IS200EGDMH1A là Mô-đun máy dò mặt đất Exciter được thiết kế bởi General Electric (GE) cho Hệ thống điều khiển kích thích EX2100™ của họ. Bảng này có hệ số dạng hai khe, chiều cao gấp đôi (6U) và được gắn vào giá đỡ Bảng nối đa năng Exciter Power (EPBP). Chức năng chính của IS200EGDMH1A là phát hiện điện trở rò rỉ trường giữa bất kỳ điểm nào trong mạch kích từ máy phát điện (ở phía AC hoặc DC) và mặt đất, cung cấp khả năng giám sát cách điện quan trọng cho hệ thống kích thích.
Trong hệ thống điều khiển Simplex, một bảng EGDM được cấu hình. Trong hệ thống điều khiển Dự phòng, ba bảng EGDM được cấu hình, đóng vai trò là Bộ điều khiển C, Master 1 (M1) và Master 2 (M2). Bảng EGDM hoạt động cùng với Mô-đun suy giảm EXAM, được gắn trong Mô-đun điện áp cao nằm trong Bảng phụ trợ. Mô-đun EXAM cảm nhận điện áp trên điện trở cảm biến mặt đất và gửi tín hiệu đến (các) bảng EGDM qua cáp chín dây dẫn.
Bảng IS200EGDMH1A nhận tín hiệu cáp quang từ bảng DSPX thông qua bảng EISB. Dựa trên logic điều khiển, nó xác định bộ điều khiển chính hiện đang hoạt động (M1 hoặc M2). Thiết bị chủ hoạt động tạo ra điện áp sóng vuông ±50 V, được cấp qua cáp tới một đầu của điện trở cảm biến trong mô-đun EXAM. Bộ điều hòa tín hiệu nhận được tín hiệu vi sai suy giảm (10:1) từ điện trở cảm biến. Tín hiệu này đi qua bộ khuếch đại vi sai đạt được sự thống nhất với tỷ lệ loại bỏ chế độ chung cao, sau đó đến Bộ tạo dao động điều khiển điện áp (VCO) để chuyển đổi nó thành tín hiệu tần số. Tín hiệu này được gửi trở lại bo mạch EISB thông qua bộ phát cáp quang để hệ thống điều khiển tính toán giá trị điện trở đất.
Bảng mạch có nguồn điện cách ly, lấy đầu vào 24 V dc từ bảng nối đa năng EPBP và sử dụng bộ chuyển đổi DC/DC để tạo ra ±65 V dc (đối với bộ khuếch đại công suất không cách ly) và cách ly +5 V dc và ±15 V dc (đối với mạch điều hòa tín hiệu). Đầu ra bộ khuếch đại công suất có trở kháng nhỏ hơn 1,0 Ω, tạo ra sóng vuông ±50 V với dòng điện giới hạn ở khoảng 80 mA và có thời gian hoạt động bình thường là 5 giây, giảm xuống 400 ms trong quá trình vận hành thử nghiệm.
II. Chức năng chính
Các chức năng chính của IS200EGDMH1A bao gồm nhưng không giới hạn ở những chức năng sau:
1. Phát hiện điện trở đất
Đo điện trở rò rỉ từ mạch kích từ máy phát xuống đất bằng điện trở cảm biến trong Mô-đun suy hao EXAM. IS200EGDMH1A điều kiện, cách ly và số hóa tín hiệu điện áp qua điện trở cảm biến, truyền kết quả qua cáp quang đến hệ thống điều khiển để cảnh báo hoặc bảo vệ lỗi chạm đất.
2. Điều khiển dự phòng và chuyển mạch Master/Slave
Trong hệ thống dự phòng, ba bo mạch EGDM được cấu hình là C, M1 và M2. Bảng C nhận tín hiệu điều khiển từ DSPX và xác định xem M1 hay M2 đóng vai trò là bộ điều khiển chính hoạt động. Master hoạt động tạo ra điện áp thử nghiệm và nhận tín hiệu phát hiện. Thiết kế này đảm bảo hệ thống tiếp tục hoạt động ngay cả khi một bo mạch bị lỗi.
3. Kiểm tra việc tạo điện áp
Bộ khuếch đại công suất trong bộ khuếch đại hoạt động tạo ra điện áp thử nghiệm sóng vuông ±50 V áp vào điện trở cảm biến trong mô-đun EXAM. Điện áp này có trở kháng đầu ra thấp (<1,0 Ω) và giới hạn dòng điện (khoảng 80 mA) để đảm bảo an toàn và tin cậy. Thời gian hoạt động bình thường là 5 giây, giảm xuống 400 ms ở chế độ thử nghiệm.
4. Điều hòa và cách ly tín hiệu
Tín hiệu vi sai từ điện trở cảm biến, suy giảm 10:1, đi vào mạch điều hòa tín hiệu của IS200EGDMH1A. Mạch này sử dụng bộ khuếch đại vi sai đạt được sự thống nhất với CMRR cao, tiếp theo là VCO để chuyển đổi tần số. Toàn bộ mạch điều hòa tín hiệu được cấp nguồn bằng nguồn cách ly để xử lý điện áp chế độ chung có khả năng cao ở điện trở cảm biến, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
5. Chức năng tự kiểm tra
Theo lệnh từ bộ phận điều khiển, mạch điều hòa tín hiệu có thể nối đất phía cầu của điện trở cảm biến suy yếu. Điều này cho phép đo mức đầu ra của bộ khuếch đại công suất, thực hiện chức năng tự kiểm tra.
6. Truyền thông cáp quang
IS200EGDMH1A được trang bị hai đầu nối cáp quang:
Lower Fiber Optic Connector (U201): Bộ thu HFBR2528, nhận tín hiệu dao động từ board EISB.
Đầu nối cáp quang phía trên (U305): Bộ phát HFBR1528, gửi tín hiệu điện trở cảm biến trở lại bảng EISB.
7. Chỉ báo trạng thái
Bảng mặt trước có ba đèn LED màu xanh lá cây, hiển thị trạng thái nguồn, xem bảng này có được chọn làm bảng chính hay không và bảng chính này có đang tích cực gửi tín hiệu kiểm tra 50 V hay không.
III. Ứng dụng hệ thống
1. Ứng dụng trong Hệ thống điều khiển kích từ EX2100
IS200EGDMH1A là mô-đun cốt lõi để giám sát mặt đất trong Hệ thống điều khiển kích thích EX2100. Vai trò của nó trong hệ thống bao gồm:
Giám sát lỗi nối đất: Liên tục theo dõi tình trạng cách điện của mạch kích từ máy phát điện với mặt đất. Nếu điện trở đất giảm xuống dưới ngưỡng, nó sẽ phát ra cảnh báo hoặc kích hoạt hành động bảo vệ để ngăn lỗi leo thang.
Hỗ trợ kiến trúc dự phòng: Trong các hệ thống dự phòng, ba EGDM hoạt động cùng nhau. Bảng C tự động chọn M1 hoặc M2 làm bảng chủ hoạt động dựa trên logic điều khiển, đảm bảo tính liên tục của chức năng giám sát ngay cả khi một bảng bị lỗi.
Cách ly điện áp cao: Cung cấp cách ly điện giữa phía điện áp cao và hệ thống điều khiển điện áp thấp thông qua nguồn điện cách ly và liên lạc cáp quang, đảm bảo an toàn cho nhân viên.
Tự chẩn đoán: Chức năng tự kiểm tra tích hợp xác minh trạng thái hoạt động của mạch điều hòa tín hiệu và bộ khuếch đại công suất, nâng cao độ tin cậy của hệ thống.
2. Các kịch bản ứng dụng điển hình
Bảo vệ nối đất cho hệ thống kích thích máy phát điện đồng bộ
Giám sát mặt đất rôto cho máy phát điện tua bin hơi nước
Giám sát cách điện cho mạch trường máy phát điện tua bin thủy điện
Phát hiện lỗi nối đất cho hệ thống kích thích tuabin khí
Bảo vệ hệ thống kích thích động cơ lớn công nghiệp
IV. Mô tả giao diện chi tiết
1. Đầu nối J2C
J2C là đầu nối 9 chân để kết nối với Mô-đun suy giảm EXAM, mang tín hiệu phát hiện và điều khiển. Việc gán pin như sau:
| pin |
danh pháp |
Mô tả |
| 1 |
AMP M1 |
Đầu vào bộ khuếch đại từ EGDM-M1 |
| 2 |
AMP M2 |
Đầu vào bộ khuếch đại từ EGDM-M2 |
| 3 |
RLY 24V |
Nguồn 24 V sang rơle chuyển mạch |
| 4 |
SENSE ATT |
Điện trở cuối của bộ suy giảm cảm giác |
| 5 |
NC |
Chưa kết nối |
| 6 |
NC |
Chưa kết nối |
| 7 |
NC |
Chưa kết nối |
| 8 |
RLY DRV |
Chuyển tín hiệu sang rơle từ EGDM-C |
| 9 |
CẢM GIÁC AMP |
Điện trở cuối của bộ khuếch đại |
2. Đầu nối cáp quang
Lower Fiber Optic Connector (U201): Nhận tín hiệu dao động từ board EISB để đồng bộ và điều khiển.
Đầu nối cáp quang phía trên (U305): Truyền tín hiệu phát hiện có điều kiện đến bảng EISB để hệ thống điều khiển xử lý.
3. Đầu nối bảng nối đa năng (P1/P2)
IS200EGDMH1A kết nối với giá EPBP thông qua đầu nối bảng nối đa năng P1 và P2, nhận nguồn điện 24 V dc và sử dụng các chân chương trình trên P2 để định cấu hình vai trò bo mạch (C, M1 hoặc M2).
V. Các chỉ số và điểm kiểm tra
1. Các chỉ báo ở mặt trước
Ba đèn LED màu xanh lá cây nằm ở phía trên cùng của bảng mặt trước giúp đánh giá nhanh trạng thái bảng:
| Chỉ báo vị trí LED |
Mô |
tả |
| Thượng |
Trạng thái nguồn |
Board đang nhận nguồn từ bảng nối đa năng, sáng lên |
| Ở giữa |
Lựa chọn chính |
Bảng này được chọn làm bảng chính (M1 hoặc M2), sáng lên |
| Thấp hơn |
Kiểm tra điện áp đầu ra |
Board này là master và hiện đang gửi tín hiệu test 50V, sáng lên |
Trong hệ thống dự phòng trong quá trình hoạt động bình thường, một bảng (M1 hoặc M2) phải có đèn LED ở giữa và dưới, trong khi bảng C chỉ có đèn LED phía trên sáng.
2. Điểm kiểm tra
Các điểm kiểm tra được đặt ở mặt trước để vận hành và khắc phục sự cố tại chỗ. Tham khảo Hình 4 trong tài liệu để biết các vị trí điểm kiểm tra cụ thể và định nghĩa tín hiệu.
VI. Lắp đặt và thay thế
1. Vị trí lắp đặt
Bo mạch IS200EGDMH1A lắp vào (các) khe được chỉ định trong giá đỡ bảng nối đa năng Exciter Power (EPBP) EX2100. Hệ thống Simplex sử dụng một khe cắm; hệ thống dự phòng sử dụng ba khe liền kề. Đảm bảo bo mạch được đặt đúng vị trí và các vít của bảng được siết chặt trong quá trình lắp đặt.
2. Quy trình thay thế ngoại tuyến (Hệ thống đã ngắt điện)
Cảnh báo an toàn:
CẢNH BÁO: Để tránh bị điện giật, hãy tắt nguồn máy kích thích và làm theo quy trình ngắt điện hoàn chỉnh được nêu trong Hướng dẫn khởi động và lắp đặt EX2100 (GEH-6631). Tuân thủ tất cả các thông lệ Khóa/Gắn thẻ ra tại địa phương.
THẬN TRỌNG: Để ngăn ngừa hư hỏng linh kiện do tĩnh điện gây ra, hãy xử lý tất cả các bo mạch bằng kỹ thuật xử lý nhạy cảm với tĩnh điện. Đeo dây nối đất ở cổ tay và bảo quản bảng mạch trong túi chống tĩnh điện.
Các bước thay thế:
Xác minh tắt nguồn: Trước khi mở cửa tủ điều khiển, hãy kiểm tra mạch điện để đảm bảo đã tắt nguồn.
Dán nhãn cáp: Xác minh tất cả các cáp đều được dán nhãn chính xác để dễ dàng kết nối lại.
Ngắt kết nối cáp quang: Tháo hai đầu nối cáp quang ra khỏi mặt trước của bo mạch.
Xóa bảng cũ:
Nới lỏng các vít ở phía trên và phía dưới của tấm mặt gần các tab đẩy (các vít bị cố định).
Tháo bảng bằng cách nâng cả hai tab đẩy lên.
Nhẹ nhàng kéo tấm ván thẳng ra khỏi giá bằng cả hai tay.
Cài đặt bảng mới:
Căn chỉnh bảng mới với khe chính xác và đẩy nó dọc theo các thanh dẫn hướng.
Sử dụng ngón tay cái, ấn mạnh đồng thời vào phần trên và phần dưới của tấm mặt để đặt bảng ban đầu.
Lần lượt siết đều các vít của tấm mặt trên và dưới để đảm bảo bảng được đặt vuông góc.
Kết nối lại sợi quang: Kết nối lại hai sợi cáp quang với bo mạch mới như trên nhãn.
Khôi phục nguồn điện: Đóng cửa tủ, khôi phục nguồn điện cho hệ thống kích thích theo quy trình và vận hành thử.
3. Quy trình thay thế trực tuyến (Hệ thống dự phòng)
Trong hệ thống điều khiển dự phòng, bảng EGDM bị lỗi có thể được thay thế trong khi máy kích thích đang chạy.
Cảnh báo rủi ro: Trong quá trình thay thế trực tuyến, các bộ điều khiển, nguồn điện và bảng đầu cuối khác vẫn có điện và hoạt động. Phải hết sức thận trọng để tránh chạm vào các bộ phận mang điện khác hoặc gây đoản mạch.
Các bước thay thế:
Xác định bảng bị lỗi: Xác nhận bảng EGDM bị lỗi bằng cách sử dụng các chỉ báo bảng mặt trước và chẩn đoán Hộp công cụ.
Phần khử điện: Tắt đầu ra của phần tương ứng trong EPDM (Mô-đun phân phối điện Exciter) cung cấp điện cho khe chứa bo mạch bị lỗi, khử điện cho phần đó.
Xác minh đã ngắt điện: Kiểm tra xem đèn LED EGDM có tắt hay không, xác nhận quyền điều khiển đã được chuyển sang thiết bị chính khác. Kiểm tra xem chỉ báo cho phần EPDM tương ứng và chỉ báo EPSM có tắt hay không.
Ngắt kết nối cáp quang: Tháo hai đầu nối cáp quang ra khỏi mặt trước của bo mạch bị hỏng.
Xóa bảng bị lỗi: Tương tự như quy trình ngoại tuyến.
Cài đặt bảng mới: Tương tự như quy trình ngoại tuyến.
Kết nối lại cáp quang: Kết nối lại cáp quang như trên nhãn.
Khôi phục nguồn: Cấp lại nguồn cho phần từ EPDM. Kiểm tra xem đèn báo nguồn trên bảng EGDM mới có sáng không và đèn LED nguồn màu xanh lục trên bảng điều khiển tương ứng có sáng không.
Close Door: Đóng cửa tủ điều khiển sau khi xác nhận hoạt động bình thường.
