Curso de capacitacion avr y sistemas de rectificadores controlados pòr plc

1. CURSO DE CAPACITACION
SITEMA DE EXCITACIÓN SEPAC
REGULADOR AUTOMATICO DE VOLTAJE

2. Instructores:
ING. FELIPE BONALES
ING. ALBERTO HERNANDEZ HERNANDEZ
Ingeniería de Regulación

3. DESCRIPCION GENERAL DEL REGULADOR
AUTOMATICO DE VOLTAJE.
• Los reguladores automáticos de tensión marca SEPAC son sistemas de excitación
estáticos diseñados para operar en generadores eléctricos de potencias desde
algunos MWs hasta 500 MW no importando la característica de la excitación del
generador, tipo BRUSHLESS o directa al campo del generador.
• El sistema consta básicamente de:
• Fuente de Alimentación a Puentes (PMG para sistemas brushless o
transformador de excitación para sistemas auto excitados) que se conecta en
derivación a la salida del generador para el caso de sistema auto excitado o a la
salida de la excitatriz en el caso de un PMG.
• Gabinete que contiene la electrónica de regulación (Cabezal Electrónico); es
decir, las Unidades de Control de Excitación (UCEP y UCER).
• Convertidor de potencia. (Puente de Tiristores).
• Dispositivos auxiliares de medición de las diferentes variables involucradas en el
proceso así como la lógica de control y operación del equipo.

5. • El regulador automático de tensión tiene el objetivo de mantener
constante el valor de tensión a la salida del generador en
condiciones de funcionamiento admitidas por las características de
la máquina, para ello lleva a cabo las siguientes funciones:
• Habilitar los generadores de pulsos mediante la unidad de control de
excitación seleccionada y al ejecutar la orden de cierre 41 para
mantener la unidad con voltaje nominal y de manera controlada con
la modulación del ángulo de disparo de los tiristores del puente
rectificador.
• Realizar el proceso de excitación tomando energía de la fuente de
alimentación a puentes, en este caso de un generador de imanes
permanentes.
• Seguir con la rectificación en forma controlada del voltaje del PMG
para aplicarlo en el inductor (estator) de la excitatriz (VFD), la cual a
su vez mediante un puente de diodos giratorios aplica una Tensión
(EFD) al rotor del generador, regulando con esto la tensión en
terminales del generador (canal automático) o la corriente de
excitación en el campo del generador (canal manual).

6. • Mantener excitado al generador en condiciones normales
de operación sin superar los límites de capacidad del
generador a través de los limitadores y compensadores del
sistema (mínima y máxima excitación)
• Realizar el proceso seguro de des-excitación ante un mando
de apertura del interruptor de campo o ante un evento de
disparo interno o externo disipando la energía remanente
en el campo del generador vía resistencia de descarga
mediante el polo NC del mismo interruptor de campo (41).
• Supervisar el estado funcional del regulador tomando
criterios de alarmas y disparo si las condiciones de
operación son anormales.
• Realizar transferencias entre las unidades de control de
excitación bajo condiciones normales de operación o por
eventos de fallas internas detectadas por la lógica de cada
unidad de excitación.

7. SECCION ELECTRONICA

8. FUENTES DE ALIMENTACION
FU-AVR-DB2OO

9. • La fuente FU-AVR-D es alimentada con 125 VCD
provenientes del banco de baterías y con 90 VCA
proveniente del PMG como alimentación de
Respaldo a travez de un transformador. Estas dos
entradas son conectadas en configuración OR.
• Estas fuentes dan salida de voltaje de 24 vcd para
alimentación de la electrónica y de la logica de
control.

11. UNIDAD DE CONTROL DE EXCITACIÓN
(UCEP Y UCER).

12. • La unidad de control de excitación (UCE) consiste de una unidad
micro procesada tipo Controlador Programable bajo la
plataforma RX3i de PACSystem que constituye un sistema de
control digital que permite llevar acabo la regulación de voltaje en
las terminales de un generador síncrono (Canal Automático) y la
regulación de corriente de excitación del mismo (Canal Manual)
con alta precisión, exactitud y seguridad.
• Las dos unidades de control de excitación están en constante
comunicación trasfiriendo datos, banderas, estatus, etc..., para
que la excitación de la unidad generadora este siempre segura
con cualquier UCE.
• Cada Unidad de Control de Excitación (UCE) tiene módulos de
entradas y de salidas adecuadas para realizar sus funciones que
son ejecutadas por un microprocesador con entradas y salidas
digitales y análogas configurables, memoria, registros, y lenguaje
de programación

14. Configuración con dos Unidades de Control.

15. • El siguiente arreglo (Fig.2) muestra la configuración
o arquitectura con todos los módulos de entradas y
salidas analógicas y digitales que conforman dos
unidades de control redundantes (dos UCEs). Las
dos UCEs (PRINCIPAL Y RESPALDO) son
exactamente iguales.
• Al tener dos unidades de excitación (UCEs), el
sistema puede operar indistintamente con
cualquiera, el hecho de nomenclatura una como
“PRINCIPAL” y otra como “RESPALDO” no indica que
siempre es operativo el principal mientras que la de
respaldo está en “stand - by”.

16. TRANSFERENCIAS ENTRE UCES

17. • Transferencias Normales.
• Esto ocurre por petición normal del operario; es decir pasar
el control de la UCE Principal a la de Respaldo o viceversa.
• Nota: durante esta fase, asegurarse que el balanceador
entre ambas UCEs se encuentre alrededor de cero, de lo
contrario no tomar la decisión de transferir.
• Transferencias por fallas.
• Esto ocurre cuando hay indisponibilidad del
microprocesador de la unidad de control de excitación (UCE)
operativo (Falla de W. D.)
• También se produce cuando el canal de regulación
operativo es “CANAL AUTOMATICO” en la UCE seleccionada
para el control de la máquina y se tenga ausencia de
medición de voltaje de maquina mediante transformadores
de potencial (Falla de TPs).

18. PANEL DE MANDOS LOCAL

19. Este Módulo es una herramienta de control local usado para pruebas
de Puesta en servicio y de rutina.
Este modulo cuenta con todos los mandos para poder excitar y
desexcitar la unidad, asi como subir y bajar referencia y realizar
transferencias entre canales de regulación.
Este modulo cuenta con mediciones de tipo analógico..
Mandos Principales:
Cierre 41
Apertura 41
Selección UCEP
SelecciónUCER
Selección AUTOMATICO
Selección MANUAL
Subir Referencia
Bajar Referencia.

20. GENERADORES DE PULSOS
UCEP/UCEP

21. • Este módulo es el que se encarga de elaborar los
pulsos de diparo para un esquema rectificador
trifásico del tipo Puente Graetz a partir de una
referencia del PLC del Canal Autómatico o del Canal
manual y de la UCE que esta seleccionada.
• La referencia de Demanda de Angulo es comparada
con la rampa, las cuales se originan de la entrada
de VCA a travz de un transformador de
acoplamiento.
• La salida de esta etapa comparadora activa las
unidades de disparo para encendido de los
tiristores del converidor de potencia.

23. SECCION POTENCIA

24. PUENTES RECTIFICADORES
El Sistema de Excitación cuenta con 2 Puentes de tiristores
conectados en paralelo que ofrecen las siguientes ventajas:
• Los puentes tienen una carga del 50% de su carga nominal
comparado con la operación con un solo puente, en
consecuencia, se tiene menor fatiga de los tiristores y ampliación
de su tiempo de vida útil.
• Al utilizar un solo puente activo y otro puente en stand - by, no se
tiene la seguridad de tener el otro puente disponible al momento
de requerirlo para efectuar la transferencia como consecuencia
de una posible falla del rectificador principal.
• Con los dos puentes en paralelo, los puentes se reparten la
corriente y el circuito de detección de asimetría de los puentes
indica tal fenómeno de falla de conducción de uno de los puentes
inmediatamente. Con esta configuración, al momento de
declararse fallado uno de los dos puentes, el otro toma
inmediatamente la carga del puente fallado.

26. • El puente rectificador, es del tipo completamente
controlado (GRAETZ) construido con dos tiristores
por rama, cada puente rectificador está protegido a
su entrada por fusibles seccionadores contra
problemas internos y/o externos que se presenten.
• Con este tipo de configuración o montaje, el
convertidor de potencia actúa como inversor en los
momentos de des-excitación de la unidad
ayudando al sistema a tener respuestas dinámicas
sumamente rápidas ante transitorios.

27. • cada tiristor que forma el convertidor de potencia
viene protegido por un circuito RC (circuito
SNUBBER) montado en paralelo al puente
rectificador, el cual sirve para amortiguar los picos
de voltaje (sobretensiones) que se presentan en el
momento del bloqueo del tiristor o durante
transitorios inducidos en la red de alimentación.
• La alimentación del rectificador proviene
directamente del generador de imanes
permanentes, mientras que los pulsos de disparo
provienen de las unidades generadoras de pulsos.

28. PROTECCIONES DE PUENTE
RECTIFICADOR
• Protección por falla de conducción.
• Protección por sobre-corriente.
• Protección por falta de ventilación forzada
• Protección por sobre temperatura en cada
puente.

29. FORMA DE ONDA DE LA SALIDA DEL
RECTIFICADOR

31. • La función de este supresor es la de proteger a los tiristores
del puente rectificador de los sobrevoltaje
• entre fases provenientes del transformador de excitación,
además de disminuir la distorsión de las tensiones
• armónicas entre líneas que ocurren por el efecto de la
conmutación de los tiristores. Dichas distorsiones pudieran
producir flancos elevados de voltaje en los tiristores con el
consiguiente mal funcionamiento del
• puente.
• Por consiguiente, el circuito supresor es diseñado como un
filtro que protege a los tiristores contra las altas
• frecuencias producidas entre las fases de alimentación del
puente, minimizando las pérdidas a frecuencia nominal.

32. TRANSFORMADORES AUXILIARES

33. RESISTENCIA HOLDING Y DIVISORAS
DE VOLTAJE

34. • La resistencia holding permite el drenaje de una
corriente mínima para la excitación en vacío de los
tiristores.
• Las Resistencias divisoras de Voltaje sirven para
acondicionar la señal de V. Excitación que llega a los
transductores.

35. RESISTENCIA DE DESCARGA

36. • Está montado en serie con el polo de descarga de
tipo mecánico del interruptor principal de campo,
este
• sirve para drenar la corriente del campo del
generador.
• Su construcción se basa en discos conectados en
serie o en paralelo. Los discos son montados en
forma horizontal en una barra con resortes de
seguridad en los extremos.

37. INTERRUPTOR DE CAMPO
41 Y RESISTENCIA DE DESCARGA

38. • La función principal del interruptor es de interrumpir la
corriente de excitación al devanado de campo en este
caso a la excitatriz.
• Cuando el interruptor de campo es abierto, los
contactos de descarga del interruptor corto – circuita el
devanado de campo a través de la resistencia de
descarga en el instante precedente a la apertura de los
contactos principales del interruptor. La corriente
(energía magnética almacenada) es descargada a través
de la resistencia de descarga y decae a cero después de
un tiempo.