GE IS200EXHSG3A Exciter hogesnelheidsrelaisstuurkaart

De IS200EXHSG3A is een exciter hogesnelheidsrelaisstuurkaart ontworpen door General Electric (GE) voor zijn EX2100™ excitatiecontrolesysteem. Dit bord is de versie binnen de EXHS-serie die specifiek is bedoeld voor redundante besturingssystemen en wordt gebruikt met standaard magneetschakelaars. Het biedt voornamelijk drivers voor de DC-schakelaar (41) en pilootrelais voor de-excitatie en veldflitsen.

Het IS200EXHSG3A-bord speelt een cruciale interfacerol in het EX2100-bekrachtigingscontrolesysteem, waarbij logische commando's van het besturingssysteem worden omgezet in relaisuitgangen die veldapparaten met hoog vermogen aansturen. Het wordt aangesloten op het EMIO-bord via de EBKP-backplane. In redundante besturingssystemen ontvangt het signalen van de M1-, M2- en C-controllers, waardoor de relaisspoelen worden bestuurd via een 2-uit-3 stemcircuit, waardoor een hoge systeembetrouwbaarheid wordt gegarandeerd.

De IS200EXHSG3A is een van de vier versies in de EXHS-serie. Volgens de tabel in het document zijn de belangrijkste verschillen tussen elke versie als volgt:

De IS200EXHSG3A is speciaal ontworpen voor redundante besturingssystemen, geschikt voor 500 A, 42 mm bruggen, en wordt gebruikt met standaard magneetschakelaars met 125 V DC-spoelen. In tegenstelling tot de G1- en G2-versies laten de G3- en G4-versies het stroomregelaarcircuit achterwege; de driver levert een constante spanning van 125 V aan de spoel.

Het bord integreert de volgende belangrijke componenten:

• K53A en K53B Knipperende pilotrelais: Besturing van de knipperende contactors 53A en 53B.

• KDEP De-excitatie Pilot Relay: Bestuurt het de-excitatierelais.

• K41-magneetschakelaardrivers: twee (K41A, K41B) voor het besturen van de 41 DC-magneetschakelaar.

• Signaalconditioneringscircuits: Verwerk de-excitatiestatussignalen en koevoetstatussignalen van het EDEX-bord.

• Contactingangscircuits: Bewaak de status van hulpcontacten voor 41, 53A en 53B.

  
  

---

II. Belangrijkste functies

De primaire functies van de IS200EXHSG3A omvatten, maar zijn niet beperkt tot, het volgende:

1. 41 DC-magneetschakelaaraandrijving

De IS200EXHSG3A biedt twee 41 DC-contactordrivers (K41A, K41B), bestuurd door drivers op de EMIO. De driver op de EMIO vereist dat zowel een commando van de Field Programmable Gate Array (FPGA) als het 86G-contact wordt gesloten voordat de driver wordt bekrachtigd. Zowel de FPGA als het 86G-contact kunnen ervoor zorgen dat de driver spanningsloos wordt.

In een redundant besturingssysteem (G3) besturen ingangen van de M1-, M2- en C-controllers drie relais die zijn aangesloten in een 2-uit-3-stemcircuit. De relaisspoel wordt gevoed door 24 V DC van M1 en M2.

In tegenstelling tot de G1- en G2-versies laat de G3-versie het stroomregelaarcircuit achterwege. De driver levert een constante spanning van 125 V (P125) aan de spoel, in plaats van een hoogspanningsboost gevolgd door een constante stroomhoudmodus.

2. Knipperende pilootrelaisbediening

De IS200EXHSG3A-kaart integreert twee knipperende pilotrelais, K53A en K53B, die worden gebruikt om de knipperende magneetschakelaars te besturen. Elk knipperend pilotrelais wordt bestuurd door de EMIO en gebruikt twee seriecontacten om één knipperende schakelaar aan te sturen. De relaisspoel wordt gevoed door 24 V DC van de M1-controller.

K53A/K53B relaiskarakteristieken:

• Contactvermogen: Nominaal 125 V DC (max. 140 V DC), geleverd via J9 vanaf de bekrachtigingsbesturing.

• Ohmse belasting: 5 A bij 28 V DC, 0,5 A bij 125 V DC.

• Inductieve belasting: 2 A bij 28 V DC, 0,2 A bij 125 V DC, L/R-tijdconstante 0,007 seconden.

• Met onderdrukking: 0,5 A bij 125 V DC, L/R-tijdconstante 0,10 seconden (2 polen in serie).

• Onderdrukking: Geleverd op het EXHS-bord.

• Agentschap: UL, CSA.

3. De-excitatie Pilot-relaisbesturing

De IS200EXHSG3A-kaart integreert één de-excitatie-pilootrelais, KDEP, dat wordt gebruikt om het de-excitatiecircuit te besturen. KDEP wordt onmiddellijk actief na de deactivering van relais 41. De KDEP-spoel is aangesloten op een voeding van 125 V DC.

Kenmerken van KDEP-relay:

• Spoelvermogen: Nominaal 125 V DC vanaf J9 (140 V DC max, 100 V DC min).

• Contactvermogen: Nominaal 24 V DC van de bekrachtigingskast.

• Resistieve belasting: 2 A bij 28 V DC.

• Inductieve belasting: 1 A bij 28 V DC, L/R-tijdconstante 0,007 seconden.

• Onderdrukking: geleverd op de externe spoel, geen op het EXHS-bord.

• Agentschap: UL, CSA.

De-excitatiestatussignalen zijn afkomstig van de EDEX-kaart, worden geconditioneerd op de EXHS en worden verzonden naar EMIO-M1 en EMIO-M2 (voor redundante besturing).

4. Neem contact op met Ingangsbewaking

De IS200EXHSG3A-kaart brengt de hulpcontacten voor 53A, 53B en 41 in voor monitoring door de EMIO. Bij redundante besturing worden de signalen verspreid naar de M1-, M2- en C-controllers. De drie contacten worden bevochtigd door 70 V gelijkstroom geleverd door de EXHS. De stroom van de stekkers J12M1 en J12M2 is door een weerstand geïsoleerd en wordt aan de contacten geleverd. De bevochtigingsspanning kan variëren van 63 tot 84 V DC. De resulterende signalen waaieren uit naar M1, M2 en C. Het bewakingscircuit voor de contactingang bevindt zich op de EMIO.

5. Statusinvoer koevoet

Koevoetstatussignalen van twee EDEX-borden worden via de EXHS aan EMIO-M1 en EMIO-M2 geleverd. Het conditioneringscircuit op de EXHS bewaakt beide ingangen van de EDEX-kaarten. Als een van beide overgaat naar een lage impedantie (koevoet geleidend), geeft deze een signaal door aan EMIO in M1.

6. Signaalconditioneringscircuits

Bij redundante besturing worden de-excitatiesignalen van twee EDEX-kaarten via de EXHS aan EMIO-M1 en EMIO-M2 geleverd. Er zijn twee signaalconditioneringscircuits op de EXHS, één voor elk signaal. De EXHS herhaalt het signaal naar de EMIO.

---

III. Systeemtoepassingen

1. Toepassing in het EX2100-excitatiebesturingssysteem

De IS200EXHSG3A is een kritische interfacekaart die besturingslogica en veldapparatuur met hoog vermogen verbindt binnen het EX2100-bekrachtigingscontrolesysteem. Zijn rollen in een redundant besturingssysteem omvatten:

• 41 Contactor Drive: Ontvangt besturingsopdrachten van de EMIO om de 41 DC-contactor aan te sturen, waardoor het bekrachtigingssysteem kan worden geschakeld.

• Knippercontrole: Bestuurt de knipperende contactors via de K53A- en K53B-pilotrelais om initiële veldstroom te leveren tijdens het opstarten van de unit.

• De-excitatieregeling: Bestuurt het de-excitatiecircuit via het KDEP-pilotrelais om de veldenergie van de generator snel af te voeren tijdens uitschakeling of fouten.

• Statusfeedback: Geeft statusfeedback van de 41, 53A en 53B hulpcontacten naar de EMIO voor systeemmonitoring.

• Feedback over de-excitatiestatus: conditioneert de de-excitatiestatussignalen van de EDEX en stuurt deze naar de EMIO.

• Feedback over de status van de koevoet: conditioneert de statussignalen van de koevoet van de EDEX en stuurt deze naar de EMIO.

2. Redundante besturingssysteemconfiguratie

In een redundant besturingssysteem ontvangt de IS200EXHSG3A signalen van de M1-, M2- en C-controllers. De K41-driverbesturing maakt gebruik van een 2-uit-3-stemcircuit, waardoor wordt gegarandeerd dat een enkele controllerstoring geen verkeerde bediening of uitval van de werking veroorzaakt. De knipperrelais K53A/K53B worden aangestuurd door de EMIO en bieden ook een hoge betrouwbaarheid in redundante systemen.

3. Verschillen met G1/G2-versies

Het belangrijkste verschil tussen de IS200EXHSG3A en de G1- en G2-versies ligt in de aandrijfmethode voor de 41-magneetschakelaar:

• G1/G2: Gebruikt voor hogesnelheidsschakelaars (32 V, 1,5 A spoel). Ze maken gebruik van een aandrijfmethode die eerst een hoogspanningsboost toepast (125 V gedurende 150 ms) en vervolgens overschakelt naar een constante stroomhoudmodus (1,5 A ±0,2 A).

• G3/G4: Gebruikt voor standaardmagneetschakelaars (125 V DC-spoel). Ze laten het stroomregelaarcircuit achterwege en leveren direct een constante 125 V-spanning.

Daarom moet bij het selecteren van een EXHS-kaart de versie worden gekozen op basis van het type 41-magneetschakelaar dat in het veld wordt gebruikt.

4. Typische toepassingsscenario's

• Excitatiesystemen voor grote stoomturbinegeneratoren: voor bekrachtigingsregeling van 500 A, 42 mm bruggen.

• Excitatiesystemen voor hydroturbinegeneratoren: toepassingen met hoge betrouwbaarheid die redundante regeling vereisen.

• Gasturbine-excitatiesystemen: excitatiecontrole met snelle respons in combinatie met de EX2100.

• Industriële synchrone motorbekrachtiging: voor industriële aandrijvingen met hoog vermogen die standaardmagneetschakelaars vereisen.

  
  

---

IV. Gedetailleerde interfacebeschrijving

1. Voedingsconnectoren

2. Driverconnector

3. Signaalconnector J6

4. Signaalconnector J7

5. Signaalconnector J8

6. Signaalconnector J11

7. Connectoren voor EMIO J505, J508, J515

Deze drie 25-pins connectoren worden respectievelijk aangesloten op de EMIO-kaarten voor M1, M2 en C. J505 (naar M1) en J508 (naar M2) omvatten volledige de-excitatie- en koevoetsignalen, terwijl J515 (naar C) deze signalen niet bevat. Raadpleeg de tabellen in het document voor gedetailleerde pintoewijzingen.

---

V. Installatie en vervanging

1. Montagelocatie

De IS200EXHSG3A-kaart wordt doorgaans gemonteerd in de excitatieschakelkast van de EX2100, vastgezet op een montageplaat met schroeven. Het bord wordt via kabels aangesloten op de EBKP-backplane, die vervolgens communiceert met de EMIO.

2. Procedure voor vervanging van de raad van bestuur

Veiligheidswaarschuwingen:

• WAARSCHUWING: Om elektrische schokken te voorkomen, schakelt u de stroom naar het bekrachtigingssysteem uit en volgt u de volledige procedures voor het uitschakelen van de energie, zoals beschreven in de Installatie- en opstartgids (GEH-6631). Houd u aan alle lokale Lock-out/Tag-out-praktijken.

• LET OP: Gebruik hoogspanningstestapparatuur om te controleren of de circuits spanningsvrij zijn voordat u ze aanraakt.

• LET OP: Om schade aan componenten veroorzaakt door statische elektriciteit te voorkomen, dient u alle platen te behandelen met statisch gevoelige behandelingstechnieken. Draag een aardingsband en bewaar borden in antistatische zakken.

Vervangingsstappen:

1. Controleer of de stroom is uitgeschakeld: Zorg ervoor dat het bekrachtigingssysteem volledig spanningsloos is.

2. Kastdeur openen: Open de deur van de schakelkast en test de I/O-circuits om er zeker van te zijn dat de stroom is uitgeschakeld.

3. Labelkabels: Controleer of alle kabels correct zijn gelabeld volgens de markeringen op het bord, zodat ze gemakkelijk opnieuw kunnen worden aangesloten.

4. Kabels loskoppelen: Koppel voorzichtig alle kabels los van de EXHS-kaart.

5. Verwijder oud bord:

• Plaats een doek of een andere niet-geleidende barrière onder het bord om te voorkomen dat hardware valt.

• Verwijder de schroeven waarmee het EXHS-bord vastzit en verwijder het oude bord.

6. Inspecteer het nieuwe bord: Controleer of het nieuwe bordmodel IS200EXHSG3A is en overeenkomt met het originele bord.

7. Installeer een nieuw bord: Plaats het nieuwe bord in dezelfde positie als het verwijderde bord, lijn het uit met de montagegaten en zet het vast met schroeven.

8. Sluit de kabels opnieuw aan: Sluit alle kabels opnieuw aan zoals aangegeven en zorg ervoor dat de connectoren goed op hun plaats zitten.

9. Herstel de stroom: Sluit de kastdeur, herstel de stroom naar het bekrachtigingssysteem volgens de procedures en test de werking.

3. Procedure voor het vervangen van relais

De relais op de EXHS-kaart zijn voorzien van een socket en kunnen indien nodig afzonderlijk worden vervangen.

1. Diagnose van fout: Gebruik de diagnosetools van Toolbox om het defecte relais te identificeren en vast te leggen.

2. Controleer of de stroom is uitgeschakeld: Zorg ervoor dat het bekrachtigingssysteem volledig spanningsloos is.

3. Kastdeur openen: Open de deur van de schakelkast en test de I/O-circuits om er zeker van te zijn dat de stroom is uitgeschakeld.

4. Zoek het defecte relais: Zoek het defecte relais op het EXHS-bord.

5. Bescherming voorbereiden: Plaats een doek of een andere niet-geleidende barrière onder het bord.

6. Relais verwijderen:

• Breek voorzichtig de clip los waarmee het relais vastzit.

• Trek het relais uit de fitting.

7. Installeer een nieuw relais:

• Richt het vervangende relais correct en druk het in de fitting.

• Klik de bevestigingsclip voorzichtig terug op zijn plaats.

8. Herstel de stroom: Sluit de kastdeur, herstel de stroom naar het bekrachtigingssysteem volgens de procedures en test de werking.

---