De IS200EDEXG1A is een excitatie-de-excitatiebesturingskaart ontworpen door General Electric (GE) voor zijn EX2100™-excitatiecontrolesysteem. Dit bord is de versie binnen de EDEX-serie die specifiek wordt gebruikt voor SCR-de-excitatietoepassingen en dient als kernbesturingsbord in de de-excitatiemodule. De primaire functie van de IS200EDEXG1A is het snel verwijderen van opgeslagen energie uit het generatorveld tijdens een nooduitschakeling wanneer de veldonderbreker of contactor opent, waardoor een veilige uitschakeling van de unit wordt gegarandeerd.
In het EX2100-systeem initieert de EMIO-kaart het de-excitatiecommando via de EXTB-kaart. De EXTB-kaart opent de 41dc-contactor (MDA/MDB) of onderbreker en draagt vervolgens het de-excitatiesignaal over van de hulpcontacten naar het SCR-ontstekingscircuit op de EDEX-kaart. De EDEXG1A-kaart biedt SCR-ontsteking, geleidingsdetectiefeedback en spanningshold-up-functionaliteit, waardoor een betrouwbare de-excitatie wordt gegarandeerd, zelfs in het geval van een volledige stroomstoring van het systeem.
De IS200EDEXG1A-kaart bevat een SCR-afvuurcircuit, een zelfontbrandend circuit (samengesteld uit een Break-over Diode-netwerk), Hall Effect-stroomsensoren, een spanningshoudcircuit, meerdere interfaceconnectoren (J1, J2, J8, DEPL, EPL1, EPL2), steekklemmen (voor instelling van de anodespanning) en configuratiejumpers (JP1-JP6). Het bordontwerp voldoet aan industriële normen en is geschikt voor kritische beveiligingstoepassingen in bekrachtigingssystemen in energiecentrales.
II. Belangrijkste functies
De primaire functies van de IS200EDEXG1A omvatten, maar zijn niet beperkt tot, het volgende:
1. SCR-ontsteking
Het IS200EDEXG1A-bord ontvangt twee schietopdrachten (van de M1- en M2-controllers) via het EXTB-bord, ingevoerd via de J8-connector. Bij ontvangst van het commando genereert het ontstekingscircuit een hoogfrequent blokgolfsignaal, dat via de DEPL-connector is verbonden met de SCR-poort, waardoor het in geleiding komt. Het ontstekingscircuit is voorzien van een redundant ontwerp om betrouwbaarheid te garanderen.
2. Zelfontbrandende bescherming
Als het hoofdontstekingscircuit uitvalt of vertraging oploopt, neemt het zelfontbrandingscircuit op de EDEXG1A-kaart de ontstekingstaak over. Dit circuit bestaat uit een Break-over Diode (BOD)-netwerk dat wordt bestuurd door de SCR-anodespanning en is verbonden met de SCR-poort. Wanneer de anodespanning de doorbreekspanning van de BOD overschrijdt, geleidt de BOD en ontsteekt de SCR. Dit ontwerp zorgt voor een betrouwbare de-excitatie, zelfs als het hoofdontstekingscircuit uitvalt.
3. Spanningsonderbreking
De IS200EDEXG1A-kaart is voorzien van een spanningshoudcircuit dat positieve 24 V DC- en negatieve 24 V DC-spanningen handhaaft, zelfs tijdens een volledige stroomuitval van het systeem, waardoor de SCR kan worden geactiveerd. Dit circuit levert ook spanning voor het bevochtigen van de externe de-excitatiecontacten, waardoor het de-excitatiecommando effectief blijft na een stroomuitval.
4. Geleidingsdetectie
Het IS200EDEXG1A-bord maakt gebruik van Hall Effect-sensoren om stroom in het veldcircuit te detecteren. Een mechanische ring (fluxconcentrator) koppelt de magnetische flux aan de sensoren aan de bovenrand van het bord. Twee sensorcircuits (1 en 2) kunnen bidirectionele stroom detecteren. De gedetecteerde stroomsignalen worden naar het EXTB-bord en vervolgens naar het besturingssysteem gestuurd. Twee rode LED's geven de status van elk stroomdetectiecircuit aan en lichten op wanneer er stroom wordt gedetecteerd.
5. Parallelle configuratie met meerdere kaarten
Voor toepassingen met hoge stroomsterkte zijn meerdere de-excitatie-SCR's vereist. Elke SCR wordt bestuurd door één EDEX-bord, geconfigureerd in een Master-Follower-opstelling. De J1-, J2-voeding en commons van het Master-bord zijn via EPL-kabels verbonden met de Follower-kaarten; Volgers hebben geen verbindingen met J1 en J2. Jumpers JP1 en JP2 configureren het EDEX-bord als Master of Follower.
III. Systeemtoepassingen
1. Toepassing in het EX2100-excitatiebesturingssysteem
De IS200EDEXG1A is de kernplaat van de de-excitatiemodule binnen het EX2100 excitatiebesturingssysteem. De rollen binnen het systeem omvatten:
Noodde-excitatie: Ontsteekt de SCR snel tijdens een noodstop om de opgeslagen energie in het generatorveld te ontladen naar de de-excitatieweerstand, waardoor de generator en het excitatiesysteem worden beschermd.
Redundant afvuren: Ontvangt redundante afvuuropdrachten van de M1- en M2-controllers, waardoor een betrouwbare de-excitatie wordt gegarandeerd, zelfs als één controller uitvalt.
Self-Firing Backup: Bevat een ingebouwd Break-over Diode-netwerk dat automatisch de SCR activeert als het hoofdcircuit uitvalt, waardoor een laatste beschermingslaag wordt geboden.
Stroombewaking: Bewaakt continu de de-excitatiestroom met behulp van Hall Effect-sensoren en stuurt de status terug naar het besturingssysteem voor diagnostiek en registratie.
Power Loss Ride-Through: Bevat een ingebouwd spanningsbehoudcircuit om ervoor te zorgen dat de-excitatie kan worden voltooid, zelfs tijdens een volledige stroomstoring van het systeem.
2. Typische toepassingsscenario's
Noodstopbeveiliging voor synchrone generatorbekrachtigingssystemen
De-excitatiecircuits voor stoomturbinegeneratoren
De-excitatiecircuits voor hydroturbinegeneratoren
Bescherming voor gasturbine-excitatiesystemen
Multi-SCR parallelle de-excitatie in excitatiesystemen met hoge stroomsterkte
IV. Gedetailleerde interfacebeschrijving
1. Voedingsconnectoren J1 en J2
J1 en J2 zijn 4-pins vergrendelbare connectoren voor ±24 V DC-voedingsingang:
| Pin |
J17M1/J17M2 Signaalbeschrijving |
| 1 |
+24 V gelijkstroom |
| 2 |
24 V retour |
| 3 |
24 V retour |
| 4 |
-24 V gelijkstroom |
2. Connector voor de-excitatiesignaal J8
J8 is een 6-pins vergrendelingsconnector voor aansluiting op het EXTB-bord:
| Pinsignaalbeschrijving |
|
| 1 |
M2 Brandcommando |
| 2 |
De-excitatiestatus A |
| 3 |
Ret_48VM2 |
| 4 |
M1 Vuurcommando |
| 5 |
De-excitatiestatus B |
| 6 |
Ret_48VM1 |
3. SCR-afvuurconnector DEPL
DEPL is een 2-pins vergrendelingsconnector voor aansluiting op de SCR-poort:
| Pinsignaalbeschrijving |
|
| 1 |
Terugkeer vuursignaal |
| 2 |
Vuursignaal |
4. Master-volger-interconnectconnectoren EPL1 en EPL2
EPL1 verbindt het masterbord met het eerste volgerbord. EPL2 wordt gebruikt voor serieschakelingsverbindingen tussen volgerkaarten. Beide zijn 25-pins D-type connectoren met identieke pintoewijzingen:
| Pinsignaalbeschrijving |
|
| 1 |
Masterpuls 1 van stuurcircuit 1 |
| 2 |
Gemeenschappelijk vanaf M1 |
| 3 |
Gemeenschappelijk vanaf M1 |
| 4 |
Positief 24 V DC van M1-voeding |
| 5 |
Positief 24 V DC van M1-voeding |
| 6 |
Negatieve 24 V DC van M1-voeding |
| 7 |
Negatieve 24 V DC van M1-voeding |
| 8 |
Gemeenschappelijk vanaf M1 |
| 9 |
Gemeenschappelijk vanaf M1 |
| 10 |
Positieve 24 V gelijkstroom geleverd door EXTB voor geleidingsdetectiecircuit 1 |
| 11-15 |
Geen verbinding |
| 16 |
Masterpuls 2 van stuurcircuit 2 |
| 17 |
Algemeen vanaf M2 |
| 18 |
Algemeen vanaf M2 |
| 19 |
Positief 24 V DC van M2-voeding |
| 20 |
Positief 24 V DC van M2-voeding |
| 21 |
Negatieve 24 V DC van M2-voeding |
| 22 |
Negatieve 24 V DC van M2-voeding |
| 23 |
Algemeen vanaf M2 |
| 24 |
Algemeen vanaf M2 |
| 25 |
Positieve 24 V gelijkstroom geleverd door EXTB voor geleidingsdetectiecircuit 2 |
5. Steekaansluitingen voor instelling van de anodespanning
De IS200EDEXG1A-kaart is voorzien van een reeks steekklemmen (E1A-E12) die worden gebruikt voor het instellen van de ontstekingsspanning van de SCR-anode via draadbruggen. Specifieke instellingen worden gedetailleerd beschreven in sectie VI hieronder.
V. Configuratie en installatie
1. Instelling anodespanning
Afhankelijk van de specificaties van de gebruikte SCR moeten draadbruggen worden aangesloten op de juiste steekklemmen om de juiste doorbreekdiodes en stroombegrenzende weerstanden te selecteren, passend bij de vereiste ontstekingsspanning van de anode. In de onderstaande tabel staan de jumperaansluitingen voor verschillende spanningsniveaus (van toepassing op 53 mm SCR-cellen):
| Anode-ontsteekspannings |
-doorbraakdiode-jumper |
Stroombegrenzingsweerstand-jumper |
| 700 V ± 50 V |
E7A – E11 |
E1B – E5 |
| 1400 V ± 100 V |
E7A – E10 |
E1B – E3 |
| 2100 V ± 150 V |
E7A – E9 |
E1B – E1C |
| 2800 V ± 200 V |
E7A – E8 |
E1B – E3 |
| 3500 V ± 250 V |
E7A – E7B |
E1B – E2 |
Belangrijke waarschuwing: Als de doorbreekspanning van een doorbreekdiode wordt overschreden en de BOD niet is aangesloten op de poort van de SCR, wordt het EDEX-bord vernietigd. Voordat u probeert de SCR te ontsteken door de doorbreekspanning van de BOD te overschrijden, moet u ervoor zorgen dat het ontstekingsbesturingscircuit de SCR zal ontsteken.
2. Master/Volger-configuratie
Jumpers JP1 en JP2 configureren het EDEX-bord als Master of Follower:
| Jumperbordtype |
|
Jumperpositie |
Beschrijving |
| JP1 |
Meester |
M |
Selecteer als Master |
| JP2 |
Meester |
M |
Selecteer als Master |
| JP1 |
Volgeling |
S |
Selecteer als volger |
| JP2 |
Volgeling |
S |
Selecteer als volger |
Opmerking: JP3-JP6 zijn altijd verbonden en vereisen geen configuratie.
VI. Installatie en vervanging
1. Montagelocatie
De IS200EDEXG1A-kaart wordt gemonteerd in de de-excitatiemodule in de EX2100-exciter-hulpkast. Het wordt met Snap Top-bevestigingen aan een tussenmontagepaneel bevestigd. Over de Hall Effect-sensoren is een verwijderbare fluxconcentratorring geïnstalleerd.
2. Vervangingsprocedure
Veiligheidswaarschuwingen:
WAARSCHUWING: Om een elektrische schok te voorkomen, schakelt u de stroom naar de bekrachtiging uit en volgt u de volledige procedures voor het uitschakelen van de spanning, zoals beschreven in de EX2100 Installatie- en opstartgids (GEH-6631). Houd u aan alle lokale Lock-out/Tag-out-praktijken. Geef de condensatoren de tijd om te ontladen.
LET OP: Om schade aan componenten veroorzaakt door statische elektriciteit te voorkomen, dient u alle platen te behandelen met statisch gevoelige behandelingstechnieken. Draag een aardingspolsband en bewaar borden in antistatische zakken.
Vervangingsstappen:
Controleer of de stroom is uitgeschakeld: Voordat u de deur van de hulpkast opent, test u de elektrische circuits om er zeker van te zijn dat de stroom is uitgeschakeld.
Kabels labelen: Controleer of alle kabels correct zijn gelabeld, zodat ze gemakkelijk opnieuw kunnen worden aangesloten.
Kabels loskoppelen:
Fluxconcentratorring verwijderen: Verwijder voorzichtig de fluxconcentratorring die zich boven de Hall Effect-sensoren bevindt.
Oude plank verwijderen: Open de kliksluitingen waarmee de EDEX-plank is bevestigd en verwijder de oude plank.
Nieuw bord configureren:
Plaats alle draadbruggen (inclusief steekjumpers) op het vervangende EDEX-bord in exact dezelfde posities als op het oude bord.
Controleer of de jumpers JP1-JP6 zich in dezelfde posities bevinden als op het oude bord.
Nieuwe kaart installeren: Plaats de vervangende EDEX-kaart in dezelfde positie op het montagepaneel en sluit de kliksluitingen.
Fluxconcentratorring vervangen: Plaats de fluxconcentratorring opnieuw.
Sluit de kabels opnieuw aan:
Sluit alle kabels opnieuw aan op het nieuwe bord, zoals aangegeven.
Sluit de draadbrug opnieuw aan op E1A.
Zorg ervoor dat alle connectoren goed op hun plaats zitten.
Herstel de stroom: Sluit de deur van de hulpkast, herstel de stroom naar het bekrachtigingssysteem volgens de procedures en test de werking.
