Bảng mạch thiết bị đầu cuối bảo vệ khẩn cấp GE IS200TPROH1B

IS200TPROH1B là Bảng mạch đầu cuối bảo vệ khẩn cấp được General Electric (GE) thiết kế cho các hệ thống điều khiển tuabin khí của họ. Bo mạch này là một bản sửa đổi phần cứng quan trọng trong dòng TPRO, chủ yếu được sử dụng để cung cấp tín hiệu tốc độ, tín hiệu nhiệt độ, điện áp máy phát và điện áp bus cho bo mạch xử lý VPRO như một phần của hệ thống bảo vệ đồng bộ và quá tốc độ khẩn cấp độc lập.

Bảng IS200TPROH1B hoạt động cùng với bảng VPRO ba dự phòng để tạo thành mô-đun bảo vệ độc lập với hệ thống điều khiển tuabin chính. Hệ thống bảo vệ này điều khiển các cuộn dây điện từ ngắt thông qua các bảng đầu cuối TREx (TREG, TREL hoặc TRES), thực hiện bảo vệ tắt khẩn cấp cho tuabin. TPRO cung cấp tín hiệu đầu vào cho cả ba bo mạch VPRO, đảm bảo các chức năng bảo vệ vẫn có thể được thực hiện bình thường ngay cả khi một kênh bị lỗi.

Các chức năng chính của bo mạch IS200TPROH1B bao gồm:

• Bảo vệ quá tốc độ khẩn cấp: Cung cấp tín hiệu tốc độ cho VPRO thông qua bộ thu tốc độ từ tính, thực hiện bảo vệ quá tốc độ khẩn cấp độc lập với bộ điều khiển chính.

• Bảo vệ kiểm tra đồng bộ hóa dự phòng: Cung cấp bảo vệ dự phòng để đóng đồng bộ hóa thông qua đầu vào điện áp máy phát và điện áp bus.

• Bảo vệ quá nhiệt độ khí thải: Theo dõi nhiệt độ khí thải tuabin khí thông qua đầu vào cặp nhiệt điện, cung cấp khả năng bảo vệ quá nhiệt.

• Đầu vào tương tự: Cung cấp ba kênh đầu vào dòng điện/điện áp tương tự để theo dõi các thông số quy trình khác.

Bo mạch thiết kế theo nhu cầu của các ứng dụng trong lĩnh vực công nghiệp, bao gồm các khối đầu cuối có thể cắm được để dễ dàng nối dây và bảo trì tại chỗ. Mỗi điểm cuối có thể chấp nhận tối đa hai dây AWG #12 có lớp cách điện 300 volt. Kích thước bảng rộng 17,8 cm × cao 33,02 cm, phù hợp lắp đặt tủ điều khiển tiêu chuẩn.

---

II. Chức năng chính

Các chức năng chính của IS200TPROH1B bao gồm nhưng không giới hạn ở những chức năng sau:

1. Đầu vào tín hiệu tốc độ và bảo vệ quá tốc độ

Bo mạch IS200TPROH1B cung cấp tín hiệu tốc độ cho VPRO để bảo vệ quá tốc độ khẩn cấp (EOS). Phát hiện tốc độ sử dụng bộ thu tốc độ từ tính thụ động, với cấu hình cụ thể sau:

• Có thể kết nối tổng cộng 9 bộ thu tốc độ từ tính thụ động.

• Mỗi bảng VPRO giám sát 3 tốc độ.

• Tín hiệu đầu ra của đầu dò được truyền qua cáp xoắn đôi có vỏ bọc, với khoảng cách tối đa là 300 mét (984 feet).

• Phạm vi tốc độ xung: 2 Hz đến 20 kHz.

• Độ nhạy mạch đầu vào: Đỉnh tối thiểu 27 mV ở tần số 2 Hz, đỉnh tối thiểu 450 mV ở tần số 14 kHz.

2. Bảo vệ kiểm tra đồng bộ hóa sao lưu

IS200TPROH1B cung cấp đầu vào kiểm tra đồng bộ dự phòng cho mô-đun bảo vệ, bao gồm:

• Điện áp máy phát và điện áp bus, được lấy từ hai Máy biến thế tiềm năng (PT) một pha.

• Điện áp đầu vào danh định: 115 V rms.

• Dải điện áp cho phép đồng bộ hóa: 75 đến 130 V rms.

• Độ chính xác điện áp: 0,5% điện áp định mức.

• Độ chính xác tần số: 0,05%.

• Đo độ lệch pha: Tốt hơn 1 độ.

• Tải mỗi đầu vào: Ít hơn 3 VA.

• Xếp hạng cách ly: Rào cản cách ly 1.500 V rms.

• Chiều dài cáp tối đa: 100 mét (cặp xoắn được bảo vệ 18 AWG).

Mỗi đầu vào PT được kết nối nội bộ song song thông qua TPRO với ba bảng VPRO. Cửa sổ trượt pha dự phòng ba lần dẫn đến đầu ra logic được biểu quyết trên bảng đầu cuối TREG, điều khiển rơle K25A. Các tiếp điểm của rơle này được mắc nối tiếp với rơle cho phép đồng bộ (K25P) và rơle đồng bộ tự động (K25) để đảm bảo rằng không có lệnh sai nào được đưa ra để đóng cầu dao máy phát điện. Tương tự, các tiếp điểm từ tiếp điểm K25A được mắc nối tiếp với các tiếp điểm từ thiết bị đồng bộ hóa thủ công, từ xa để đảm bảo không có lệnh sai.

3. Đầu vào cặp nhiệt điện

IS200TPROH1B cung cấp 9 kênh đầu vào cặp nhiệt điện, chủ yếu được sử dụng để bảo vệ quá nhiệt độ khí thải tuabin khí. Mỗi bảng VPRO giám sát 3 đầu vào cặp nhiệt điện. Thông số kỹ thuật của cặp nhiệt điện giống như đối với bo mạch VTCC.

4. Đầu vào tương tự

IS200TPROH1B cung cấp ba kênh đầu vào tương tự, trong đó VPRO cung cấp nguồn điện một chiều 28 V cho các bộ phát đầu vào tương tự:

• Kênh 1: Có thể định cấu hình thông qua bộ nhảy JP1A và JP1B cho đầu vào dòng điện hoặc đầu vào điện áp 4-20 mA (±5 V dc hoặc ±10 V dc).

• Kênh 2: Đầu vào hiện tại 4-20 mA.

• Kênh 3: Đầu vào hiện tại 4-20 mA.

Thông số kỹ thuật đầu vào tương tự giống như đối với bo mạch VAIC.

5. Phân phối tín hiệu

Tất cả các tín hiệu đầu vào (tốc độ, điện áp, cặp nhiệt điện, analog) được kết nối song song thông qua TPRO với ba bo mạch VPRO, đạt được độ dự phòng gấp ba lần. Thiết kế này đảm bảo các chức năng bảo vệ vẫn có thể được thực hiện bình thường ngay cả khi một bo mạch VPRO bị hỏng.

---

III. Ứng dụng hệ thống

1. Ứng dụng trong hệ thống bảo vệ tuabin khí

IS200TPROH1B là bảng đầu cuối đầu vào cốt lõi của hệ thống bảo vệ khẩn cấp độc lập dành cho tuabin khí. Nó hoạt động với các bo mạch xử lý VPRO dự phòng ba lớp để tạo thành một mô-đun bảo vệ độc lập với hệ thống điều khiển tuabin chính. Hệ thống này điều khiển các cuộn dây ngắt điện thông qua bảng đầu cuối TREx và TRPX để thực hiện bảo vệ tắt máy khẩn cấp.

2. Phối hợp với VPRO và TREx

Trong hệ thống bảo vệ, các bo mạch phối hợp như sau:

• IS200TPROH1B: Thu thập tín hiệu tốc độ, điện áp, cặp nhiệt điện và đầu vào analog, phân phối chúng song song với ba bảng VPRO.

• VPRO: Xử lý tín hiệu đầu vào, thực hiện chức năng bảo vệ quá tốc độ khẩn cấp và dừng khẩn cấp, đồng thời điều khiển 12 rơle trên TREG.

• TREG: Cung cấp mặt dương 125 V dc cho các cuộn dây điện từ, hoạt động với TRPX để điều khiển các cuộn dây điện từ.

• TRPX (TRPG/TRPL/TRPS): Cung cấp cực âm 125 V dc cho các cuộn dây ngắt.

• Trip Solenoids: Có thể kết nối tối đa 3, ngắt độc lập bởi VPRO qua TREG hoặc bằng bộ điều khiển chính qua TRPX.

3. Mối quan hệ với bộ điều khiển chính

Mô-đun bảo vệ khẩn cấp chứa IS200TPROH1B hoàn toàn độc lập với hệ thống điều khiển tuabin chính (VTUR). Cả VTUR và VPRO đều phát hiện tua bin chạy quá tốc độ và cả hai hệ thống đều có thể ngắt tua bin một cách độc lập bằng cách sử dụng rơle trên TRPG hoặc TREG. Thiết kế dự phòng này đảm bảo ngay cả khi hệ thống điều khiển chính bị lỗi thì hệ thống bảo vệ khẩn cấp vẫn có thể hoạt động bình thường.

4. Bảo vệ kiểm tra đồng bộ hóa sao lưu

Đầu vào điện áp máy phát và điện áp bus do IS200TPROH1B cung cấp được sử dụng để bảo vệ kiểm tra đồng bộ hóa dự phòng. Cửa sổ trượt pha dự phòng ba lần dẫn đến đầu ra logic được biểu quyết trên TREG, điều khiển rơle K25A. Các tiếp điểm của rơle này được mắc nối tiếp với K25P và K25 để đảm bảo rằng không có lệnh đóng sai nào được đưa ra. Tương tự, các tiếp điểm của K25A cũng được mắc nối tiếp với các tiếp điểm từ thiết bị đồng bộ thủ công từ xa để tránh hoạt động sai.

5. Bảo vệ quá nhiệt khí thải

Đối với các ứng dụng tuabin khí, 9 đầu vào cặp nhiệt điện trên IS200TPROH1B chủ yếu được sử dụng để bảo vệ quá nhiệt khí thải. Mỗi VPRO giám sát 3 cặp nhiệt điện, đạt được khả năng giám sát nhiệt độ dự phòng gấp ba lần. Khi nhiệt độ khí thải vượt quá ngưỡng cài đặt, hệ thống bảo vệ có thể kích hoạt tắt máy khẩn cấp.

6. Các kịch bản ứng dụng điển hình

• Bảo vệ quá tốc độ khẩn cấp cho tua bin khí

• Bảo vệ quá nhiệt khí thải cho tua bin khí

• Bảo vệ kiểm tra đồng bộ dự phòng cho máy phát điện

• Hệ thống tắt an toàn độc lập với bộ điều khiển chính

• Máy tuabin công nghiệp yêu cầu bảo vệ dự phòng ba lần

  
  

---

IV. Mô tả giao diện chi tiết

1. Phân bổ khối đầu cuối

Bảng IS200TPROH1B có hai khối đầu cuối có thể cắm được:

• Khối đầu cuối đầu tiên: Kết nối máy biến thế tiềm năng của máy phát điện, máy biến thế tiềm năng bus, đầu vào analog và cặp nhiệt điện.

• Khối đầu cuối thứ hai: Kết nối bộ thu tốc độ từ tính.

Mỗi điểm cuối có thể chấp nhận tối đa hai dây AWG #12 có lớp cách điện 300 volt. Các khối thiết bị đầu cuối có thể được rút ra để dễ dàng nối dây và bảo trì tại chỗ.

2. Kết nối tín hiệu

Bo mạch kết nối với mỗi bo mạch VPRO thông qua hai dây cáp. Tham khảo sơ đồ nối dây trong tài liệu để biết các phương pháp kết nối cụ thể.

3. Cấu hình Jumper

4. Chip ID

Các đầu nối trên IS200TPROH1B có chip ID chỉ đọc lưu trữ thông tin sau:

• Số sê-ri bảng

• Loại bo mạch (TPROH1B)

• Số sửa đổi

• Vị trí cắm

Bảng VPRO đọc thông tin này trong quá trình khởi động và so sánh nó với các giá trị mong đợi. Nếu gặp sự cố không khớp, lỗi không tương thích phần cứng sẽ được tạo ra, ngăn ngừa sự cố hệ thống do cấu hình không chính xác gây ra.

---

V. Chẩn đoán và Cấu hình

1. Chức năng chẩn đoán

Bảng VPRO thực hiện chẩn đoán sau trên TPRO, cáp và tín hiệu đầu vào của nó:

2. Phương pháp cấu hình

Ngoài các jumper chọn loại kênh 1 tương tự, bo mạch TPROH1B không có phần cứng có thể cấu hình nào khác. Tất cả các cấu hình khác (như cài đặt giới hạn, ngưỡng báo động, v.v.) đều được hoàn thành thông qua phần mềm VPRO.

---

VI. Cài đặt và bảo trì

1. Vị trí lắp đặt

Bảng IS200TPROH1B thường được gắn trong mô-đun bảo vệ độc lập trong tủ điều khiển tuabin khí. Trong quá trình cài đặt, chú ý đến:

• Đảm bảo bảng được gắn chắc chắn để tránh hiệu ứng rung.

• Khối thiết bị đầu cuối phải được đặt hoàn toàn và siết chặt vít.

• Cáp phải được dán nhãn chính xác để tránh kết nối sai.

• Các tấm chắn phải được nối đất đúng cách.

2. Khuyến nghị bảo trì

• Kiểm tra định kỳ: Kiểm tra xem các khối thiết bị đầu cuối có được cắm chắc chắn và dây điện không bị lỏng.

• Vệ sinh: Thường xuyên vệ sinh bo mạch để tránh bụi bẩn tích tụ.

• Bảo vệ ESD: Đeo dây nối đất khi xử lý bo mạch và bảo quản nó trong túi chống tĩnh điện.

• Quản lý phụ tùng thay thế: Duy trì bo mạch IS200TPROH1B dự phòng để giảm thời gian ngừng hoạt động trong trường hợp hỏng hóc.