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 Copyright 2011© REIVAX S/A - Automación y Control. Todos los derechos reservados. Como parte de su Política de Calidad, a REIVAX mejora continuamente sus productos. Tales mejorías resultan en nuevas ediciones de su documentación técnica, y pueden resultar en nuevas versiones de este manual. Sin embargo, a REIVAX reserva el derecho de alterar las informaciones contenidas en este documento sin previo aviso. Número do Documento F11013-02-02-02-01 Rev 001 2 28 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 Número do Documento F11013-02-02-02-01 Rev 001 3 28 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 Número do Documento F11013-02-02-02-01 Rev 001 4 28 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 1 2 EIO=Estimado EFO≈0,75*EFL Número do Documento F11013-02-02-02-01 Rev 001 5 28 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 Número do Documento F11013-02-02-02-01 Rev 001 6 28 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. Número do Documento F11013-02-02-02-01 Rev 001 7 28 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. Número do Documento F11013-02-02-02-01 Rev 001 8 28 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 Número do Documento F11013-02-02-02-01 Rev 001 9 28 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. Número do Documento F11013-02-02-02-01 Rev 001 10 28 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. Número do Documento F11013-02-02-02-01 Rev 001 11 28 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). Número do Documento F11013-02-02-02-01 Rev 001 12 28 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 Número do Documento F11013-02-02-02-01 Rev 001 13 28 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 Número do Documento F11013-02-02-02-01 Rev 001 14 28 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) Número do Documento F11013-02-02-02-01 Rev 001 15 28 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 Número do Documento F11013-02-02-02-01 Rev 001 16 28 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. Número do Documento F11013-02-02-02-01 Rev 001 17 28 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). Número do Documento F11013-02-02-02-01 Rev 001 18 28 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; Número do Documento F11013-02-02-02-01 Rev 001 19 28 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; Número do Documento F11013-02-02-02-01 Rev 001 20 28 (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 F11013-02-02-02-01 Rev 001 21 28 (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 F11013-02-02-02-01 Rev 001 22 28 (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 F11013-02-02-02-01 Rev 001 23 28 (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 F11013-02-02-02-01 Rev 001 24 28 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. Número do Documento F11013-02-02-02-01 Rev 001 25 28 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 Número do Documento F11013-02-02-02-01 Rev 001 26 28 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. Número do Documento F11013-02-02-02-01 Rev 001 27 28 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 Visite nuestro site http://www.reivax.com.br o envíe un e-mail para [email protected] Número do Documento F11013-02-02-02-01 Rev 001 28 28
