Modulo di attenuazione eccitatrice GE IS200EXAMG1B

IS200EXAMG1B è un modulo di attenuazione dell'eccitatore progettato da General Electric (GE) per i suoi sistemi di controllo dell'eccitazione EX2100™ ed EX2100e™. Questo modulo è un'importante revisione hardware della serie EXAM. Rispetto alla precedente versione G1A, la versione G1B aggiunge una funzione relè di test, che consente di supportare in modo più completo la funzionalità di autotest del sistema di rilevamento del terreno, in particolare nelle applicazioni di controllo del regolatore EX2100e. Il modulo IS200EXAMG1B funziona insieme al modulo rilevatore di terra eccitatore (EGDM) o alla scheda di interfaccia ausiliaria (EAUX) per formare un sistema di rilevamento di terra completo, utilizzato per monitorare le condizioni di isolamento del circuito di campo del generatore verso terra.

Il modulo IS200EXAMG1B è montato nel modulo di interfaccia ad alta tensione (HVI) situato nell'armadio ausiliario. La sua funzione primaria è quella di attenuare l'alta tensione dal bus di campo in un segnale di basso livello utilizzabile per l'elaborazione da parte del circuito di rilevamento della terra. Nel sistema di controllo dell'eccitazione EX2100, l'IS200EXAMG1B si collega all'Exciter Power Backplane (EPBP) tramite un singolo cavo a 9 pin, mentre l'EGDM si collega all'EPBP tramite un connettore a 96 pin, P2. L'EGDM controlla l'attivazione dei test a terra e la selezione del controller principale tramite un relè situato nell'EXAM.

Nel sistema di controllo del regolatore EX2100e, IS200EXAMG1B si interfaccia con la scheda EAUX. L'EAUX fornisce un segnale a onda quadra di ±50 V all'EXAM e riceve un segnale di feedback analogico proporzionale alla corrente di terra di ritorno dall'EXAM. L'EAUX fornisce due uscite driver relè all'EXAM: una per selezionare il rilevatore di terra ridondante M1 o M2 e una per controllare il relè di test sull'IS200EXAMG1B, che può inserire temporaneamente una resistenza di terra per testare la funzione del rilevatore di terra. Questo è l'aggiornamento principale della versione G1B rispetto alle versioni precedenti.

Quando viene attivato un test di terra, la tensione del bus viene distribuita tra resistori di attenuazione e resistori di rilevamento. Il test può durare fino a 10 secondi. Se si verifica un cortocircuito verso terra sul bus, l'intera tensione del bus apparirà attraverso una singola sezione dei resistori di attenuazione e il sistema genererà un guasto e spegnerà l'eccitatore entro 10 secondi.

Il modulo IS200EXAMG1B ha un design semplice e affidabile senza punti di test, fusibili o indicatori LED. Il modulo include i seguenti componenti:

• Connettore J2: connettore di tipo D a 9 pin per segnali di test, controllo relè e corrente di dispersione.

• Connettore J1: connettore con bloccaggio a 3 pin per il cavo al contatto ausiliario del relè lampeggiante di campo.

• Connettori stabili E1, E2: collegano le tensioni del bus di campo positiva e negativa.

• Terminale TB1: punto di connessione per la messa a terra della schermatura della scheda EXAM alla terra del telaio dell'armadio.

• Jumper JP1, JP2, JP3: utilizzati per configurare il modulo per diversi livelli di tensione secondaria PPT.

• Relè di test K2: relè di test appena aggiunto, controllato da EAUX, per l'autotest della funzione di rilevamento del terreno.

  
  

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II. Funzioni principali

Le funzioni principali dell'IS200EXAMG1B includono, ma non sono limitate a, quanto segue:

1. Attenuazione dell'alta tensione

Il modulo IS200EXAMG1B utilizza una rete di resistori di attenuazione per ridurre le alte tensioni dal bus di campo (da 125 V CC a 1.000 V CC) e la tensione CA del trasformatore potenziale di potenza (PPT) (da 120 V CA RMS a 1.300 V CA RMS) a segnali di basso livello adatti per l'elaborazione da parte del circuito di rilevamento della terra. Il rapporto di attenuazione è determinato dalla rete di resistori interni, garantendo livelli di uscita sicuri sia in condizioni normali che di guasto.

2. Attivazione del test a terra

Quando EGDM o EAUX avvia un test di terra, il modulo IS200EXAMG1B attiva il relè corrispondente in base ai segnali di controllo. Nelle applicazioni EX2100e, il relè di test (K2) è controllato dall'EAUX per inserire temporaneamente una resistenza di terra, simulando un guasto a terra per verificare la correttezza della funzione di rilevamento di terra. La tensione di prova è un'onda quadra di ±50 V fornita dal controller principale attivo. Il test può durare fino a 10 secondi.

3. Selezione del controller principale

Nei sistemi ridondanti, il relè di selezione (K1) all'interno del modulo IS200EXAMG1B è controllato dalla scheda EGDM C. Seleziona M1 o M2 come controller master attivo. Lo stato predefinito del relè è diseccitato, con retroazione al controller M1; quando energizzato, restituisce il feedback al controller M2. Questo meccanismo garantisce che se un controller principale si guasta, la funzione di rilevamento del terreno può ancora essere eseguita dall'altro master.

4. Testare la funzione del relè

Il relè di test appena aggiunto (K2) sull'IS200EXAMG1B è un aggiornamento fondamentale rispetto alle versioni precedenti. Questo relè, controllato dall'EAUX, può inserire temporaneamente una resistenza di terra nota mentre il sistema è in funzione, simulando un guasto a terra. Misurando la corrente di terra e calcolando la resistenza di terra in questo momento, il sistema può verificare la correttezza dei circuiti e degli algoritmi di rilevamento del terreno, ottenendo una funzione di autodiagnostica e migliorando l'affidabilità e la manutenibilità del sistema.

5. Rilevamento e protezione dei guasti

Se sul bus si verifica un cortocircuito verso terra, l'intera tensione del bus appare su una singola sezione dei resistori di attenuazione. Il modulo IS200EXAMG1B e EGDM/EAUX rilevano questa condizione anomala e generano un segnale di guasto entro 10 secondi, attivando l'arresto dell'eccitatore per proteggere l'apparecchiatura e il personale.

6. Isolamento e trasmissione del segnale

Il modulo IS200EXAMG1B riceve il segnale di test a onda quadra dall'EGDM o EAUX tramite il connettore J2 e restituisce il segnale attenuato dal resistore di rilevamento al circuito di rilevamento di terra. Il connettore J1 si collega al contatto ausiliario del relè lampeggiante sul campo, consentendo la rimozione del segnale di test durante il lampeggiamento sul campo.

7. Flessibilità di configurazione

Tre ponticelli, JP1, JP2 e JP3, consentono la configurazione della capacità del filtro del modulo IS200EXAMG1B in base al livello di tensione PPT del sito, garantendo misurazioni accurate su diversi intervalli di tensione.

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III. Applicazioni di sistema

1. Applicazione nel sistema di controllo dell'eccitazione EX2100

Nel sistema di controllo dell'eccitazione EX2100, l'IS200EXAMG1B funziona con l'EGDM per formare il sistema di rilevamento del terreno:

• Attenuazione ad alta tensione: attenua l'alta tensione dal bus di campo ai segnali di basso livello, inviati all'EGDM tramite il backplane EPBP.

• Esecuzione del test di terra: in base al controllo della scheda EGDM C, attiva il relè di selezione, applicando la tensione di prova a onda quadra di ±50 V al resistore di rilevamento.

• Selezione del controller principale: utilizza il relè di selezione interno per scegliere il controller principale attivo tra M1 e M2, garantendo funzionalità di rilevamento del terreno ridondante.

• Protezione dai guasti: aiuta il sistema ad attivare uno spegnimento entro 10 secondi dal rilevamento di un cortocircuito verso terra.

2. Applicazione nel sistema di controllo dell'eccitazione EX2100e

Nel sistema di controllo del regolatore EX2100e, IS200EXAMG1B funziona con EAUX o ERAX, dove la funzione relè di test della versione G1B gioca un ruolo cruciale:

• Interfaccia segnale: riceve il segnale di test a onda quadra da ±50 V dall'EAUX tramite il connettore J2 e restituisce il segnale del resistore di rilevamento all'EAUX.

• Seleziona controllo relè: EAUX controlla il relè di selezione tramite J2 pin 8 per scegliere il rilevatore di terra ridondante M1 o M2.

• Controllo relè di test: l'EAUX controlla il relè di test (K2) tramite J2 pin 7, consentendo l'inserimento temporaneo di una resistenza di terra per simulare un guasto verso terra, consentendo l'autotest e la verifica della funzione di rilevamento di terra.

• Rimozione del segnale durante il lampeggio: si collega al contatto ausiliario del relè lampeggiante sul campo tramite il connettore J1, rimuovendo il segnale di test durante il lampeggio sul campo.

3. Funzione di autodiagnostica

Grazie al relè di test appena aggiunto, l'IS200EXAMG1B supporta la funzione di autodiagnostica del sistema di rilevamento del terreno. Il sistema può attivare periodicamente o su richiesta il relè di test, simulando una resistenza di terra di valore noto. Misurando la corrente di terra e calcolando il valore della resistenza di terra, verifica l'integrità e la precisione dell'intero canale di rilevamento del terreno (inclusa la rete di attenuazione EXAM, il circuito di acquisizione EAUX e la logica di calcolo DSPX). Ciò migliora significativamente la manutenibilità e l’affidabilità del sistema.

4. Applicazione nel prodotto di rilevamento del terreno autonomo PGDM

IS200EXAMG1B può essere utilizzato anche nel prodotto di rilevamento del terreno PGDM autonomo, lavorando con la scheda processore BPPB, la scheda di acquisizione BFGD e la scheda terminale BGTB per fornire funzionalità di rilevamento del terreno simili al sistema EX2100.

5. Scenari applicativi tipici

• Protezione di terra per sistemi di eccitazione di generatori sincroni (che richiedono funzione di autodiagnosi)

• Monitoraggio della messa a terra del rotore per generatori a turbina a vapore (requisiti di elevata affidabilità)

• 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

  
  

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IV. Descrizione dettagliata dell'interfaccia

1. Connettore J2 (connettore rilevamento massa)

J2 è un connettore di tipo D a 9 pin (femmina) utilizzato per il collegamento all'EPBP (EX2100) o direttamente all'EAUX/ERAX (EX2100e). Le assegnazioni dei pin sono le seguenti:

2. Connettore J1

J1 è un connettore con bloccaggio a 3 pin per il collegamento al contatto ausiliario del relè lampeggiante di campo:

3. Connettori stabili E1 ed E2

4. Terminale di terra TB1

TB1 è il punto di connessione per la messa a terra della schermatura della scheda EXAM alla terra del telaio dell'armadio, garantendo un'efficace messa a terra della schermatura e riducendo le interferenze elettromagnetiche.

5. Relè K1 e K2

Il modulo IS200EXAMG1B contiene due relè interni:

• K1 (seleziona relè): utilizzato per selezionare il controller master attivo (M1 o M2), controllato da EGDM C o EAUX.

• K2 (Relè di test): relè appena aggiunto per l'autotest di rilevamento del terreno, controllato da EAUX solo nelle applicazioni EX2100e.

  
  

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V. Ponticelli di configurazione

Il modulo IS200EXAMG1B dispone di tre ponticelli di configurazione, JP1, JP2 e JP3, utilizzati per selezionare la capacità del filtro appropriata in base al livello di tensione PPT del sito.

JP1 e JP2

Questi due ponticelli lavorano insieme per selezionare se la tensione PPT è maggiore di 750 V rms:

JP3

JP3 seleziona indipendentemente se la tensione PPT è maggiore di 375 V rms:

Nota: le impostazioni dei ponticelli devono essere configurate in base alla tensione secondaria PPT effettiva del sito. Impostazioni errate possono portare a misurazioni imprecise o danni al modulo.

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VI. Installazione e sostituzione

1. Posizione di montaggio

Il modulo IS200EXAMG1B è montato su una staffa Glastic® all'interno del modulo High Voltage Interface (HVI) nell'armadio ausiliario. Durante l'installazione, assicurarsi che il modulo sia saldamente posizionato e che tutti i connettori siano collegati e serrati correttamente.

2. Procedura di sostituzione (sistema EX2100 o EX2100e)

Importanti avvertenze di sicurezza:

• Il modulo EXAM si trova in un circuito ad alta tensione. L'alimentazione al sistema di eccitazione DEVE essere disattivata prima della sostituzione. Seguire le procedure complete di diseccitazione descritte in GEH-6631 (EX2100) o GEH-6780 (EX2100e). Aderire a tutte le pratiche locali di lock-out/tag-out. Lasciare il tempo necessario affinché i condensatori si scarichino.

• Utilizzare apparecchiature di test di sicurezza progettate per alte tensioni per verificare che i circuiti siano diseccitati prima di toccarli.

• Attenersi alle precauzioni ESD (scariche elettrostatiche) quando si maneggia il modulo. Indossare una cinghia di messa a terra e riporre il modulo in borse antistatiche.

• Il modulo EXAM NON supporta la sostituzione online. L'alimentazione deve essere disattivata prima della sostituzione.

Passaggi di sostituzione:

1. Verificare lo spegnimento: assicurarsi che il sistema di eccitazione sia completamente diseccitato.

2. Apri porta dell'armadio: apre la porta dell'armadio ausiliario. Utilizzando apparecchiature di prova ad alta tensione, verificare che i circuiti siano diseccitati.

3. Etichetta cavi: verificare che tutti i cavi siano correttamente etichettati in base ai contrassegni sul modulo per una facile riconnessione.

4. Scollegare i cavi:

• Scollegare i connettori ad innesto E1 ed E2.

• Scollegare i connettori J1 e J2.

• Scollegare il filo di terra da TB1.

5. Rimuovere il vecchio modulo: rimuovere con attenzione il modulo dai perni di montaggio e rimuoverlo dalla staffa Glastic®.

6. Ispeziona il nuovo modulo: verifica che le impostazioni dei ponticelli JP1-JP3 sul nuovo modulo corrispondano al modulo originale.

7. Installare il nuovo modulo: posizionare saldamente il nuovo modulo sulla staffa Glass®.

8. Ricollegare i cavi: ricollegare tutti i cavi e il filo di terra come etichettato e serrare i connettori.

9. 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 in un modulo PGDM

1. Verificare lo spegnimento: assicurarsi che sia il PGDM che l'apparecchiatura di eccitazione protetta siano completamente diseccitati.

2. Seguire i passaggi 2-8 sopra.