LA 2858HR Stranica 1/15
STATIČKI SUSTAV UZBUDE S TIRISTORSKIM USMJERIVAČEM I DIGITALNIM REGULATOROM NAPONA TIPA DRN OPIS SUSTAVA Statički sustav uzbude, s tiristorskim usmjerivačem i digitalnim regulatorom napona je ure đaj za regulaciju napona napona sinkronog stroja, u potpunosti potpunosti zasnovan na mikroprocesorskoj mikroprocesorskoj tehnici.
SADRŽAJ 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17.
Uvod Načelo rada Dozvoljena opterećenja Sustav upravljanja i regulacije Tiristorski usmjerivač Uzbudni transformator Razbuđivanje Početno uzbuđivanje Dodatne zaštite Mjerenje napona i struje uzbude Daljinsko rukovanje Vanjske zaštite Osiguranje i kontrola kvalitete i ispitivanja u tvornici Puštanje u pogon Izvedba Uvjeti okoline Standardi i propisi
LA2858HR_Rev_e
Digitalni Regulator Napona DRN
GS
LA 2858HR Stranica 2/15
1.
Uvod
Končarev statički sustav uzbude je visokokvalitetni proizvod instaliran i provjeren na nizu postrojenja širom svijeta. Do sada je isporu čeno preko 200 sustava za sve vrste sinkronih strojeva (hidro, turbo generatore i motore) snaga do 400 MVA. Osnovne zadače sustava uzbude su stabilno napajanje rotorskog kruga sinkronog stroja istosmjernom strujom, održavanje postavljenog iznosa napona na stezaljkama stroja te održavanje stabilnog toka reaktivne snage u mrežu. U usporedbi s ostalim tipovima uzbuda prednosti stati čke uzbude su: velika brzina regulacije • kratko vrijeme razbuđivanja • velika pouzdanost • velika raspoloživost i zalihnost • visok faktor korisnosti • optimalna zaštita uzbudnog namota • kratka duljina osovine generatora • nepostojanje rotirajućih dijelova • niski troškovi održavanja • laka ugradnja u nove i postoje će objekte • lako prilagođenije na različite veličine i tipove sinkronih strojeva • mogućnost primjene električnog kočenja agregata • neovisnost gabarita o brzini i snazi stroja • Napajanje sustava uzbude naj ćešče se ostvaruje sa stezaljki generatora (samouzbudni spoj), a mogu će je i iz nezavisnog izvora (nezavisno napajanje). Sustav uzbude opremljen je mikroprocesorskim upravlja čkim sustavom koji u odnosu na stara analogna rješenja ima sljedeće prednosti: veliku točnost i pouzdanost • veliku brzina rada • viši nivo komunikacije i automatizacije u odnosu na postrojenje • egzaktna ponovljivost i dugotrajna stabilnost karakteristika • jednostavno podešavanje parametara i vršenje eventualnih preinaka bez zahvata u sklopove i • ožičenja mogućnost realizacije redundantnih struktura • povećane mogućnosti internog nadzora, dijagnostike i samodijagnostike • olakšano projektiranje i dokumentiranje • olakšano ispitivanje i puštanje u rad • jednostavno održavanje • tipizacija sklopovlja i redukcija broja razli čitih elektroničkih modula • Navedena svojstva omogućuju povećanje kvalitete rada, pouzdanosti i raspoloživosti kako sustava uzbude tako i čitavog postrojenja čime se smanjuju troškovi rada i održavanja.
LA2858HR_Rev_e
LA 2858HR Stranica 3/15
2.
Načelo rada
Statički sustav uzbude se sastoji u osnovi od uzbudnog transformatora, tiristorskog usmjerivača, kruga za Razbuđivanje, upravljaćkih i zaštitnih krugova i regulatora napona. Cjelokupna uzbudna snaga naj ćešče se dobiva s priključaka sinkronog stroja preko uzbudnog transformatora i tiristorskog usmjerivača. Tiristorski usmjerivače je reguliran regulatorom napona preko jedinice okidnih impulsa. Vidi Sliku 1 - Blok shema sustava uzbude. Zbog niskog remenentnog napona, u samouzbudnom spoju, potrebno je po četno izgrađivanje napona pomoću početnog uzbuđivanja istosmjernom strujom iz istosmjernog napajanja elektrane, ili sa izmjeničnog napajanja vlastite potrošnje, preko diodnog ispravlja ča. U slučaju prorada zaštita sinkronog stroja vrši se automatsko brzo Razbu đivanje istosmjernim prekidačem i otpornikom za Razbuđivanje. Uzbudni sustav opremljen je mikroprocesorskim upravlja čkim sustavom koji omogućuje regulaciju napona, nadzor, upravljanje, zaštitu, komunikaciju i dojavu. Sustav je u potpunosti automatiziran, predviđen za elektrane bez posade, te prilago đenije za daljinsko upravljanje iz nadre đenog centra upravljanja.
PC
mjerenje varijabli generatora
AD / DA pretvaraći
VME sabirnica
Uzbudni transformator
izlazno pojačalo
mjerenje i upravljanje tiristorima generator impulsa
mjerenje
upravljanje i nadzor
regulacija
zaštite CPU
tiristorski usmjerivać
operatorski panel
I/O sabirnica
DRN DIREMK sustav upravljanja
digitalni I/O
komunikacija
GS AKU. BATERIJA
razbuðivanje sinkroni generator
VLASTITA POTROŠNJA početno uzbuđivanje
Slika 1. Blok shema sustava uzbude
LA2858HR_Rev_e
nadređeni upravljački sustav
LA 2858HR Stranica 4/15
3.
Dozvoljena opterećenja
Sustav uzbude se može koristi za sinkrone strojeve sa nazivnom strujom uzbude do približno 2500A. Najveći izlazni napon tiristorskog usmjeriva ča t.j. uzbudni stropni napon je 700V D.C. Za sinkrone strojeve sa višim uzbudnim strujama i višim stropnim naponima "KON ČAR" može ponuditi sustave uzbude koji se zasnivaju na ve ćim tiristorskim usmjerivačima, tip YMMF. Način rada i izvedba su u načelu isti.
4.
Mikroprocesorski sustav upravljanja i regulacije uzbudnog sustava
4.1
upravljačkih sustav DIREMK
Sustav upravljanja uzbudnog sustava bazira se na Kon čarevom mikroprocesorskom sustavu za regulaciju i upravljanje elektri čnim strojevima DIREMK (DIgital REgulation of Electric Machines Koncar) prilagođenom zahtjevima stati čkih uzbudnih sustava. Sustav DIREMK ćini sklopovlje i programska podrška. Srž sustava čine snažna programibilna mikroprocesorska jedinica. Ona omogu ćuje programsko izvođenje složenih zadaća upravljanja i regulacije u stvarnom vremenu. Odlikuje se velikom to čnošću, pouzdanoš ću i brzinom. DRN - DIREMK upravljački i regulacijski sustav
A/D i D/A pretvarači
operatorski panel
napajanje
VME sabirnica
GRASS
CPU
programiranje i ispitivanje
I / O sabirnica
komunikacija
digitalni ulazi
digitalni izlazi
mjerenje varijabli generatora generator impulsa
LA2858HR_Rev_e
tiristorski usmjerivač
LA 2858HR Stranica 5/15 Sklopovlje se bazira na 16/32 bitovnom procesoru Motorola 68XXX (trenutno 68302, 20 MHz) i industrijskom 16/32 bitnom sabirni čkom sustavu VME, a sastoji se od: elektroničkih modula procesorske jedinice • elektroničkih modula za prilagođenije, filtriranje i analogno-digitalnu pretvorbu mjernih varijabli • generatora elektroničkih modula digitalnih ulaza i izlaza • elektroničkih modula za prilago đenije digitalnih ulaza i izlaza • elektroničkog modula generatora impulsa • elektroničkog modula digitalno analogne i analogno digitalne pretvorbe • elektroničkog modula nadzora napajanja • Programska podrška DIREMK sastoji se od: programske podrške za razvoj i projektiranje • sustave programske podrške • korisničkih programa • Programska podrška za razvoj i projektiranje bazira se na programskom paketu GRASS (GRAphic Software Support). GRASS je korisničkih orijentiran programski paket koji radi u grafičkom okruženju. Namijenjen je razvijanju programa za upravlja čke i regulacijske sustave. Sadrži gotovu biblioteku slijedećih osnovnih elemenata: regulacioni elementi: poja čalo, integrator, PI-èlan, PID-član • aritmetički elementi: multiplikator, djelitelj, sumator, generator funkcija • elementi koji podržavaju trigonometrijske funkcije • logički elementi: AND, OR, NOR, EXOR, brojače, oscilator • elementi za pristup ulazno/izlaznim perifernim jedinicama • elementi za nadzor i ispitivanje sklopovlja • elementi za komunikaciju • Svaki funkcijski element izvršava jednu zatvorenu funkciju. Na raspolaganju je oko 150 standardnih elemenata. Za rad sa GRASS-om nisu potrebna nikakva posebna znanja o ra čunalima i programskim jezicima. Izrada korisničkog programa vrši se jednostavnim grafičkim povezivanjem elemenata u ve će funkcijske cjeline. Takve cjeline mogu se također pohraniti u biblioteku i kasnije koristiti kao gotov funkcionalni modul (blok) što dodatno olakšava i ubrzava izradu korisničkog programa. Gotov korisničkih program se iz grafičkog okruženja procesira se u dva smijera: 1. izrada izvršnog koda koji se unosi FLASH memoriju procesorske jedinice 2. izrada dokumentacije Sustavska programska podrška-DIGOMS (DIremk-Grass Operating and Monitoring System) sastoje se od: jezgre za rad u realnom vremenu • programske podrške za korisničkog sučelje, komunikacija čovjek procesor • programske podrške za prijenos podataka • programske podrške za dijagnostiku-automatsko nadziranje rada i traženje grešaka i kvarova •
LA2858HR_Rev_e
LA 2858HR Stranica 6/15
4.2.
Osnovne funkcije mikroprocesorskog upravljačkog sustava
Mikroprocesorski sustav upravljanja uzbudnog sustava obuhva ća slijedeće funkcije: 1. Regulaciju 2. Logičko i sekvencijsko upravljanje 3. Nadzor i zaštitu 4. Dijagnostiku i dojavu 5. Komunikaciju Osnovna konfiguracija sustava bazirana je na jednoj centralnoj procesorskoj jedinici (CPU) koja pokriva regulaciju i sve ostale ostale funkcije. Sustav je fleksibilan i omogućuje proširenje dodatnim jedinicama te ostvarenje zalihnih konfiguracija kao što su npr. dva nezavisna regulatora napona i slu čaju. 4.2.1.Regulacija 4.2.1.1 Regulacija napona generatora Osnovna funkcija regulatora napona, održavanje to čnog iznosa postavljenog napona na stezaljkama generatora i stabilan tok reaktivne energije prema mreži, ostvaruje se programskim algoritmima osnovne jedinice Regulatora Napona (RN-a). Ti algoritmi uspoređuju mjerene vrijednosti napona s postavljenom vrijednošću, a njihovom pojačanom razlikom preko generatora impulsa upravljaju tiristorskim okidnim impulsima i tako mijenjaju uzbudnu struju na potrebni iznos. Osnovnu regulacionu petlju mogu će je proširiti dodatnim standardnim opcijskim algoritmima ovisno o zahtjevima postrojenja. Standardni regulacijski algoritmi su: A. • •
•
•
B. • • •
Regulacija napona: Mjerenje i formiranje mjernog signala Osnovno regulacijsko djelovanje: formiranje referentnog signala, • formiranje signala regulacijskog odstupanja, • selektore maksimalnog odnosno minimalnog signala za priklju čak ograničavača, • PI algoritam, • Ograni čavači: trenutačno i vremenski zategnuto ograni čenje struje uzbude, • vremenski zategnuto ograni čenje struje statora u induktivnom podru č ju, • trenutačno ograničenje struje statora u kapacitivnom područ ju, • ograničenje minimalne struje uzbude; • Dodatne regulacijske funkcije: kompenzaciju vanjske karakteristike generatora po jalovoj i djelatnoj struji generatora, • frekvencijsku kompenzaciju napona generatora u procesu pokretanja, • usporeni porast napona u procesu pokretanja, • praćenje izlaza rezervne regulacije. • rasterećenje po jalovoj snazi; • Nadređene regulacijske funkcije: stabilizator elektroenergetskog sustava, regulator jalove snage, regulator faktora snage.
LA2858HR_Rev_e
LA 2858HR Stranica 7/15 4.2.1.2 Rezervna regulacija-regulacija po struji uzbude Za slučaju kvara kruga regulacije napona ili za potrebe ispitivanja predvi đen je regulator struje uzbude. Realiziran je programski na istom sklopovlju kao i RN (na zahtjev mogu će zasebno sklopovlje). Struja uzbude mjeri se na izmjeni čnoj strani tiristorskog pretvarača, uspoređuje sa postavljenom vrijednoš ću, a pojačana vrijednost te razlike preko generatora impulsa upravlja tiristorskim okidnim impulsima tj strujom uzbude. Rezervni regulator je opremljen algoritmom za automatsko pra ćenje izlaza RN-a čime se prijelaz sa automatske na rezervnu regulaciju odvija glatko bez oscilacija i udaraca reaktivne snage. Regulacijski algoritmi rezervne regulacije su: mjerenje i prilagođenije signala struje uzbude • formiranje referentnog signala • formiranje signala regulacijskog odstupanja • PI algoritam • automatsko praćenje izlaza regulatora napona • 4.2.1.3 Test režim Za potrebe ispitivanja sustava uzbude, generatora i čitavog postrojenja predviđen je TEST režim rada koji raspolaže sa dvije opcije: 1. regulator kuta α (alfa) 2. zadavanje step smetnje u referencama regulatora Regulator kuta α radi kao neovisni upravljačkih krug i omogućuje direktno upravljanje tiristorskim usmjerivačem po kutu upravljanja okidnih impulsa tiristora. Sustav uzbude se u tom slu čaju napaja iz neovisnog izvora kako bi se uzbudna struja mogla postepeno regulirati od nule. Test režim naj češće se koristi za snimanje karakteristika praznog hoda i kratkog spoja generatora te ispitivanje generatorskih zaštita. Zadavanje step smetnji koristi se pri ispitivanju dinami čkih odziva sustava uzbude. Iznos, predznak i trajanje smetnje može se mijenjati po potrebi. 4.2.1.4 Generiranje impulsa Generiranje impulsa realizirano je zasebnim elektroni čkim modulom upravljanim preko I/O sabirnice iz centralne procesorske jedinice. Generator impulsa radi u širokom opsegu promjene napona sinhronizacije po frekvenciji (20 do 140 Hz) i po iznosu (od 10 do 140%). Posebna pažnja je posve ćena je njegovoj neosjetljivosti na izobli čenja sinhronizacijskog napona zbog komutacijskih propada. Signali okidnih impulsa dalje se vode na impulsno poja čalo gdje se poja čavaju i vode na tiristorski usmjerivače.
LA2858HR_Rev_e
LA 2858HR Stranica 8/15 4.2.2
Logičko i sekvencijsko upravljanje
Logičko i sekvencijsko upravljanje sustavom uzbude izvedeno je programskom podrškom koja na osnovu stanja digitalnih ulaza djeluje na digitalne izlaze. Digitalni izlazi preko relejnih modula uklju čuju ili isključuju pojedine aparate. moguće je ostvariti slijedeće funkcije upravljanja: start i stop uzbude u sklopu starta i stopa agregata • upravljanje prekidačem za brzo Razbuđivanje • izbor režima rada TEST • izbor vrste regulacije RN ili RR • upravljanje VIŠE i NIŽE naponom i strujom uzbude • upravljanje električnim kočenjem (opcijski) • Sekvenca upravljanje može se odvijati AUTOMATSKI ili RUÈNO. Ovisno o mjestu s kojeg se upravlja mogu će je LOKALNO (s ormara uzbude) ili DALJINSKO (iz komandne prostorije) upravljanje. Daljinsko upravljanje ostvaruje se kabelskim vezama preko standardnih relejnih kontakata ili komunikacijskim kanalom s nadređenim sustavom upravljanja. Na taj je Način povećana zalihnost u upravljanju te fleksibilnost sustava u smislu mogućnosti naknadnog proširenja automatizacije cjelokupnog postrojenja nadređenim sustavom upravljanja. 4.2.3
Nadzor i zaštita
Mikroprocesorski sustav upravljanja opremljen je programskom podrškom čiji je zadatak detektiranje vanjskih i unutrašnjih grešaka i djelovanje na aparate ili programske sklopke u smislu šti ćenja sustava uzbude od posljedica tih grešaka. Ovisno o postrojenju mogu se primijeniti neke od standardnih zaštita: prekostrujna zaštita uzbudnog transformatora • zaštita od kratkog spoja na istosmjernim sabirnicama • V/Hz zaštita • kontrola naponskih mjernih krugova • kontrola struje uzbude • kontrola početnog uzbuđivanja • kontrola pregaranja osigura ča u tiristorskom mostu • kontrola prenaponske zaštite rotora • kontrola ventilacije • kontrola napona sinkronizacije • kontrola vlastitog napajanja • kontrola impulsa • kontrola ispravnog vođenja tiristora • automatsko nadziranje ispravnog rada sustava-samokontrola • Ovisno o vrsti kvara sustav automatski poduzima jednu od slijedećih radnji: samo signalizaciju • prijelaz sa automatskog na rezervni regulator • brzo Razbuđivanje generatora. •
LA2858HR_Rev_e
LA 2858HR Stranica 9/15 4.2.4
Komunikacija
Komunikacija čovjek - sustav upravljanja ostvaruje se preko standardnih upravljačkih aparata i pogonskih indikacija. U fazi ispitivanja i podešavanja korist se osobno ra čunalo spojeno na sustav preko komunikacije RS 232. Upravljanje preko upravljačkog panela s “soft touch screen” spojenog na RS 485 isporučuje se na zahtjev. Omogućen je lak pristup programima, njihovo čitanje i tiskanje, te po potrebi izmjena programa. Tokom rada moguće su promjene parametara regulacije (npr. iznosa poja čanja regulacione petlje i slučaju.) te uključenje i isključenje pojedinih dijelova programa aktiviranjem pojedinih programskih sklopki. Komunikacija s nadre đenim sustavom upravljanja mogu ća je preko standardne dvosmjerne asinkrone veze RS485. Komunikacija omogu ćuje dvosmjerni prijenos podataka iz centra u sustav uzbude i obratno. Komunikacija s nadre đenim sustavom isporučuje se na zahtjev. 4.2.5
Dojava i dijagnostika
U toku rada sustav trajno, ciklički obavlja, nadzor nad funkcionalnošću mikroračunarskog sustava. Nakon indikacije pogrešnog djelovanja zbog prolazne pogreške ili kvara dolazi, pod nadzorom operacijskog sistema i aplikacijskog programa, do preusmjerenja programa na izvo đenje unaprijed programiranih rutina. Kod prolaznih smetnji regulator će normalno nastaviti rad. Kod trajnih grešaka dolazi do automatskog prijelaza na rezervnu regulaciju ili isklju čenje sustava. Na osnovi procesorske obrade stanja digitalnih i analognih ulaza sustav dojavljuje sve relevantne promjene stanja u vidu upaljenih indikacionih sijalica. Dojavljuje se sljede će: stanje aparata • režim rada normalni pogon ili TEST • prorada zaštita • prorada ograničenja • stanje rada elektroni čkih modula • Na elektroničkom modulu CPU jedinice nalazi se heksadecemalni svjetle ći pokazivač koji indicira prolazna alarmna stanja i signalne lampice koje indiciraju ispravnost rada modula. Dojave se preko izlaznih relejnih kontakata proslje đuju u komandnu prostoriju. Dojavljivanje prema nadređenom centru moguće je i preko komunikacijskog kanala. Sustav također vrši registraciju kvarova u baterijom podržanu memoriju odakle se mogu po potrebi prikazati. Uz signal se memorira i vrijeme čime se olakšava kasnije rekonstruiranje kvarnih stanja.
4.3.
Napajanje elektronike digitalnog upravljačkog sustava
Napajanje elektronike digitalnog upravlja čkog sustava realizirano je kao sustav besprekidnog napajanja. Primarni izvori su akumulatorska baterija elektrane i izmjenični napon vlastite potrošnje sustava uzbude. Tako da sustav može normalno raditi ako postoji bar jedan od izvora. Elektronika digitalnog upravljačkog sustava tokom početnog uzbuđivanja napaja se iz baterijskog napona, a nakon uspostavljanja napona generatora napajanje prelazi na izmjeni čni napon vlastite potrošnje sustava uzbude. Naponi napajanja elektronike digitalnog upravlja čkog sustava se nadziru i ispad pojedinog izvora se dojavljuje. U slučaju ispada oba izvora dojavljuje se kvar uzbude, prije prestanka funkcioniranja mikroprocesorskog sustava.
LA2858HR_Rev_e
LA 2858HR Stranica 10/15
5.
Tiristorski usmjerivač
5.1.
Princip rada
Tiristorski usmjerivač se sastoji od prisilno zrakom hlađenog tiristorskog sklopa, jedinice poja čala okidnih impulsa i nadzora pregaranja osigura ča ili indikatora nesimetrije struja. Tiristorski usmjerivač je reguliran pomoću regulatora napona preko elektronike ispravlja ča i izlazne jedinice pojačala okidnih impulsa. Tiristorski usmjerivač se sastoji od jednog do četiri paralelno spojena mosta. Broj mostova ovisi o zahtijevanoj struji. Svaki most je izveden kao trofazna, šest-impulsna jedinica sa jednim tiristorom, brzim osigura čem u seriju sa svakom granom sukladno slu čaju. 2. Usmjerivač može raditi kao ispravljača ili kao izmjenjiva č što znači da se njegov izlazni D.C. napon može praktički trenutno regulirati na bilo koju pozitivnu ili negativnu vrijednost unutar granica definiranih naponom napajanja, odnosno sekundarnim naponom uzbudnog transformatora. Međutim, negativni izlazni napon postoji tako dugo dok te će struja u uzbudnom krugu. Negativna uzbudna struja u ovom rješenju se ne može dobiti. Jedinica generatora impulsa za okidanje tiristora je sastavni dio digitalnog regulatora napona i projektirana je za faznu kontrolu, što zna či da izlazni istosmjerni napon usmjeriva ča varira promjenom faznog kuta okidnih impulsa u odnosu na napon napajanja usmjeriva ča. Izlazni istosmjerni napon usmjerivača je linearno ovisan o upravljačkom signalu iz regulatora napona. (+)
izlazni istosmjerni napon usmjerivača pozitivni stropni napon
∼ ∼ ∼
(-)
slučaju. 2. Tiristorski most sa osiguračima u granama
5.2.
izlazni signal regulatora negativni stropni napon
slučaju. 3. Karakteristika stacionarnog stanja
Strujno dimenzioniranje
Ukoliko posebni zahtjevi ne diktiraju druga čije, usmjerivač je normalno projektiran za struju uzbude stroja pri nazivnom teretu i garantiranim preoptere ćenjima. Vrlo èest zahtjev je da se tiristorski usmjerivač izvede s jednim redundantnim mostom (n+1 konfiguracija) ili s jednim rezervnim mostom (1+1 konfiguracija), tako da tiristorski usmjeriva č može ostati u pogonu, ukoliko je kvar nastao u jednom tiristorskom mostu. Tiristorski usmjerivač se izvodi s redundantnim mostom na zahtjev.
LA2858HR_Rev_e
LA 2858HR Stranica 11/15
5.4.
Naponska klasa
Naponska klasa tiristora se normalno izabire s faktorom sigurnosti, 2.5 do 3.0 puta veća nego što je maksimalna trajno dozvoljena vrijednost napona napajanja (vršna vrijednost) sa uzbudnog transformatora.
5.5.
Hlađenje
Tiristorski usmjerivač se hladi prisilnim cirkuliranjem zraka pomo ću jednog ili više ventilatora, što ovisi o broju tiristorskih mostova. Jedan ventilator je dostatan za dva mosta, dok su dva ventilatora potrebna za tri, odnosno četiri mosta. moguće je za tiristorski usmjerivač predvidjeti još jedan dodatni ventilator kao i dodatne filtere za filtriranje rashladnog zraka. Rashladni zrak ulazi ili kroz ulaze u podu ispod ormara ili kroz perforacije na veznim pločama pri dnu ormara, a izlaz zraka je iz ventilatora na vrhu ormara.
6.
Uzbudni transformator
Zadaća uzbudnog transformatora je odvajanje krugova uzbude sinkronog stroja od statorskog namota i mreže. Uzbudna snaga se obi čno dobiva sa priključaka stroja preko uzbudnog transformatora. Napon se transformira na vrijednost koja je odre đena zahtijevanim stropnim naponom tiristorskog usmjeriva ča. Struja transformatora je određena maksimalnom trajno dozvoljenom strujom. Transformator je trofazni, dvonamotni, prirodno hla đeni, a može biti suhi, epoksidni ili uljni.
6.1.
Suhi i epoksidni transformator
Standardna izvedba je transformator otvorenog tipa, ali može biti i s limenim ku ćištem. Strujni transformatori, ugrađeni po jedan u svaku fazu na visokonaponskoj strani uzbudnog transformatora, kao i indikacija temperature namota, isporu čuju se na zahtjev.
6.2.
Uljni transformator
Standardni trofazni uljni uzbudni transformator, izrađen za vanjsku montažu opremljen je s: · Buchholz relej; · termometrom s alarmnim i isključenim kontaktom; · strujnim transformatorom u svakoj fazi visokonaponske strane (na zahtjev).
7.
Razbuđivanje
Tiristorski usmjerivač je spojen na uzbudni namot sinkronog stroja preko istosmjernog prekida ča s kontaktom za Razbuđivanje i otpornikom za Razbu đivanje (slika 4). Ukoliko je došlo do elektri čkog kvara, bilo unutar sinkronog stroja ili izvan njegovih izmjeni čnih priključaka, stroj treba biti razbuđen što je prije moguće, s ciljem ograničenja struje kvara i sprečavanja oštećenja. također je potrebno osigurati Razbuđivanje u slučaju kvara u krugovima upravljanja uzbudom. Naponski ovisan, ili linearni otpornik, koristi se za što je brže mogu će Razbuđivanje, ograničavajući pri tome napon u uzbudnim krugu, kako ne bi prešao vrijednost najvišeg dozvoljenog napona na uzbudnom namotu i na prekida ču za Razbuđivanje. Moguće je izvesti statičko razbuđivanje, koristeći tiristore iz prenaponske zaštite zajedno s izmjeni čnim tropolnim prekidačem.
LA2858HR_Rev_e
LA 2858HR Stranica 12/15
8. Početno uzbuđivanje Općenito sinkroni strojevi imaju nizak remanentni napon. Stoga je neophodno na po četku procesa uzbuđivanja nekoliko sekunda napajati uzbudni namot stroja s malom istosmjernom strujom, da bi se iniciralo izgrađivanje napona, odnosno samouzbu đivanje. Približno 10%-15% uzbudne struje praznog dovodi se preko jedinice po četnog uzbuđivanja na uzbudni namot generatora, dok se ne pojavi dostatan napon na priključcima stroja za napajanje stati čkog uzbudnika. Energija po četnog uzbuđivanja se dobiva iz vanjskog istosmjernog napajanja, kao što je npr. akumulatorska baterija. tako đer se i izmjeničnog napajanje, iz vlastite potrošnje, može koristiti za po četno uzbuđivanje. U tom slučaju oprema početnog uzbuđivanja sadrži transformator i diodni ispravlja ča.
9.
Dodatne zaštite
9.1.
Prenaponska zaštita uzbudnog kruga
Svrha prenaponske zaštite u uzbudnom krugu je da sprije či da se uzbudni krug stroja i tiristorski usmjerivač izlože visokom naponu induciranom u uzbudnom krugu stroja, koji se može pojaviti za vrijeme određenih prijelaznih stanja, kao što su npr. neispravna sinkronizacija i gubitak sinkronizma. 1
1 2
Tiristorski usmjerivač prekidačem za Razbuđivanje s kontaktom i otpornikom za Razbuđivanje 3 Tiristori prenaponska zaštite ∼ 4 Serijski otpornik ∼ 5 Prekostrujni relej 6 Prenaponska okidna jedinica ∼ 7 Vanjski kontakt za okidanje kod statičkog razbuđivanja 8 Pokrajnji tiristor 9 Uzbudni namot 10 Izmjenični prekidač
2 I>
5
U>
10 6
3
9
GS
8 4
7
Slika 4. Razbuđivanje i prenaponska zaštita Glavni krug zaštite sadrži antiparalelno spojene tiristore (3) i serijski otpornik (4), kao na slici 4. Tiristori se okidaju pomoću naponsko ovisne okidne jedinice (5) s BOD elementom, kad napon prije đe postavljeni prag zaštite. Serijski otpornik ograničava struju kroz zaštitni krug. S druge strane, otpornik mora biti izveden tako da pad napona, prouzrokovan najvišom mogućom induciranom uzbudnom strujom koja te če kroz otpornik, ne prijeđe prag podešenja zaštite Prekostrujni relej (6) nadgleda proradu zaštite i daje isklju čenim impuls kad zaštita djeluje. Ponekad se koristi isti otpornik (4) za prenaponsku zaštitu iz Razbu đivanje. Kod statičkog razbuđivanja kada imamo samo izmjenični prekidač (10) i sklop prenaponske zaštite koristimo mogu ćnost okidanja odgovarajućeg tiristora vanjskim kontaktom. Kod tiristorskih usmjerivača u konfiguraciji 1+1 pokrajnji tiristor se koristi za kratko spajanje rotora generatora u slučaju prelaza u nuždi s jednog na drugi most.
9.2.
Brzim osiguračima
Brzim osiguračima, posebno prilagođeni vremensko-strujnoj karakteristici tiristora, koriste se za zaštitu tiristora za vrijeme kratkog spoja u istosmjernim priključcima usmjerivača i za izoliranje neispravnog tiristora. Brzi osiguračima ne mogu biti zaštita od preopterećenja.
LA2858HR_Rev_e
LA 2858HR Stranica 13/15
9.3 Indikacija nesimetrije struja Ukoliko je tiristorski usmjerivač izveden s više od dva paralelna mosta, indikator nesimetrije struja uključenje je u opremu usmjeriva ča. Indikator detektira nesimetriju struje izme đu pojedinih mostova i indicira neispravan most. Indikator nesimetrije otkriva neispravan tiristor, pregaranje osigurača i nestanak upravljačkog impulsa. Za usmjerivačem s jednim redundantnim mostom, indikator nesimetrije će dati signal alarma kad je kvar u jednom mostu, a ukoliko se pojavi i kvar u drugom mostu dat će signal isključenja. Ukoliko je usmjerivač bez redundantnog mosta, indikator nesimetrije daje signal isklju čenja čime se pojavi kvar u jednom mostu.
9.4.
Nadzor pregaranja osigurača
Kod usmjerivača s jednim ili dva tiristorska mosta jedinica indikatora nesimetrije je zamijenjena s nadzorom pregaranja osigura ča u granama mosta. Za usmjeriva čem s jednim redundantnim mostom jedinica za nadzor pregaranja osigurača daje signal alarma, kad je kvar u jednom mostu, a ukoliko se pojavi kvar u drugom mostu daje signal isklju čenja. Ukoliko je usmjerivač bez redundantnog mosta, jedinica daje signal isklju čenja čime se pojavi kvar u jednom mostu.
9.5.
Zemljospojna zaštita rotora
Rotorski krug stroja je normalno izoliran od zemlje. Ukoliko se pojavi jednostruki spoj rotorskog namota s zemljom neće doći do oštećenja stroja. Međutim, drugi spoj rotorskog namota s zemljom djelovati će, kao direktni kratki spoj uzbudnika i može rezultirat velikim oštećenjima. Stoga je nužno da se ve ćim prvi spoj s zemljom otkrije i da se stroj ukoliko je mogu će isključi iz pogona. Zemljospojna zaštita rotora isporu čuje se u sustavu uzbude na zahtjev.
10.
Mjerenje napona i struje uzbude
Za mjerenje struje u istosmjernom krugu uzbude koristi se shunt, smješten u ormaru prekida ča uzbude. Signal sa shunta proslje đuje se preko mjernih pretvara ča na instrumente na ormaru uzbude i komandnoj prostoriji. Istosmjerni napon mjeri se na istosmjernim sabirnicama preko otpornièkog dijelila. Zbog izolacije energetskog kruga od krugova mjernih instrumenata, signal se preko mjernog pretvara ča vodi na instrumente. Mjerenje napona i struje uzbude za potrebe digitalne regulacije napona izvedeni su na izmjeni čnoj stani mosta preko sinkronizacijskog transformatora, odnosno strujnih mjernih transformatora.
11.
Daljinsko rukovanje
Za daljinsko upravljanje sustav uzbude potrebno je nekoliko upravlja čkih signala iz komandne prostorije: · podešavanje napona Više-Niže za ARN i RR · uključenje-isključenje sustava uzbude; · preklop između ARN i RR i obrnuto može se predvidjeti u komandnoj prostoriji na zahtjev.
LA2858HR_Rev_e
LA 2858HR Stranica 14/15
12.
Vanjske zaštite
12.1
Nadzor brzine stroja
U svrhu zaštite stroja, uzbudnog transformatora i druge opreme, od magnetskog zasi ćenja pri niskim brzinama u praznom hodu, uzbuda treba biti isklju čena i njeno uklju čenje blokirano kad je brzina stroja niža od 90%. Nadzor brzine može se uključiti u opremu sustava uzbude na zahtjev.
12.2
Prekostrujna zaštita stroja
Sustav uzbude u samouzbudnom spoju dobiva energiju s izmjeni čnih priključaka stroja, što znači da u kratkog spoja na mreži uzbuda nije sposobna da proizvede dostatnu struju. Zbog toga, prekostrujna zaštita stroja mora biti impedantnog tipa (naponski ovisna prekostrujna zaštita). Prekostrujna zaštita stroja nije uključena u opremu sustava uzbude.
13.
Ispitivanje
Oprema uzbude izrađuje se od biranih kvalitetnih komponenti i materijala. Kvaliteta se osigurava razrađenim sustavom osiguranja i kontrole kvalitete dokumentacije, radova, komponenti, sklopova i čitavog proizvoda prema doma ćim i stranim standardima. Svaki se sklop detaljno ispituje, a na kraju se vrši završno ispitivanje čitavog sustava. Parametri se podešavaju prema stvarnom stanju na objektu, čime se olakšava i ubrzava ispitivanje opreme na terenu i puštanje u pogon.
14.
Puštanje u pogon
Nakon montaže sustava uzbude u postrojenje, sustav se još jednom ispita u cijelosti, provjeri se njegova funkcionalnost i veze s ostalom opremom. Slijede ispitivanja sa sinkronim strojem. Tokom ispitivanja potrebno je obezbjediti napajanje sustava uzbude iz nezavisnog izvora.
15.
Izvedba
Sva oprema, osim uzbudnog transformatora smještena je u metalne ormare standardne KONÈAR-eve izvedbe mehaničkog stupnja zaštite IP22. Ormari su zaštićeni od korozije postupkom fosfatiranja (primarna zaštita) i plastificiranje mepoksidnim prahom otpornim na tropske uvijete. Broj ormara ovisi o uzbudnoj struji. Sva oprema u ormarima pristupačna je za pregled i servisiranje. Montaža ormara i povezivanje s ostalom opremom je jednostavno. Energetski priključci na sustav uzbude mogu se ostvariti sabirničkim i kabelskim vezama. Priključene stezaljke za vanjske mjerne krugove naponskih i strujnih transformatora su odvojenog tipa.
LA2858HR_Rev_e
LA 2858HR Stranica 15/15
16.
Uvjeti okoline
16.1
Temperatura okoline
Pod temperaturom okoline podrazumijeva se temperatura rashladnog zraka. Gornja i donja granica radne temperature daje se u listi podataka.
16.2
Atmosferski uvjeti (prašina, vlažnost, plinovi itd.)
Podaci o atmosferskim uvjetima važni su za odre đivanje načina zatvaranja ormara i sustava rashladnog zraka. Ukoliko rashladni zrak sadrži nečistoće, u obliku prašine, korozivnih plinova ili drugih čestica koje se mogu nagomilavati u rashladnom kanalu, tada se rashladni zrak mora prethodno filtrirati. Ukoliko nema podataka o atmosferskim uvjetima, za smještaj ormara uzbude podrazumijeva se normalna atmosfera komandne prostorije.
16.3
Elektromagnetska kompatibilnost
Mikroprocesorski sustav upravljanja u pogledu elektromagnetske kompatibilnosti izra đen je u skladu s međunarodnim standardima i usuglašen je s većinom nacionalnih standarda.
16.4
Vibracije
Ukoliko nema posebnih podataka o zahtijevanom stupnju vibracija, oprema sustava uzbude nije izvedena za posebne zahtjeve na vibracijske smetnje.
17.
Standardi i propisi
Uređaji i komponente od koji se sastoji oprema sustava uzbude u skladu su s odgovaraju ćim sekcijama IEC standarda i propisima i IEEE preporukama.
LA2858HR_Rev_e
