Bảng phản hồi DC Exciter GE IS200EDCFG1B

IS200EDCFG1B là Bảng phản hồi DC Exciter được thiết kế bởi General Electric (GE) cho Hệ thống điều khiển kích thích EX2100™ của họ. Bo mạch này là một bản sửa đổi phần cứng quan trọng trong dòng EDCF. So với phiên bản G1A trước đó, phiên bản G1B có dải đo điện áp nâng cao, hỗ trợ các mức điện áp PPT cao hơn và thích ứng với phạm vi ứng dụng hệ thống kích thích rộng hơn.

Bảng IS200EDCFG1B chủ yếu được sử dụng để đo điện áp trường và dòng điện trường tại cầu SCR và truyền các tín hiệu này qua liên kết cáp quang tốc độ cao đến bảng EISB trong bảng điều khiển. Giao tiếp cáp quang cung cấp cả khả năng cách ly điện áp giữa hai bo mạch và khả năng chống nhiễu điện cao, đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy của tín hiệu đo.

Chức năng cốt lõi của bo mạch là chuyển đổi tín hiệu điện áp cao, dòng điện cao từ phía nguồn thành tín hiệu mức thấp mà phía điều khiển có thể sử dụng được thông qua cách ly và chuyển đổi. Nó nhận tín hiệu điện áp và dòng điện từ cầu SCR, khuếch đại chúng một cách khác biệt, đưa chúng vào Bộ tạo dao động điều khiển bằng điện áp (VCO) để chuyển đổi chúng thành tín hiệu tần số, sau đó gửi chúng qua bộ phát cáp quang đến bảng EISB để điều chỉnh kích thích và bảo vệ bởi hệ thống điều khiển.

Bo mạch IS200EDCFG1B có thiết kế linh hoạt cho các tình huống ứng dụng khác nhau:

• Đo điện áp: Cung cấp bảy nút nhảy lựa chọn dải điện áp để phù hợp với các mức điện áp PPT khác nhau từ 140 V đến 1300 V. Các phiên bản mới hơn, bao gồm cả G1B, hỗ trợ điện áp PPT lên đến 1400 V rms.

• Đo dòng điện: Đo dòng điện kích từ thông qua shunt DC, với tín hiệu đầu vào tối đa là 500 mV.

• Truyền thông sợi quang: Hỗ trợ hai loại sợi quang, cho phép lựa chọn dựa trên khoảng cách truyền: Sợi quang nhựa (POF) lên đến 10 m hoặc sợi Hard Clad Silica (HCS) lên đến 90 m. Bán kính uốn tối thiểu là 1,5 inch.

Bảng mạch có một đèn LED màu xanh lá cây (PSOK) để biểu thị trạng thái nguồn điện. Bo mạch được cấp nguồn từ nguồn cung cấp ±24 V dc bên ngoài và các bộ điều chỉnh bên trong tạo ra +15 V dc, -15 V dc và +5 V dc cho các mạch khác nhau.

Bảng EDCFG1B bao gồm các giao diện và thành phần chính sau:

• Đầu nối J16: Đầu vào nguồn +24 V dc

• Đầu nối P1: Đầu vào tín hiệu shunt dòng điện trường

• Đầu nối Stab-on E1: Đầu vào điện áp trường (cầu SCR âm)

• CF OF Fiber-Optic Connector: Đầu ra xung phản hồi dòng điện trường

• Đầu nối cáp quang VF OF: Đầu ra xung phản hồi điện áp trường

• JP1-JP6, JP9-JP10: Jumper lựa chọn dải điện áp (JP10 tương ứng với 1300V, phiên bản G1B hỗ trợ 1400V)

• JP7, JP8: Jumper chọn loại sợi quang

• PSOK LED: Đèn báo trạng thái nguồn màu xanh lá cây

  
  

---

II. Chức năng chính

Các chức năng chính của IS200EDCFG1B bao gồm nhưng không giới hạn ở những chức năng sau:

1. Đo điện áp trường

Bảng IS200EDCFG1B đo điện áp giữa cực âm của cầu SCR và cực dương của shunt dòng điện. Bằng cách chọn các kết hợp điện trở khác nhau thông qua các jumper, điện áp cầu có thể được điều chỉnh xuống để phù hợp với các mức điện áp PPT khác nhau. Tín hiệu được chia tỷ lệ được đưa vào bộ khuếch đại vi sai. Điện áp đầu ra của bộ khuếch đại (-5 V đến +5 V) điều khiển Bộ tạo dao động điều khiển điện áp (VCO), tạo ra tín hiệu tần số tỷ lệ với điện áp, được gửi đến EISB thông qua cáp quang.

So với phiên bản G1A, phiên bản G1B có dải đo điện áp nâng cao, hỗ trợ điện áp PPT lên đến 1400 V rms, giúp phiên bản này phù hợp với các ứng dụng hệ thống kích thích điện áp cao hơn.

2. Đo dòng điện trường

Dòng điện kích từ được đo qua shunt DC tại cầu SCR, tạo ra tín hiệu mức thấp có giá trị tối đa là 500 mV qua shunt. Tín hiệu này được đưa vào bộ khuếch đại vi sai. Điện áp đầu ra của bộ khuếch đại (-5 V đến +5 V) điều khiển VCO, tạo ra tín hiệu tần số tỷ lệ với dòng điện, được gửi đến EISB thông qua cáp quang.

3. Truyền thông cáp quang

Bảng mạch sử dụng hai đầu nối cáp quang (CF OF và VF OF) để gửi các xung phản hồi dòng điện và điện áp tương ứng. Truyền thông cáp quang có những ưu điểm sau:

• Cách ly điện áp cao: Cách ly điện hoàn toàn giữa phía nguồn và phía điều khiển, đảm bảo an toàn cho nhân viên.

• Chống ồn: Sợi quang không bị nhiễu điện từ, đảm bảo chất lượng truyền tín hiệu cao.

• Truyền dẫn đường dài: Khoảng cách truyền lên tới 10 m hoặc 90 m tùy thuộc vào loại sợi được chọn.

4. Nguồn điện

Bo mạch IS200EDCFG1B được cấp nguồn bằng nguồn điện một chiều ±24 V bên ngoài, đầu vào qua đầu nối J16. Ba bộ điều chỉnh điện áp trên bo mạch tạo ra:

• +15 V dc: Cấp nguồn cho các mạch analog.

• -15 V dc: Cấp nguồn cho các mạch analog.

• +5 V dc: Cấp nguồn cho các mạch kỹ thuật số.

Đèn LED chỉ báo PSOK màu xanh lá cây được điều khiển bởi đầu ra ±15 V và sáng lên khi nguồn điện hoạt động bình thường.

5. Cấu hình linh hoạt

Bảng mạch có nhiều nút nhảy để cấu hình dựa trên các điều kiện cụ thể của từng địa điểm:

• Lựa chọn dải điện áp: Jumpers JP1-JP6 và JP9-JP10 chọn mức điện áp PPT. Chỉ có thể chèn một jumper bất cứ lúc nào. Trong phiên bản G1B, JP10 tương ứng với cài đặt 1300 V, nhưng bo mạch thực sự hỗ trợ điện áp PPT lên tới 1400 V rms.

• Lựa chọn loại sợi: JP7 (phản hồi hiện tại) và JP8 (phản hồi điện áp) được đặt độc lập để chọn sợi quang nhựa (POF) hoặc sợi Silica cứng (HCS).

  
  

---

III. Ứng dụng hệ thống

1. Ứng dụng trong Hệ thống điều khiển kích từ EX2100

IS200EDCFG1B là bảng phản hồi quan trọng để đo điện áp và dòng điện trường trong Hệ thống điều khiển kích thích EX2100. Vai trò của nó trong hệ thống bao gồm:

• Phản hồi điện áp trường: Đo đầu ra điện áp trường từ cầu SCR và truyền tín hiệu điện áp qua cáp quang đến bảng EISB để điều khiển điện áp vòng kín bằng Bộ điều chỉnh điện áp tự động (AVR).

• Phản hồi dòng điện trường: Đo đầu ra dòng điện trường từ cầu SCR và truyền tín hiệu hiện tại qua cáp quang đến bảng EISB để giới hạn, bảo vệ và giám sát dòng điện trường.

• Cách ly điện: Cung cấp cách ly điện hoàn toàn giữa phía nguồn và phía điều khiển thông qua giao tiếp cáp quang, đảm bảo an toàn cho các mạch điều khiển điện áp thấp.

• Điều hòa tín hiệu: Chuyển đổi tín hiệu điện áp cao, dòng điện cao thành tín hiệu mức thấp phù hợp để xử lý mạch điều khiển, có tính năng tuyến tính hóa.

2. Sự khác biệt so với phiên bản G1A

So với phiên bản G1A trước đó, những cải tiến chính ở phiên bản IS200EDCFG1B là:

• Hỗ trợ điện áp cao hơn: Phiên bản G1B trở lên hỗ trợ điện áp PPT lên tới 1400 V rms, trong khi phiên bản G1A được định mức ở mức 1300 V. Điều này cho phép sử dụng G1B trong các hệ thống kích thích điện áp cao hơn.

• Kịch bản ứng dụng rộng hơn: Khi công suất của máy phát điện tăng lên, mức điện áp kích thích tiếp tục tăng. Phiên bản G1B đáp ứng yêu cầu của các ứng dụng mới này.

3. Cấu hình dự phòng

Trong các hệ thống yêu cầu độ tin cậy cao, có thể lắp đặt ba bo mạch IS200EDCFG1B để dự phòng. Hệ thống kích thích có thể tiếp tục hoạt động ngay cả khi một bo mạch bị hỏng. Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là do liên quan đến điện áp cao nên việc thay thế trực tuyến bo mạch bị lỗi không được hỗ trợ, ngay cả trong cấu hình dự phòng. Nguồn hệ thống phải được tắt để thay thế.

4. Các kịch bản ứng dụng điển hình

• Phản hồi điện áp và dòng điện cho hệ thống kích thích máy phát đồng bộ lớn

• Bộ điều chỉnh điện áp cho máy phát điện tua bin hơi nước cao áp

• Bộ nguồn kích thích máy phát điện tua bin thủy điện

• Hệ thống kích thích cho tuabin khí

• Nâng cấp và trang bị thêm cho hệ thống kích thích công nghiệp

  
  

---

IV. Mô tả giao diện chi tiết

1. Đầu nối nguồn J16

J16 là đầu nối 2 chân cho đầu vào nguồn ±24 V dc bên ngoài:

2. Đầu nối đầu vào hiện tại P1

P1 là đầu nối 4 chân (sử dụng 2 chân) để kết nối shunt dòng điện trường:

3. Đầu nối đầu vào điện áp E1

E1 là đầu nối cố định cho đầu vào điện áp trường:

4. Đầu nối cáp quang

5.

LED chỉ báo nguồn Mô	Màu đèn	tả
PSOK	Màu xanh lá	Được điều khiển bởi đầu ra ±15 V dc, sáng khi nguồn điện hoạt động bình thường

---

V. Cấu hình Jumper

Bảng IS200EDCFG1B có 10 nút nhảy để định cấu hình dải điện áp và loại sợi.

1. Bộ nhảy lựa chọn dải điện áp (JP1-JP6, JP9-JP10)

Các jumper này chọn mức điện áp PPT của cầu SCR. Chỉ có thể chèn một jumper bất cứ lúc nào. Chọn jumper tương ứng dựa trên điện áp hệ thống thực tế:

Quan trọng:

• Mỗi lần chỉ có thể cắm một jumper dải điện áp. Việc chèn nhiều jumper cùng lúc sẽ gây ra lỗi đo.

• Phiên bản G1B và các bo mạch mới hơn hỗ trợ điện áp PPT lên tới 1400 V rms, nhưng cài đặt jumper vẫn sử dụng JP10 tương ứng với vị trí 1300 V. Điều này có nghĩa là ngay cả khi điện áp đầu vào đạt 1400 V, cài đặt jumper vẫn phải được đặt ở vị trí JP10.

2. Bộ nhảy lựa chọn loại sợi (JP7, JP8)

Hai bộ nhảy này lần lượt chọn loại sợi cho phản hồi hiện tại và phản hồi điện áp và có thể được đặt độc lập:

Lưu ý: Bán kính uốn tối thiểu của các loại cáp này là 1,5 inch. Tránh uốn cong quá mức trong quá trình cài đặt.

---

VI. Lắp đặt và thay thế

1. Vị trí lắp đặt

Bảng IS200EDCFG1B được gắn bên trong tủ phụ của hệ thống kích thích EX2100, được cố định ở các thanh trượt trên và dưới. Trong quá trình cài đặt, chú ý đến:

• Đảm bảo bảng được lắp vào đúng hướng.

• Các chốt khóa đẩy phải được gắn hoàn toàn để ngăn bảng bị lỏng.

• Cáp quang nên tránh uốn cong quá mức, duy trì bán kính uốn cong tối thiểu.

2. Thủ tục thay thế

Cảnh báo an toàn quan trọng:

• Bảng EDCF liên quan đến điện áp cao và KHÔNG hỗ trợ thay thế trực tuyến. Ngay cả trong các hệ thống dự phòng, nguồn điện của hệ thống kích thích phải được tắt trước khi thay thế.

• Trước khi thay bo mạch, hãy làm theo quy trình ngắt điện hoàn chỉnh được nêu trong Hướng dẫn cài đặt và khởi động (GEH-6631). Tuân thủ tất cả các thông lệ Khóa/Gắn thẻ ra tại địa phương. Để thời gian cho tụ phóng điện.

• Sử dụng thiết bị kiểm tra an toàn được thiết kế cho điện áp cao để xác nhận các mạch đã được ngắt điện trước khi chạm vào chúng.

• Tuân thủ các biện pháp phòng ngừa ESD (Xả tĩnh điện) khi xử lý bo mạch. Đeo dây nối đất và bảo quản bảng trong túi chống tĩnh điện.

Các bước thay thế:

1. Xác minh Tắt nguồn: Đảm bảo bảng chứa bảng EDCF đã được ngắt điện hoàn toàn.

2. Mở Cửa Tủ: Mở cửa tủ phụ. Sử dụng thiết bị kiểm tra điện áp cao, xác minh rằng các mạch đã được ngắt điện.

3. Dán nhãn cáp: Xác minh rằng tất cả các cáp đều được dán nhãn chính xác theo các dấu hiệu trên bo mạch để dễ dàng kết nối lại.

4. Ngắt kết nối cáp:

• Nắm mỗi bên của đầu nối cắm vào đầu nối bo mạch E1 và nhẹ nhàng kéo lỏng ra.

• Ngắt kết nối đầu nối P1 và J16.

• Ngắt kết nối đầu nối cáp quang CF OF và VF OF.

5. Mở khóa bảng: Mở khóa các chốt khóa đẩy giữ bảng EDCF ở các thanh trượt trên và dưới.

6. Tháo bảng cũ: Trượt bảng cũ ra khỏi slide và tháo nó ra.

7. Kiểm tra bảng mới: Xác minh rằng các chân nối JP1 đến JP10 trên bảng EDCF mới có ở cùng vị trí với bảng ban đầu hay không.

8. Lắp bo mạch mới: Định hướng bo mạch mới theo cùng một hướng, trượt nó vào các thanh trượt, đẩy nó vào hoàn toàn và khóa các chốt khóa đẩy.

9. Kết nối lại cáp: Kết nối lại tất cả các cáp và đầu nối cáp quang như trên nhãn, đảm bảo chúng được đặt đúng vị trí.

10. Khôi phục nguồn điện: Đóng cửa tủ phụ, khôi phục nguồn điện cho hệ thống kích thích theo quy trình và vận hành thử.