8 |
RLY DRV |
Signal de commutation vers le relais depuis EGDM-C |
| 9 |
AMPLI DE SENS |
Amplificateur fin de résistance de détection |
2. Connecteurs fibre optique
Connecteur fibre optique inférieur (U201) : reçoit le signal de l'oscillateur de la carte EISB pour la synchronisation et le contrôle.
Connecteur à fibre optique supérieur (U305) : transmet le signal de détection conditionné à la carte EISB pour traitement par le système de contrôle.
3. Connecteurs de fond de panier (P1/P2)
L'IS200EGDMH1A se connecte au rack EPBP via les connecteurs de fond de panier P1 et P2, recevant une alimentation de 24 V CC et utilisant les broches de programme sur P2 pour configurer le rôle de la carte (C, M1 ou M2).
V. Indicateurs et points de test
1. Indicateurs du panneau avant
Trois LED vertes situées en haut du panneau avant permettent une évaluation rapide de l'état de la carte :
| de position de la LED |
de l'indication |
Description |
| Supérieur |
État de l'alimentation |
La carte reçoit l'alimentation du fond de panier et s'allume |
| Milieu |
Sélection principale |
Cette carte est sélectionnée comme maître (M1 ou M2), s'allume |
| Inférieur |
Sortie de tension d'essai |
Cette carte est le maître et envoie actuellement le signal de test 50 V, s'allume |
Dans un système redondant, en fonctionnement normal, une carte (M1 ou M2) doit avoir ses LED centrale et inférieure allumées, tandis que la carte C n'a que sa LED supérieure allumée.
2. Points de test
Les points de test sont situés sur le panneau avant pour la mise en service et le dépannage sur site. Reportez-vous à la figure 4 du document pour connaître les emplacements des points de test spécifiques et les définitions des signaux.
VI. Installation et remplacement
1. Emplacement de montage
La carte IS200EGDMH1A s'insère dans le(s) emplacement(s) désigné(s) du rack de fond de panier d'alimentation Exciter EX2100 (EPBP). Les systèmes Simplex utilisent un seul emplacement ; les systèmes redondants utilisent trois emplacements adjacents. Assurez-vous que la carte est bien en place et que les vis du panneau sont serrées pendant l'installation.
2. Procédure de remplacement hors ligne (système hors tension)
Avertissements de sécurité :
AVERTISSEMENT : Pour éviter les chocs électriques, coupez l'alimentation de l'excitatrice et suivez les procédures complètes de mise hors tension décrites dans le Guide d'installation et de démarrage de l'EX2100 (GEH-6631). Adhérez à toutes les pratiques locales de verrouillage/étiquetage.
ATTENTION : Pour éviter d'endommager les composants causés par l'électricité statique, traitez toutes les cartes avec des techniques de manipulation sensibles à l'électricité statique. Portez un bracelet de mise à la terre et rangez les cartes dans des sacs antistatiques.
Étapes de remplacement :
Vérifiez la mise hors tension : avant d'ouvrir la porte de l'armoire de commande, testez les circuits électriques pour vous assurer que l'alimentation est coupée.
Étiquetez les câbles : vérifiez que tous les câbles sont correctement étiquetés pour une reconnexion facile.
Déconnectez la fibre optique : retirez les deux connecteurs de fibre optique de l'avant de la carte.
Supprimer l'ancien tableau :
Desserrez les vis en haut et en bas de la façade, près des languettes d'éjection (les vis sont imperdables).
Retirez la carte en soulevant les deux languettes d'éjection.
Tirez doucement la planche hors du rack en utilisant les deux mains.
Installer une nouvelle carte :
Alignez la nouvelle carte avec le bon emplacement et poussez-la le long des guides.
À l’aide de vos pouces, appuyez fermement simultanément sur le haut et le bas de la façade pour asseoir initialement la carte.
Serrez alternativement les vis de la façade supérieure et inférieure de manière uniforme pour vous assurer que la carte est bien en place.
Reconnectez la fibre optique : reconnectez les deux câbles à fibre optique à la nouvelle carte comme indiqué.
Rétablir l'alimentation : fermez la porte de l'armoire, rétablissez l'alimentation du système d'excitation en suivant les procédures et testez le fonctionnement.
3. Procédure de remplacement en ligne (système redondant)
Dans un système de contrôle redondant, une carte EGDM défaillante peut être remplacée pendant que l'excitatrice est en marche.
Avertissement de risque : pendant le remplacement en ligne, les autres contrôleurs, alimentations et borniers restent sous tension et actifs. Une extrême prudence doit être prise pour éviter de toucher d'autres pièces sous tension ou de provoquer des courts-circuits.
Étapes de remplacement :
Identifier la carte défaillante : confirmez la carte EGDM défaillante à l'aide des indicateurs du panneau avant et des diagnostics de la boîte à outils.
Section hors tension : désactivez la sortie de la section correspondante dans l'EPDM (Exciter Power Distribution Module) qui alimente l'emplacement contenant la carte défectueuse, mettant ainsi cette section hors tension.
Vérifier hors tension : Vérifiez que les LED EGDM sont éteintes, confirmant que le contrôle a été transféré à l'autre maître. Vérifier que le voyant de la section EPDM correspondante et les voyants EPSM sont éteints.
Déconnectez la fibre optique : retirez les deux connecteurs de fibre optique de l'avant de la carte défectueuse.
Supprimer la carte défaillante : identique à la procédure hors ligne.
Installer une nouvelle carte : identique à la procédure hors ligne.
Reconnectez la fibre optique : reconnectez les câbles à fibre optique comme indiqué.
Rétablir l'alimentation : remettre la section sous tension à partir de l'EPDM. Vérifiez que le voyant d'alimentation de la nouvelle carte EGDM s'allume et que les LED d'alimentation vertes des cartes contrôleur correspondantes s'allument.
Fermer la porte : fermez la porte de l'armoire de commande après avoir confirmé le fonctionnement normal.
