IS200EGDMH1A è un modulo rilevatore di terra eccitatrice progettato da General Electric (GE) per il suo sistema di controllo dell'eccitazione EX2100™. Questa scheda presenta un fattore di forma a doppio slot e doppia altezza (6U) e si monta nel rack Exciter Power Backplane (EPBP). La funzione principale dell'IS200EGDMH1A è quella di rilevare la resistenza di dispersione di campo tra qualsiasi punto del circuito di campo del generatore (sul lato CA o CC) e terra, fornendo un monitoraggio critico dell'isolamento per il sistema di eccitazione.
In un sistema di controllo Simplex, è configurata una scheda EGDM. In un sistema di controllo ridondante, sono configurate tre schede EGDM, che fungono da Controller C, Master 1 (M1) e Master 2 (M2). La scheda EGDM funziona insieme al modulo attenuatore EXAM, che è montato nel modulo ad alta tensione situato nel pannello ausiliario. Il modulo EXAM rileva la tensione attraverso il resistore di rilevamento di terra e invia il segnale alle schede EGDM tramite un cavo a nove conduttori.
La scheda IS200EGDMH1A riceve segnali in fibra ottica dalla scheda DSPX tramite la scheda EISB. In base alla logica di controllo determina il controller master attualmente attivo (M1 o M2). Il master attivo genera una tensione a onda quadra di ±50 V, applicata tramite cavo a un'estremità del resistore di rilevamento nel modulo EXAM. Il condizionatore di segnale riceve un segnale differenziale attenuato (10:1) dal resistore di rilevamento. Questo segnale passa attraverso un amplificatore differenziale a guadagno unitario con un elevato rapporto di reiezione di modo comune, quindi a un oscillatore controllato in tensione (VCO) che lo converte in un segnale di frequenza. Questo segnale viene rinviato alla scheda EISB tramite un trasmettitore in fibra ottica affinché il sistema di controllo calcoli il valore della resistenza di terra.
La scheda è dotata di un alimentatore isolato, che prende un ingresso da 24 V CC dal backplane EPBP e utilizza convertitori CC/CC per generare ±65 V CC (per l'amplificatore di potenza non isolato) e +5 V CC e ±15 V CC isolati (per i circuiti di condizionamento del segnale). L'uscita dell'amplificatore di potenza ha un'impedenza inferiore a 1,0 Ω, emette un'onda quadra di ±50 V con corrente limitata a circa 80 mA e ha un periodo di funzionamento normale di 5 secondi, ridotto a 400 ms durante il funzionamento di prova.
II. Funzioni principali
Le funzioni principali dell'IS200EGDMH1A includono, ma non sono limitate a, quanto segue:
1. Rilevamento della resistenza di terra
Misura la resistenza di dispersione dal circuito di campo del generatore a terra utilizzando il resistore di rilevamento nel modulo attenuatore EXAM. L'IS200EGDMH1A condiziona, isola e digitalizza il segnale di tensione attraverso il resistore di rilevamento, trasmettendo il risultato tramite fibra ottica al sistema di controllo per l'allarme o la protezione da guasti a terra.
2. Controllo ridondante e commutazione master/slave
In un sistema ridondante, tre schede EGDM sono configurate come C, M1 e M2. La scheda C riceve segnali di controllo dal DSPX e determina se M1 o M2 funge da controller master attivo. Il master attivo genera la tensione di prova e riceve il segnale di rilevamento. Questo design garantisce il funzionamento continuo del sistema anche in caso di guasto di una singola scheda.
3. Testare la generazione della tensione
L'amplificatore di potenza nel master attivo genera una tensione di prova a onda quadra di ±50 V applicata al resistore di rilevamento nel modulo EXAM. Questa tensione presenta una bassa impedenza di uscita (<1,0 Ω) e limitazione di corrente (circa 80 mA) per sicurezza e affidabilità. Il periodo di funzionamento normale è di 5 secondi, che diminuisce a 400 ms in modalità test.
4. Condizionamento e isolamento del segnale
Il segnale differenziale proveniente dal resistore di rilevamento, attenuato 10:1, entra nel circuito di condizionamento del segnale dell'IS200EGDMH1A. Questo circuito utilizza un amplificatore differenziale a guadagno unitario con CMRR elevato, seguito da un VCO per la conversione di frequenza. L'intero circuito di condizionamento del segnale è alimentato da un'alimentazione isolata per gestire una tensione di modo comune potenzialmente elevata sul resistore di rilevamento, garantendo la sicurezza del personale e delle apparecchiature.
5. Funzione di autotest
Il circuito di condizionamento del segnale può, su comando della sezione di controllo, mettere a terra il lato ponte del resistore di rilevamento attenuato. Ciò consente la misurazione del livello di uscita dell'amplificatore di potenza, implementando una funzione di autotest.
6. Comunicazione in fibra ottica
L'IS200EGDMH1A è dotato di due connettori in fibra ottica:
Connettore in fibra ottica inferiore (U201): ricevitore HFBR2528, riceve il segnale dell'oscillatore dalla scheda EISB.
Connettore in fibra ottica superiore (U305): trasmettitore HFBR1528, invia il segnale del resistore di rilevamento alla scheda EISB.
7. Indicazione dello stato
Il pannello frontale è dotato di tre indicatori LED verdi, che mostrano lo stato di alimentazione, se questa scheda è selezionata come master e se questo master sta inviando attivamente il segnale di test a 50 V.
III. Applicazioni di sistema
1. Applicazione nel sistema di controllo dell'eccitazione EX2100
L'IS200EGDMH1A è il modulo principale per il monitoraggio di terra all'interno del sistema di controllo dell'eccitazione EX2100. I suoi ruoli all'interno del sistema includono:
Monitoraggio guasto a terra: monitora continuamente le condizioni di isolamento del circuito del campo del generatore verso terra. Se la resistenza di terra scende al di sotto di una soglia, avvia un allarme o attiva un'azione protettiva per prevenire l'escalation del guasto.
Supporto dell'architettura ridondante: nei sistemi ridondanti, tre EGDM lavorano insieme. La scheda C seleziona dinamicamente M1 o M2 come master attivo in base alla logica di controllo, garantendo la continuità della funzione di monitoraggio anche in caso di guasto di una scheda.
Isolamento ad alta tensione: fornisce isolamento elettrico tra il lato ad alta tensione e il sistema di controllo a bassa tensione attraverso alimentatori isolati e comunicazione in fibra ottica, garantendo la sicurezza del personale.
Autodiagnosi: la funzione di autotest integrata verifica lo stato operativo del circuito di condizionamento del segnale e dell'amplificatore di potenza, migliorando l'affidabilità del sistema.
2. Scenari applicativi tipici
Protezione di terra per sistemi di eccitazione di generatori sincroni
Monitoraggio della terra del rotore per generatori a turbina a vapore
Monitoraggio dell'isolamento per circuiti di campo di generatori idroturbici
Rilevamento dei guasti a terra per sistemi di eccitazione di turbine a gas
Protezione per sistemi di eccitazione di grandi motori industriali
IV. Descrizione dettagliata dell'interfaccia
1. Connettore J2C
J2C è un connettore a 9 pin per il collegamento al modulo attenuatore EXAM, che trasporta segnali di rilevamento e controllo. Le assegnazioni dei pin sono le seguenti:
| dei pin |
della nomenclatura |
Descrizione |
| 1 |
AMPLIFICATORE M1 |
Ingresso amplificatore da EGDM-M1 |
| 2 |
M2AMP |
Ingresso amplificatore da EGDM-M2 |
| 3 |
RLY 24V |
Alimentazione 24 V al relè di commutazione |
| 4 |
SENSO ATT |
Fine attenuatore del resistore di rilevamento |
| 5 |
NC |
Non connesso |
| 6 |
NC |
Non connesso |
| 7 |
NC |
Non connesso |
| 8 |
RLY DRV |
Segnale di commutazione al relè da EGDM-C |
| 9 |
SENSO AMPLIFICATORE |
Resistenza di fine rilevamento dell'amplificatore |
2. Connettori in fibra ottica
Connettore in fibra ottica inferiore (U201): riceve il segnale dell'oscillatore dalla scheda EISB per la sincronizzazione e il controllo.
Connettore in fibra ottica superiore (U305): trasmette il segnale di rilevamento condizionato alla scheda EISB per l'elaborazione da parte del sistema di controllo.
3. Connettori del backplane (P1/P2)
L'IS200EGDMH1A si collega al rack EPBP tramite i connettori backplane P1 e P2, ricevendo alimentazione a 24 V CC e utilizzando i pin di programma su P2 per configurare il ruolo della scheda (C, M1 o M2).
V. Indicatori e punti di prova
1. Indicatori del pannello frontale
Tre LED verdi situati nella parte superiore del pannello frontale forniscono una rapida valutazione dello stato della scheda:
| della posizione del LED |
dell'indicazione |
Descrizione |
| Superiore |
Stato dell'alimentazione |
La scheda riceve alimentazione dal backplane, si illumina |
| Mezzo |
Selezione principale |
Questa scheda è selezionata come master (M1 o M2), si illumina |
| Inferiore |
Testare l'uscita della tensione |
Questa scheda è la master e sta attualmente inviando il segnale di test da 50 V, si accende |
In un sistema ridondante, durante il normale funzionamento, una scheda (M1 o M2) dovrebbe avere i LED centrale e inferiore accesi, mentre la scheda C deve avere acceso solo il LED superiore.
2. Punti di prova
I punti di test si trovano sul pannello frontale per la messa in servizio e la risoluzione dei problemi in loco. Fare riferimento alla Figura 4 nel documento per le posizioni specifiche dei punti di test e le definizioni dei segnali.
VI. Installazione e sostituzione
1. Posizione di montaggio
La scheda IS200EGDMH1A si inserisce negli slot designati nel rack EPBP (Exciter Power Backplane rack) EX2100. I sistemi simplex utilizzano uno slot; i sistemi ridondanti utilizzano tre slot adiacenti. Assicurarsi che la scheda sia completamente posizionata e che le viti del pannello siano serrate durante l'installazione.
2. Procedura di sostituzione offline (sistema diseccitato)
Avvertenze di sicurezza:
AVVERTENZA: per evitare scosse elettriche, spegnere l'alimentazione dell'eccitatore e seguire le procedure complete di diseccitazione descritte nella Guida all'installazione e all'avvio di EX2100 (GEH-6631). Aderire a tutte le pratiche locali di lock-out/tag-out.
ATTENZIONE: per evitare danni ai componenti causati dall'elettricità statica, trattare tutte le schede con tecniche di movimentazione sensibili all'elettricità statica. Indossare un braccialetto per la messa a terra e conservare le schede in borse antistatiche.
Passaggi di sostituzione:
Verificare lo spegnimento: prima di aprire la porta dell'armadio di controllo, testare i circuiti elettrici per assicurarsi che l'alimentazione sia spenta.
Etichettare i cavi: verificare che tutti i cavi siano etichettati correttamente per una facile riconnessione.
Scollegare la fibra ottica: rimuovere i due connettori in fibra ottica dalla parte anteriore della scheda.
Rimuovi la vecchia scheda:
Allentare le viti nella parte superiore e inferiore del frontalino vicino alle linguette di espulsione (le viti sono prigioniere).
Rimuovere la scheda sollevando entrambe le linguette di espulsione.
Estrarre delicatamente la tavola dal rack utilizzando entrambe le mani.
Installa la nuova scheda:
Allinea la nuova scheda con lo slot corretto e spingila lungo le guide.
Utilizzando i pollici, premere con decisione contemporaneamente la parte superiore e inferiore del frontalino per posizionare inizialmente la tavola.
Stringere alternativamente le viti del frontalino superiore e inferiore in modo uniforme per garantire che la scheda sia posizionata correttamente.
Ricollegare la fibra ottica: ricollegare i due cavi in fibra ottica alla nuova scheda come etichettato.
Ripristinare l'alimentazione: chiudere la porta dell'armadio, ripristinare l'alimentazione al sistema di eccitazione seguendo le procedure e testare il funzionamento.
3. Procedura di sostituzione online (sistema ridondante)
In un sistema di controllo ridondante, una scheda EGDM guasta può essere sostituita mentre l'eccitatore è in funzione.
Avvertenza sui rischi: durante la sostituzione in linea, altri controller, alimentatori e morsettiere rimangono energizzati e attivi. È necessario prestare la massima attenzione per evitare di toccare altre parti sotto tensione o causare cortocircuiti.
Passaggi di sostituzione:
Identificazione scheda guasta: verificare la scheda EGDM guasta utilizzando gli indicatori del pannello frontale e la diagnostica del Toolbox.
Sezione di diseccitazione: spegne l'uscita della sezione corrispondente nell'EPDM (Exciter Power Distribution Module) che fornisce alimentazione allo slot contenente la scheda guasta, diseccitando quella sezione.
Verificare diseccitato: verificare che i LED EGDM siano spenti, confermando che il controllo è stato trasferito all'altro master. Verificare che l'indicatore della sezione EPDM corrispondente e gli indicatori EPSM siano spenti.
Scollegare la fibra ottica: rimuovere i due connettori in fibra ottica dalla parte anteriore della scheda guasta.
Rimuovere la scheda guasta: uguale alla procedura offline.
Installa nuova scheda: uguale alla procedura offline.
Ricollegare la fibra ottica: ricollegare i cavi in fibra ottica come etichettato.
Ripristinare l'alimentazione: riapplicare l'alimentazione alla sezione dall'EPDM. Verificare che l'indicatore di alimentazione sulla nuova scheda EGDM si accenda e che i LED di alimentazione verdi sulle schede controller corrispondenti si accendano.
Chiudi porta: chiudere la porta dell'armadio elettrico dopo aver confermato il normale funzionamento.
