Manual de Operación y Mantenimiento

RTX POWER
S is t em a de Ex c it ac ió n y R e g ul ac i ón d e T ens i ón
SUMINISTRO: F11030 – F11036
LOCAL: UTE TERMOYOPAL
CLIENTE: TURBINE TECHNOLOGY SERVICES
MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
F11030-02-02-02-01 Rev 001
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2011© REIVAX S/A - Automación y Control.
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derecho de alterar las informaciones contenidas en este documento
sin previo aviso.
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Contenido
1 Introducción............................................................ 5
Datos de los generadores ................................................ 5
Características principales ............................................... 6
2 Módulos y sus funciones .......................................... 7
CPU de control - CPXCan ................................................. 7
Módulo de I/O - MultiCan ................................................ 7
Módulo de potencia – DRV02 ........................................... 8
3 Características de la operación ................................ 9
Generalidades................................................................ 9
Selección de control ....................................................... 9
Selección de operación .................................................. 11
Operación del sistema de regulación ................................ 12
Condiciones para iniciar la excitación ............................... 12
Proceso de excitación .................................................... 12
Desexcitación del generador ........................................... 12
Desexcitación por mando ............................................... 13
Operación en vacío ........................................................ 13
Operación en carga ....................................................... 14
4 RTX – Regulador de tensión .................................. 15
Características constructivas .......................................... 15
Arreglo general ............................................................. 15
Dimensionales .............................................................. 16
Estructura y pintura....................................................... 17
Cableado interno ........................................................... 17
5 Fallas del sistema de regulación ............................ 18
Fallas leves .................................................................. 18
Falla en la medición de tensión terminal ........................... 18
Falla en la medición de corriente de campo en modo
automático ................................................................... 18
Falla en la transducción de potencia ................................ 19
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Falla en la transdución de tensión de campo del generador. 19
Temperatura alta en el transformador de excitación - nivel 1
................................................................................... 19
Temperatura alta del rectificador..................................... 20
Falha alimentación contactor de campo ............................ 20
Falla de comunicación xVision ......................................... 21
Fallas graves ................................................................ 21
Tiempo excesivo de excitación ........................................ 21
Tempo excesivo de desexcitación .................................... 21
Falla en la medición de corriente de campo del generador en
modo manual ............................................................... 22
Tiempo excesivo de apertura del contactor de campo ........ 22
Tiempo excesivo para cierre del contactor de campo.......... 23
Falla en la conmunicación de la red Canopen .................... 23
Temperatura alta nivel 2 en el transformador de excitación 23
Crowbar actuado ........................................................... 24
Sobrecorriente en el transformador de excitación .............. 24
Falla apertura intempestiva del contactor de campo .......... 25
Secuencia de Fase ......................................................... 25
6 Mantenimiento ...................................................... 26
Verificaciones de entradas y salidas digitales .................... 26
Substituición de componentes ........................................ 27
Substituición de módulos eletronicos ............................... 27
Inspecciones periódicas.................................................. 27
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1 Introducción
Este documento es parte integrante del suministro del Sistema de Excitación y
Regulación de Tensión, destinado a la modernización de las unidades generadoras de la
Central Termoeléctrica Termoyopal.
El Manual de Operación y Mantenimiento del Sistema de Excitación y Regulación de
Tensión tiene como objetivo delinear el equipo y sus funcionalidades, informaciones
acerca de la operación así como características de mantenimiento. Este documento es
un complemento los Diseños Eléctricos del equipo.
Datos de los generadores
Los datos relativos a las unidades fueran obtenidos a través de correo electrónico.
Características
Fabricante
Unidad 2
GE
Potencia aparente nominal
45,294 MVA
Tensión nominal
13,8 kV
Frecuencia nominal
60 Hz
Velocidad nominal
3600 rpm
Corriente de campo en vacío (EIO)
1
298,5 A
Corriente de campo nominal del generador (EIL)
365 A
Corriente de campo sobrecarga del generador (EIOL)
383 A
Tensión de campo en vacío (EFO)
2
187,5 V
Tensión de campo nominal del generador (EFL)
250 V
Tensión de campo sobrecarga del generador (EFOL)
250 V
Resistencia de campo (RFD)
0,628 Ω
Factor de potencia
0,85
Constante de tiempo transitoria en vacío de eje directo
(T´do)
5,592
Tabla 1 - Datos de la Unidad 2
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EIO=Estimado
EFO≈0,75*EFL
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Características principales
Las principales características del equipo están descritas sucintamente en la Tabla 2, en
una forma de guía rápido.
Sistema de excitación RTX POWER
Alimentación principal
Banco baterías 125Vcc
Alimentación auxiliar
Servicio auxiliar 480Vca
Configuración de canales
Mono canal
Opciones de variables de Control
Tensión terminal
Corriente de campo
Número de puentes rectificadoras
1 rectificador activo
Capacidad nominal de cada rectificador
400A
Tipo de refrigeración de los puentes
Ventilación forzada
Resistor de Descarga Lineal
0,75Ω / 150kJ
Tensión de disparo protección sobretensión
690V
Tabla 2 – Características principales
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2 Módulos y sus funciones
Este capítulo tiene como objetivo presentar el operador con un resumen de las
principales funciones de cada módulo de control disponible en el panel de regulación de
tensión de la unidad generadora.
CPU de control - CPXCan
El CPXCan es el módulo central del regulador, que tiene el programa de aplicación. Este
módulo centraliza el intercambio de información entre el módulo de entradas y salidas y
la planta. Lo mismo es capaz de almacenar los parámetros de otros módulos, facilitando
la sustitución de los mismos.
El Módulo CPXCan es montado en un paquete de metal, como se ve en la Figura 1. Lo
mismo se encuentra ubicado en el panel de control del regulador.
Figura 1 - Módulo CPXCan 2.1
Para obtener información detallada sobre las características generales, funcionales y
mecánicos, recurrir al manual del usuario del mismo.
Módulo de I/O - MultiCan
El MultiCan es un módulo de adquisición, registro y control responsable por la parte de
interfaz del equipo. Posee entradas y salidas digitales y analógicas.
El módulo MultiCan es montado en un paquete de metal, como se ve en la Figura 2. El
mismo se encuentra ubicado dentro del panel de control del regulador.
Figura 2 - Módulo MultiCan 2.1
Para obtener información detallada sobre las características generales, funcionales y
mecánicos, recurrir al manual del usuario del mismo.
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Módulo de potencia – DRV02
El módulo DRV02 utiliza componentes modernos para hacer el control de potencia sobre
la bobina de campo de máquinas sincrónicas. Utilizando una topología del tipo Puente de
Graetz, la tensión sobre el campo varía a través del ángulo de disparo de los tiristores. El
control del ángulo es fornecido por el controlador a través de una señal PWM.
El módulo DRV02 reúne mediciones de temperatura del módulo de potencia, corriente y
tensión sobre la carga, utilizados para encierro de la malla de control. Además, cuenta
con sistemas de protección que inhibe los pulsos para los tiristores en el caso de que
haya pérdida de sincronismo, sobre tensión en la carga o exceso de temperatura.
Figura 3 - Módulo DRV02
Para obtener información detallada sobre las características generales, funcionales y
mecánicos, recurrir al manual del usuario del mismo.
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3 Características de la operación
Generalidades
El Sistema de Regulación de Tensión tiene como finalidad hacer el control del proceso
de excitación y control de la tensión terminal del generador, de modo a guardar las
condiciones establecidas por el operador. Las mallas de control poseen rutinas que
garantizan la operación del generador dentro de límites previamente establecidos.
La interfaz local entre el Sistema de Regulación y el operador está basada en uno
conjunto de software e hardware tenido como principal periférico la HMI, que agrega
algunas características básicas:
Visualización de grandezas;
Visualización de estados de funcionamiento del equipo;
Mandos operacionales;
Registro de fallas;
Ajuste de la malla de control;
Comunicación remota vía protocolo.
Selección de control
Antes de iniciar el proceso de excitación, es necesario verificar si la selección de control
está definida conforme las necesidades operativas de la planta. Si entiende como
SELECCIÓN DE CONTROL la selección de la variable a ser controlada por el Sistema de
Excitación y Regulación de Tensión, siendo 2 (dos) las variables de control disponibles:
Variables Controladas
Tensión terminal (automático)
Corriente de campo (manual)
Tabla 3 - Variables de Control
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Figura 4 - Pantalla operación RT
Relativo al control de la tensión terminal, las variables disponibles son el control de
tensión terminal o corriente de campo.
Cada variable de control ten su particularidad referente a operación de la unidad
sincrónica, descriptas de modo simplificado abajo:
TENSIÓN TERMINAL – Controla la tensión terminal del generador, mantenido el punto
de operación constante. Es el control más usual en la mayoría de las Plantas con unidad
generadoras grandes, responsables por la regulación de tensión del sistema.
CORRIENTE DE CAMPO – Controla y mantiene la corriente de campo en su punto de
operación, definido por el operador. Es utilizado generalmente condiciones especiales
donde la transducción de tensión terminal se ha comprometida. Recomendado su uso en
pruebas específicos donde existe la imposibilidad de la medición de la tensión terminal,
como por ejemplo, ensayos de curto-circuito. También utilizado para calentamiento del
generador con el objetivo de secar el mismo. Generalmente su ajuste es hecho de modo
a propiciar una excitación gradual, posibilitando así energización suave y controlada del
generador y transformador elevador.
La utilización de la variable de control corriente de campo es indicada solamente para
pruebas y ensayos, no es recomendada para uso normal del equipo. Esa recomendación
es basada en el la condición de que en ese modo de control específico algunos
limitadores son deshabilitados en la malla de control, posibilitando así solamente la
operación degradada del Sistema de Excitación.
Según comentado, los limitadores volts/hertz e mínima excitación son deshabilitados,
permaneciendo activo apenas el limitador de máxima excitación.
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La selección de la variable de control es hecho local, a través da IHM gráfica, o a través
de mando proveniente del sistema de comunicación (operación remota). Es importante
recordar que la mudanza de la variable de control es perfectamente posible con el grupo
generador excitado. Rutinas de rastreo (follow up) extremamente eficientes garantizan el
cambio de la variable de control suave y sin alteración bruscas en el punto de operación
de la unidad.
Selección de operación
Se entiende por SELECCIÓN DE OPERACIÓN, el origen de los mandos destinados al Sistema
de Regulación, que son definidos a través de la llave 43LR.
Son dos las posibilidades de operación del equipamiento:
LOCAL – Mandos provenientes de la IHM gráfica instalada en la puerta del panel de
control.
REMOTO
– Mandos provenientes del protocolo de comunicación.
La selección de operación debe atender las necesidades de la planta y de su cuerpo de
operadores. La selección de un modo de operación inhibe completamente el otro, o sea,
habilitado el modo de operación local, todos los mandos remotos no estarán habilitados.
De la misma forma, habilitado el modo de operación remoto deshabilita todos los mandos
locales.
Los mandos existentes en el equipamiento están descritos en la Tabla 4.
Mandos locales
Acción
Excitar
Iniciar el proceso de excitación, con consecuente cierre del
contactor de campo y aplicación del circuito de cebado del
campo
Desexcitar
Aplicación de tensión reversa, propiciando una desexcitación
más rápida y segura. Apertura del contactor de campo
Selección de variable de
control
Selecciona la variable de control deseada por el operador,
siendo posible optar por el control automático o manual.
Aumentar Referencia
Aumentar, segundo una tasa previamente definida, la
referencia interna de la variable de control seleccionada
(tensión terminal o corriente de campo).
Tensión/Corriente
Diminuir Referencia
Tensión/Corriente
Disminuir segundo una tasa previamente definida la referencia
interna de la variable de control seleccionada (tensión terminal/
corriente de campo).
RT Control Manual
Selecciona o modo de control manual de regulación de
tensión, con corriente de campo como variable de control.
RT Control Automático
Selecciona o modo de control automático de regulación de
tensión, con tensión terminal como variable de control.
Rearme
Rearme y reconocimiento de fallas. También disponible en la
botonera BR.
Tabla 4 – Mandos existentes
Una vez seleccionada el modo de operación remoto, todos los mandos mencionados
arriba se estarán disponibles solamente vía protocolo de comunicación.
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Operación del sistema de regulación
Condiciones para iniciar la excitación
El Sistema de Regulación verifica las condiciones previas necesarias para activar el
proceso de excitación de la unidad. Si las condiciones previas estuvieren satisfechas el
Sistema de Regulación acciona la salida “listo para excitar”.
Las condiciones previas necesarias son:
No hay mandos de desexcitación externa, proveniente del automatismo de la
planta (local o remoto);
Sistema de Regulación sin fallas graves;
Proceso de excitación
El proceso de excitación del generador es gestionado por el Sistema de Regulación y
compuesto básicamente por 2 acciones básicas:
Cierre del contactor de campo y consecuente aplicación de energía externa
proveniente del transformador de excitación al devanado de campo del
generador;
Aumento gradual de la tensión terminal até su valor de referencia default. El
proceso puede ser efectuado tanto local cuanto remotamente.
Para un mejor entendimiento del proceso de excitación, el mismo está descripto paso a
paso para una excitación local. Recomienda-se el acompañamiento de los funcionales
eléctricos.
Aplicación de mando de excitación vía IHM gráfica o protocolo de comunicación;
Habilitación de la salida digital con consecuente energización del relé auxiliar RE;
Cerramiento efectivo del contactor de campo;
Retorno en la entrada digital (estado del contactor de campo);
La referencia interna del controlador es rampeada de forma controlada, a una
tasa pre-definida até el valor final insertado en su malla de control (usualmente
1pu);
Elevación de la tensión terminal del generador;
Seguimiento de la elevación de tensión terminal del generador;
El proceso de excitación es considerado encerado cuando la tensión terminal atinge su
valor nominal.
Desexcitación del generador
La desexcitación del generador puede ser efectuada de tres modales:
Actuación directa de la CPU (salida “desexcitar”);
Relé de bloqueo da unidad generadora (causas externas);
A través del relé de falla grave (causas internas).
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Todos estos modos empezarán el proceso de desexcitación, desde que la unidad
generadora se encuentre a vacío, o sea, desconectada del sistema (disyuntor de grupo
52 abierto).
Desexcitación por mando
El proceso de desexcitación del generador puede ser inicializado por el mando a partir
de mandos locales a través de la IHM gráfica o vía automatismo de la planta, habilitando
la entrada digital de la CPU de control.
Cuando ese mando es dado, el Sistema de Excitación apunta el ángulo de disparo de los
tiristores para el ángulo máximo, aplicando tensión de campo negativa en el campo,
forzando el flujo de energía en el sentido contrario del campo.
Esa maniobra propicia una rápida caída en el valor de la corriente de campo, y
consecuentemente en la tensión terminal. Una rutina de monitoración del proceso de
desexcitación monitorea el valor de la corriente de campo y el tiempo de desexcitación,
abriendo el contactor de campo cuando la corriente alcanza 0,10 pu (valor típico), o otro
valor seleccionado en su malla de control.
Operación en vacío
Después de encerrado el proceso de partida y/o excitación de la unidad generadora, el
sistema de regulación libera los mandos de variación de referencia de carga/frecuencia y
tensión/corriente/reactivo. La referencia puede ser ajustada, pudendo ser adecuada a
necesidad de los operadores.
La variación de la referencia puede ser hecha a través de la IHM gráfica ubicada en la
puerta del panel de control, vía contacto seco a través de entrada digital dedicada o aún
por protocolo de comunicación. Estas referencias son limitadas por los parámetros
máximos y mínimos (en general 0,95 y 1,05pu respectivamente), y dependen de la
variable de control seleccionada. Al ser alcanzado un de los limites, la indicación de Fin
de Curso Referencia es activada.
Cuando operando en vacío, o sea, con el grupo generador no sincronizado, la malla de
control contempla las siguientes estructuras dinámicas, para las posibles magnitudes
controladas:
Tensión Terminal
Limitador de máxima corriente de campo
Activo
Limitador volts/ hertz
Activo
Supervisión de transducción de tensión terminal
Activo
Supervisión de transducción de corriente de campo
Activo
Tabla 5 – Estructuras habilitadas – Control de tensión terminal
Corriente de Campo
Limitador de máxima corriente de campo
Activo
Limitador volts/ hertz
No activo
Supervisión de transducción de tensión terminal
No activo
Supervisión de transducción de corriente de campo
Activo
Tabla 6 – Estructuras habilitadas – Control de corriente de campo
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La inhibición de algunas estructuras de supervisión para el modo de control en corriente
de campo propicia la operación degradada del Sistema de Excitación, como, por
ejemplo, mantener la máquina en operación estable mismo con la pierda de un de los
transformadores de potencial (PTs) responsables pela medición de tensión terminal.
Operación en carga
El estado operativo generador en carga es identificado por el Sistema de Excitación y
Regulación de Tensión a través de la habilitación de la entrada digital “estado disyuntor
de grupo (52)”, definiendo una nueva condición operativa, siendo contemplados:
Los ajustes de ganancia y de las constantes de tiempo de avanzo y atraso de la
malla directa (parámetros del control) son conmutados automáticamente de los
valores en vacío para los valores en carga;
Ajuste del limitador de carga es liberado para variaciones de 0 hasta 1pu;
Los ajustes de estatismo transitorio (parámetros del control) son conmutados de
los valores en vacío para valores en carga.
Las siguientes estructuras de control son acrecidas durante este estado operativo:
Tensión Terminal
Compensador de corriente reactiva (parámetro Kcr)
Activo
Limitador de corriente del estator
Activo
Limitador de máxima corriente de campo
Activo
Limitador volts/ hertz
Activo
Limitador de mínima excitación
Activo
Supervisión de transducción de tensión terminal
Activo
Supervisión de transducción de corriente de Campo
Activo
Tabla 7 – Estructuras habilitadas – Control de tensión terminal
Corriente de Campo
Compensador de potencia activa
No activo
Limitador de corriente del estator
No Activo
Limitador de máxima corriente de campo
Activo
Limitador volts/ hertz
No activo
Limitador de mínima excitación
No activo
Supervisión de transducción de corriente de campo
Activo
Tabla 8 – Estructuras habilitadas – Control de corriente de campo
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4 RTX – Regulador de tensión
La regulación de tensión es responsable por el disparo del puente de tiristores (excitatriz
estática)
La descripción general de los circuitos del tablero RTX tiene por objetivo dar al operador
o responsable por el mantenimiento una visión mas completa del equipo. Mayores
detalles de estos paneles serán presentados en la secuencia
Características constructivas
El panel RTX es compuesto por 2 paneles independientes, componiendo una unidad de
control y una de potencia. El primer panel es llamado de panel de control, en el cual es
hecha toda la lógica de regulación de la unidad generadora. En el segundo panel se
encuentran algunos circuitos periféricos para la regulación de tensión, como el contactor
de campo, driver de potencia, lo cual es responsable por el suministro de la corriente de
campo.
Arreglo general
El arreglo general del panel completo del Sistema de Regulación de Tensión puede ser
observado en la Figura abajo.
Figura 5 - Paneles del RTX (vista frontal)
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Interno a cada panel tenemos los principales componentes, conforme Tabla 9.
Panel
Principales componentes
CPU de control (CPXCan)
Módulo de entradas y salidas digitales y analógicas (MultiCan)
Relé de Bloqueo
Switch de comunicación ethernet
Control
Fuentes auxiliares de 24Vcc
Relés auxiliares
Disyuntores
Ventilador de techo
Borneras de Interfaz
Disyuntores
Contactor auxiliar
Potencia
Fusibles
Driver de potencia
Borneras de Interfaz
Tabla 9 – Principales componentes de los paneles
Dimensionales
El dimensional de los paneles que forman el RTX está presentado en la Tabla 10 abajo.
Panel
Descripción
Control
Cubículo de acero con puerta frontal y trasera,
apertura inferior para entrada y salida de
cables
Puestes
Cubículo de acero con puerta frontal y tapa
trasera, apertura inferior para entrada y salida
de cables
Dimensiones [mm]
800(anchura) x
2200(altura) x
800(profundidad)
800(anchura) x
2200(altura) x
800(profundidad)
Tabla 10 – Características constructivas del RTX
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Estructura y pintura
Las características estructurales y de pintura pueden ser vistas en la Tabla 11 abajo.
Características de los cubículos
Estructura en chapa doblada de 2,65mm de espesura
Base solera en chapa doblada de 2,65mm de espesura
Laterales en chapa de 1,9mm de espesura
Puertas en chapa doblada de 1,9mm de espesura
Placa de montaje en chapa doblada de 2,65mm de espesura
Color externa y interna del panel = RAL 7032
Color externa de la puerta = RAL 7032
Color interna de la puerta = Naranja RAL 2003
Color de la placa de montaje = Naranja RAL 2003
Espesura de la pintura de 70µm
Tabla 11 – Estructura y pintura de los cubículos
Cableado interno
Los cables usados fueron dimensionados a través de la norma NBR 5410, cuando
aplicable, entretanto a fin de normalización, algunos calibres fueron estandarizados,
buscando una adecuación a los circuitos externos. Los hilos son todos en el color negro,
aparte del filo tierra, que es verde.
Circuito
Calibre de los cables usados
Circuitos de mando y control 125Vcc
Cable PVC 1,0mm 70ºC clase 750V
Circuitos de alimentación 24Vcc
Cable PVC 1,0mm 70ºC clase 750V
Circuitos de fuerza 220V
Cable PVC 2,5mm 70ºC clase 750V
Circuito de tierra
Cable PVC 2,5mm 70ºC clase 750V
Circuito de entrada de PT’s
Cable PVC 2,5mm 70ºC clase 750V
Circuito de entrada de CT’s
Cable PVC 4,0mm 70ºC clase 750V
2
2
2
2
2
2
Tabla 12 – Cableado interno
Todo el cableado interno del panel es identificado a través de etiquetas del tipo PABA
con la descripción del origen de la conexión.
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5 Fallas del sistema de regulación
Las identificaciones de las fallas ocurridas en el Sistema de Regulación son hechas a
través das rutinas de fallas e protección inseridas no programa aplicativo (software), bien
como lógicas convencionales de relés auxiliares.
Todas las fallas ocurridas en el Sistemas de Regulación son concentradas en dos relés
distintos RFL y RFG y son señalizadas y externadas para el operador a través de un
menú de “Alarmas”. Las salidas digitales que accionan estos relés funcionan con la
lógica activo bajo, o sea, permanecen cerradas (nivel alto) durante la operación sin fallo.
Cuando ocurre una falla, las mismas se abren, desenergizando así sus respectivos relés.
Los relés RFL y RFG permanecen desenergizados mismo que tenga cesado la causa del
defecto, siendo necesario rearma-los a través da botonera de rearme BR o entonces vía
IHM. Contactos de los relés auxiliares RFL y RFG son disponibles para activar el circuito
de alarme y/o protección de la unidad. Las informaciones de las fallas ocurridas son
registradas y activas até que el operador haga el reconocimiento de las mismas.
Abajo siguen los dos tipos de fallas existentes en el regulador.
Fallas leves
Son consideradas fallas leves todas las fallas ocurridas que no causan la desexcitación
del generador. Todas las fallas leves están asociadas al relé auxiliar RFL.
Falla en la medición de tensión terminal
Las tensiones provenientes de los PTs, que generan la variable controlada Vt, son
monitoreadas y comparadas a los valores mostrados. La discrepancia entre los valores
RMS es identificada y tratada como falla, levando el Sistema de Regulación a conmutar
la variable de controle para Ifd (corriente de campo). Esa conmutación evita el cambio
significativo del ponto de operación de la unidad, en el caso de pierda de un de los PTs
de medición, por ejemplo.
Causas probables:
Pierda de lo señal de tensión terminal proveniente de los PTs de la Usina;
Falla en las entradas analógicas del módulo MultiCan.
Acciones subsecuentes:
(1) Conmutación para variable de control corriente de campo;
(2) Desenergización del relé auxiliar RFL;
(3) Indicación de “Falla de Transducción Vt” en la IHM gráfica.
Falla en la medición de corriente de campo en modo automático
Una rutina interna de protección hace la supervisión de la transducción de corriente de
campo del generador. La discrepancia entre los valores es identificada y tratada como
falla leve caso el Sistema de Excitación si encuentra en Modo de Control Automático
(tensión terminal).
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Causas probables:
Pierda del señal de corriente de campo;
Falla en la entrada analógica del módulo MultiCan, relativa a corriente de campo
del generador.
Acciones subsecuentes:
(1) Desenergización del relé auxiliar RFL;
(2) Indicación de “Falla de Medición de Corriente de Campo” en la IHM gráfica.
Falla en la transducción de potencia
La variable potencia es calculada a partir de los valores de tensión y corriente terminal.
Esta variable es filtrada digitalmente y comparada con un setpoint. Las incontingencias
entre eses valores son identificadas y tratadas como fallas.
Causas probables:
Falla en las entradas analógicas del módulo MultiCan;
Falla en los PTs y/o CTs de la unidad generadora;
Acciones subsecuentes:
(1) Desenergización del relé concentrador de fallas RFL;
(2) Indicación de “Falla Transducción de Potencia” en la IHM gráfica.
Falla en la transdución de tensión de campo del generador
Una rutina interna de protección monitora la transducción de tensión de campo del
generador. La medición de tensión de campo del generador es proveniente de la salida
de medición de tensión de campo. La discrepancia entre los valores es identificada y
tratada como falla leve.
Causas probables:
Falla en la entrada analógica del módulo MultiCan, relativa a tensión de campo
del generador.
Acciones subsecuentes:
(1) Desenergización del relé auxiliar RFL;
(2) Indicación de “Falla de Medición de Tensión de Campo” en la IHM gráfica.
Temperatura alta en el transformador de excitación - nivel 1
Causas probables:
Falla en el puente de tiristores;
Falla en la entrada digital del módulo MultiCan;
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Falla en el transformador de excitación.
Falla en el relé de protección (49).
Acciones subsecuentes:
(1) Energización del relé auxiliar RFL;
(2) Indicación de “temperatura alta en el transformador de excitación nivel 1” en el
menú de alarmas de la IHM;
Temperatura alta del rectificador
El rectificador tiristorizado es proyectado para atender la necesidad de la unidad
sincrónica a plena carga, inclusive transitorios. La protección de los semiconductores es
hecha a través del monitoreo de la temperatura del cuerpo del disipador de calor, a
través de PT100.
La ocurrencia de temperatura nivel 1 alerta al usuario la necesidad de cuidados
especias, visto que la evolución de la temperatura podrá desencadenar el proceso de trip
de la unidad.
Causas probables:
Falla en el transformador de excitación;
Falla en los semiconductores;
Falla en los circuitos de disparo de los tiristores;
Unidad sincrónica sobrexcitada arriba de la capacidad del rectificador.
Acciones subsecuentes:
(1) Identificación vía termostato;
(2) Desenergización del relé auxiliar RFL;
(3) Indicación de “Temperatura alta del rectificador” en el menú de alarmas de la IHM
gráfica.
Falha alimentación contactor de campo
La tensión de alimentación del contactor de campo es proveniente de un ramal 125Vcc
independiente, lo cual es monitorizado por un relé auxiliar (R27CC) que desempeña la
función 27. La falta de tensión en este ramal ocasiona una falla en el sistema de
regulación.
Causas probables:
Apertura del disyuntor;
Falla en la entrada digital correspondiente del módulo MultiCan;
Falla en el relé auxiliar;
Acciones subsecuentes:
(1) Desenergización del relé auxiliar RFL;
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(2) Indicación de “Falha alimentación contactor de campo” en el menú de alarmas de la
IHM gráfica.
Falla de comunicación xVision
Causas probables:
Falla en el cable de comunicación;
Cable de comunicación mal conectado;
Acciones subsecuentes:
(1) Indicación de “Falla de comunicación xVision” en el menú de alarmas de la IHM
gráfica.
Fallas graves
Son consideradas fallas graves todas las fallas ocurridas que causan la desexcitación de
la unidad generadora. Todas las fallas graves están asociadas al relé auxiliar RFG.
Tiempo excesivo de excitación
Es considerado tiempo excesivo de excitación cuando el proceso de excitación de la
unidad no se completa en el tiempo pré-determinado definido en la IHM gráfica.
Se entiende como finalizado el proceso de excitación cuando el generador atinge 1pu de
tensión terminal.
Causas probables:
Falla en el cierre del disyuntor de campo ;
Acciones Subsecuentes:
(1) Desenergización del relé auxiliar RFG;
(2) Apertura del contactor de campo C41 con consecuente desexcitación del generador;
(3) Señalización local de “Tiempo excesivo en el proceso de excitación” en la IHM
gráfica.
Tempo excesivo de desexcitación
Es considerado tiempo excesivo de desexcitación cuando el proceso de desexcitación de
la unidad no se completa en el tiempo pré-determinado definido en la IHM.
Causas probables:
Falla en el mando de apertura del contactor de campo;
Falla en el contactor de campo.
Acciones subsecuentes:
Número do Documento
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(1) Desenergización del relé auxiliar RFG;
(2) Energización del relé RD después de la abertura del disyuntor principal;
(3) Apertura del contactor de campo con consecuente desexcitación del generador;
(4) Señalización local de “Tiempo excesivo en el proceso de desexcitación” en la IHM
gráfica.
Falla en la medición de corriente de campo del generador en modo
manual
Una rutina interna de protección monitora la transducción de corriente de campo del
generador. La medición de corriente de campo del generador es proveniente del modulo
del campo. La discrepancia entre los valores es identificada y tratada como falla grave
caso el Sistema de Excitación esteba en modo de control Manual (corriente de campo).
Causas probables:
Pierda de la señal de corriente de campo;
Falla en la entrada analógica de la MultiCan, relativa a corriente de campo del
generador.
Acciones subsecuentes:
(1) Desenergización del relé auxiliar RFG;
(2) Energización del relé RD después de la abertura del disyuntor principal;
(3) Apertura del contactor de campo con consecuente desexcitación del generador;
(4) Señalización local de “Falla en la medición de corriente de campo del generador” en
la IHM gráfica.
Tiempo excesivo de apertura del contactor de campo
El algoritmo para detectar esa contingencia consiste en verificar el tiempo que el
regulador demora para abrir el contactor de campo (C41), después de tener enviado el
señal para el mismo.
Causas probables:
Unidad aún sincronizada;
Falla en la salida digital de desexcitación;
Defecto en los contactos del contactor de campo;
Tiempo de supervisión inadecuado.
Acciones subsecuentes:
(1) Desenergización del relé auxiliar RFG;
(2) Energización del relé RD después de la abertura del disyuntor principal;
(3) Apertura del contactor de campo con consecuente desexcitación del generador;
Número do Documento
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(4) Señalización local de “Tiempo excesivo de apertura del contactor de campo” en la
HMI gráfica.
Tiempo excesivo para cierre del contactor de campo
Análoga a la falla grave por tiempo de sobreapertura, el algoritmo para detectar esa
contingencia consiste en verificar el tiempo que el Sistema de Excitación y Regulación de
Tensión consume para cerrar el contactor de campo, después del señal de la salida
digital tener sido enviado.
Causas probables:
Falla en la salida digital de excitación;
Defecto en los contactos del contactor de campo;
Tiempo de supervisión inadecuado.
Acciones subsecuentes:
(1) Desenergización del relé auxiliar RFG;
(2) Señalización local de “Tiempo excesivo para cierre del contactor de campo” en la HMI
gráfica.
Falla en la conmunicación de la red Canopen
A través de un algoritmo interno al módulo MultiCan y CPU es posible detectar
inconsistencias en la red de dados, de modo que esta falla es externada por el RFG.
Causas probables:
Problema de conexión entre el módulo MultiCan y CPU;
Problema de software en alguna de las rutinas de la red de dados;
Acciones subsecuentes:
(1) Desenergización del relé auxiliar RFG;
(2) Energización del relé RD después de la abertura del disyuntor principal;
(3) Apertura del contactor de campo con consecuente desexcitación del generador;
(4) Señalización local de “Falla en la red CAN” en la IHM gráfica.
Temperatura alta nivel 2 en el transformador de excitación
Causas probables:
Falla en el transformador de excitación;
Falla en el puente de tiristores.
Acciones subsecuentes:
(1) Desenergización del relé auxiliar RFG;
Número do Documento
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(2) Energización del relé RD después de la abertura del disyuntor principal;
(3) Apertura del contactor de campo con consecuente desexcitación del generador;
(4) Señalización local de “Temperatura alta en el transformador de excitación - nivel 2” en
la HMI gráfica.
Crowbar actuado
El sistema de excitación cuenta con protección contra sobretensiones inducidas en el
campo, que pueden ser oriundas debido a pérdida de sincronismo, por ejemplo.
La identificación es hecha a través del módulo CB31, que a través de un divisor resistivo
monitorea la tensión en el campo, independientemente de la acción de las CPUs de
control.
Al ser alcanzado el valor límite de tensión de campo, es enviado un tren de pulsos de
disparo para los tiristores que insertan el resistor de descarga, eliminando así el surto de
sobretensión.
Como consecuencia, una tensión aparece en el resistor de descarga R5, identificando la
actuación del dispositivo crowbar, que por su vez desencadena el proceso de trip de la
unidad.
Causas probables:
Falla en la entrada digital del módulo MultiCan;
Acciones subsecuentes:
(1) Desenergización del relé auxiliar RFG;
(2) Energización del relé RD después de la abertura del disyuntor principal;
(3) Apertura del contactor de campo con consecuente desexcitación del generador;
(4) Señalización local de “Actuación de la protección crowbar - sobretensión en el
campo” en la HMI gráfica.
Sobrecorriente en el transformador de excitación
Causas probables:
Falla transformador de excitación;
Falla en el puente de tiristores.
Acciones subsecuentes:
(1) Desenergización del relé auxiliar RFG;
(2) Energización del relé RD después de la abertura del disyuntor principal;
(3) Apertura del contactor de campo con consecuente desexcitación del generador;
(5) Señalización local de “Sobrecorriente en el transformador de excitación” en la IHM
gráfica.
Número do Documento
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Falla apertura intempestiva del contactor de campo
Causas probables:
Apertura del contactor de campo si la maquina estuviere sincronizada.
Acciones subsecuentes:
(1) Desenergización del relé auxiliar RFG;
(2) Energización del relé RD después de la abertura del disyuntor principal;
(3) Apertura del contactor de campo con consecuente desexcitación del generador;
(4) Indicación de “Apertura intempestiva del contactor de campo (C41)” en el menú de
alarmas de la HMI gráfica.
Secuencia de Fase
La medición de las 3 tensiones terminales del generador a través del PT de medición
permite al software del regulador identificar una conexión con secuencia de fases
negativas, sea mediante el cableado invertido o por error en las conexiones del PT. El
monitoreo se realiza cuando la unidad está sincronizada.
Causas probables:
PT con polaridad invertida
Conexión en los PT´s de la central con polaridad incorrecta o secuencia de fases
invertida
Conexión invertida en la llave de evaluación
Cableado invertido en la llegada al módulo
Falla en las entradas analógicas del módulo
Acciones subsecuentes:
(1) Desenergización del relé auxiliar RFG;
(2) Energización del relé RD después de la abertura del disyuntor principal;
(3) Apertura del contactor de campo con consecuente desexcitación del generador;
(4) Indicación de “Falla secuencia de fase” en el menú de alarmas de la IHM gráfica.
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6 Mantenimiento
El mantenimiento del Sistema de Excitación y Regulación de Tensión es extremamente
facilitado por su configuración modular. La adquisición de materiales reservas garantiza
que en caso de falla del equipo, la reconstitución del sistema sea hecha en corto espacio
de tiempo.
La comprensión de los funcionales eléctricos también es de suma importancia para una
rápida identificación y solución de los problemas.
Verificaciones de entradas y salidas digitales
Todas las entradas digitales de control son monitoreadas, facilitando en esa forma la
identificación de estados operativos no permitidos. La verificación del estado de las
entradas y salidas digitales puede ser utilizada para la identificación de problemas
asociados.
Es importante al responsable por el mantenimiento saber exactamente como identificar
los estados normales y anómalos de las entradas digitales.
Una buena forma de verificación para las diversas entradas digitales es, con máquina
parada, simular cada una de estas entradas en el circuito de 125Vcc y verificar el
encendimiento o no del led asociado. La falla de encendimiento de una entrada digital
puede significar la falla en los módulos de adquisición y control.
Figura 6 - Prueba de las entradas digitales
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Substituición de componentes
A continuación son repasados procedimientos y cuidados que deben ser tomados en la
sustitución de componentes en el Sistema de Excitación y Regulación de Tensión.
IMPORTANTE
CUALQUIER SUSTITUCIÓN DE COMPONENTES EN EL REGULADOR DE TENSIÓN DEBE SER REALIZADA
POR PERSONAL CUALIFICADO Y SIGUIENDO LAS NORMAS VIGENTES DE SEGURIDAD DE LA PLANTA.
TODAS LAS INTERVENCIONES DEBEN SER HECHAS CON EQUIPAMIENTO DESENERGIZADO Y UNIDAD
GENERADORA IMPEDIDA DE GIRAR A TRAVÉS DE LAS RUTINAS DE SEGURIDAD DEL CLIENTE.
Substituición de módulos eletronicos
Para viabilizar la operación, algunos cuidados deben ser observados:
PROCEDIMIENTO
1) Garantizar que a la unidad se encuentre fuera de operación;
2) Identificar perfectamente el módulo a ser substituido;
3) Desligar la alimentación asociado al módulo a ser substituido;
4) Retirar todos los conectores presentes en el módulo con defecto;
5) Retirar el módulo electrónico. Para tanto es necesario soltar los pernos de
fijación en la base del mismo;
6) Inserir el nuevo módulo en la misma posición;
7) Apretar los tornillos de fijación;
8) Recolocar todos los conectores en el nuevo módulo, de modo que la interfaz sea
reestablecida;
9) Normalizar la alimentación del módulo electrónico;
10) Normalizar el equipo, presionando la botonera de rearme de fallas.
Inspecciones periódicas
El Sistema de Excitación y Regulación de Tensión exige muy poco en el aspecto
inspecciones periódicas. Esto no impide que las rutinas ya consolidadas en la planta
puedan ser aplicadas al equipo.
IMPORTANTE
LA LIMPIEZA Y VERIFICACIÓN DE LOS FILTROS DE AIRE DEBEN HACER PARTE DE LAS INPECCIONES DE
RUTINA.
LA PERIODICIDAD DEBE SER AVALIADA SEGÚN EL GRADO DE CONTAMINACIÓN DEL LOCAL DE
INSTALACIÓN DEL EQUIPO.
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REIVAX S/A - Automação e Controle
Autopista José Carlos Daux, N° 600 - 88030-904 - Florianópolis - SC
Fono: +55 48 3027-3700 Fax: +55 48 3027-3735
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