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MÉXICO

UNIDAD DE CONTROL DE EXCITACIÓN PARA MODERNIZACIÓN DE SISTEMAS DE EXCITACIÓN

TIPO “BRUSHLESS”

ESPECIFICACIÓN CFE VF000-72

SEPTIEMBRE 2012

UNIDAD DE CONTROL DE EXCITACIÓN PARA MODERNIZACIÓN DE SISTEMAS DE EXCITACIÓN TIPO “BRUSHLESS”

ESPECIFICACIÓN

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C O N T E N I D O

1 OBJETIVO_________________________________________________________________________ 1

2 CAMPO DE APLICACIÓN ____________________________________________________________ 1

3 NORMAS QUE APLICAN _____________________________________________________________ 1

4 DEFINICIONES _____________________________________________________________________ 2

4.1 Canal Automático __________________________________________________________________ 2

4.2 Canal Manual ______________________________________________________________________ 2

4.3 Circuito de Descarga ________________________________________________________________ 2

4.4 Circuito de Excitación Inicial _________________________________________________________ 2

4.5 Convertidor de salida de corriente de campo de la excitatriz _______________________________ 3

4.6 Corriente de Campo Nominal (Ifn)______________________________________________________ 3

4.7 Corriente de Campo Nominal Sobre la Línea de Entrehierro (Ifg) ____________________________ 3

4.8 Protección por Falla en Rectificador Rotatorio___________________________________________ 3

4.9 Excitador__________________________________________________________________________ 3

4.10 Etapa de Potencia __________________________________________________________________ 3

4.11 Generador con Carga _______________________________________________________________ 3

4.12 Generador en Vacío _________________________________________________________________ 3

4.13 Interruptor de Campo _______________________________________________________________ 3

4.14 Contactor de Descarga ______________________________________________________________ 3

4.15 Panel de Alarmas y Señalización ______________________________________________________ 3

4.16 Protecciones ______________________________________________________________________ 4

4.17 Unidad de Control de Excitación (UCE)_________________________________________________ 4

4.18 Valor por Unidad (pu) _______________________________________________________________ 4

4.19 Regulador de Corriente de Campo del excitador (RCC) ___________________________________ 4

4.20 Regulador de Tensión en Terminales del Generador (RAT) ________________________________ 4

4.21 Sistema de Excitación _______________________________________________________________ 4

4.22 Tensión de Campo Nominal (Vfn) ______________________________________________________ 4

4.23 Tensión de Campo Nominal Sobre la Línea de Entrehierro (Vfg)_____________________________ 4

4.24 Tiristor____________________________________________________________________________ 4

4.25 Transistor Bipolar de Compuerta Aislada _______________________________________________ 4

4.26 Tomacorriente _____________________________________________________________________ 4

4.27 Transformador de Excitación _________________________________________________________ 5

4.28 Sistema de Excitación sin Escobillas __________________________________________________ 5

5 SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS________________________________________________________ 5

6 CARACTERÍSTICAS Y CONDICIONES GENERALES ______________________________________ 6


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6.1 Unidad de Control de Excitación (UCE)_________________________________________________ 7

6.2 Fuentes de Alimentación____________________________________________________________ 11

6.3 Panel de Indicación de Estado Operativo ______________________________________________ 11

6.4 Medición e Indicación Requerida en la Consola de Control de Unidad ______________________ 12

6.5 Etapa de Potencia _________________________________________________________________ 12

6.6 Protecciones _____________________________________________________________________ 14

6.7 Equipo Portátil para Configuración, Diagnóstico, Mantenimiento y Pruebas del Sistema

de Excitación _____________________________________________________________________ 15

6.8 Gabinetes ________________________________________________________________________ 16

6.9 Alambrado, Conductores y Tablillas Terminales ________________________________________ 16

6.10 Servicios de Supervisión de Montaje y Puesta en Servicio________________________________ 18

6.11 Capacitación______________________________________________________________________ 18

6.12 Garantías ________________________________________________________________________ 18

6.13 Herramientas Especiales ___________________________________________________________ 18

7 CONDICIONES DE OPERACIÓN______________________________________________________ 19

7.1 Condiciones Ambientales ___________________________________________________________ 19

7.2 Altitud de Operación _______________________________________________________________ 19

8 CONDICIONES DE DESARROLLO SUSTENTABLE ______________________________________ 19

9 CONDICIONES DE SEGURIDAD INDUSTRIAL __________________________________________ 19

10 CONTROL DE CALIDAD ____________________________________________________________ 19

10.1 Pruebas Tecnológicas o Prototipo____________________________________________________ 19

10.2 Pruebas de Aceptación en Fabrica ___________________________________________________ 20

10.3 Pruebas al Sistema de Excitación ____________________________________________________ 20

10.4 Pruebas de Campo ________________________________________________________________ 21

11 MARCADO _______________________________________________________________________ 22

12 EMPAQUE, EMBALAJE, EMBARQUE, TRANSPORTACIÓN, DESCARGA, RECEPCIÓN, ALMACENAJE Y MANEJO _________________________________________________________ 22

13 BIBLIOGRAFÍA ____________________________________________________________________ 22

14 CARACTERÍSTICAS PARTICULARES _________________________________________________ 24

APÉNDICE A (Normativo) INFORMACIÓN REQUERIDA_____________________________________________ 25

APÉNDICE B (Normativo) CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL SISTEMA _____________________________ 28

TABLA 1 Índices de respuesta ________________________________________________________________ 8

TABLA 2 Tensiones de utilización ____________________________________________________________ 17

TABLA 3 Pruebas tecnológicas o prototipo ____________________________________________________ 20


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FIGURA 1 Diagrama esquemático del sistema de excitación ________________________________________ 6


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1 OBJETIVO Establecer las características técnicas, funcionales y operativas; así como los requerimientos que deben reunir los reguladores automáticos de tensión para modernizar las unidades de control de excitación de sistemas de excitación tipo “brushless”. 2 CAMPO DE APLICACIÓN Aplica sólo para proyectos de modernización de la unidad de control de excitación de sistemas “brushless”, para el caso de proyectos de modernización en que los componentes rotatorios originales hayan llegado al límite de su vida útil, la modernización debe considerar la sustitución de todo el sistema con un sistema de excitación estático autoalimentado, controlado por tiristores a través de anillos deslizantes, dado que esta opción presenta ventajas económicas y funcionales. 3 NORMAS QUE APLICAN

NOM-008-SCFI-2002 Sistema General de Unidades de Medida. NMX-J-284-ANCE-2006 Transformadores y Autotransformadores de Potencia – Especificaciones. NMX-J-351-ANCE-2008 Transformadores de Distribución y Potencia Tipo Seco –

Especificaciones. NMX-J-438-ANCE-2003 Conductores – Cables con Aislamiento de Policloruro de Vinilo 75 °C y

90 °C para Alumbrado de Tableros – Especificaciones. NMX-J-501-ANCE-2005 Sistemas de Control de Centrales Generadoras – Sistemas de Excitación

Estáticos Controlados por Tiristores para Generador Síncrono – Especificaciones y Métodos de Prueba.

NMX-J-550/4-12-ANCE-2006 Compatibilidad Electromagnética (EMC) – Parte 4-12: Técnicas de

Prueba y Medición – Pruebas de Inmunidad a Ondas Oscilatorias. IEC 60068-2-1-2007 Environmental Testing – Part 2-1: Tests – Tests A: Cold. IEC 60068-2-2-2007 Environmental Testing – Part 2-2: Tests – Tests B: Dry heat. IEC 60068-2-6-2007 Environmental Testing – Part 2-6: Tests – Test Fc: Vibration (sinusoidal). IEC 60068-2-30-2005 Environmental Testing – Part 2-30: Tests - Test Db: Damp Head, Cyclic

(12 h +12 h cycle). IEC 61000-4-2-2008 Electromagnetic Compatibility (EMC) – Part 4-2: Testing and

Measurement Techniques – Electrostatic Discharge Immunity Test. IEC 61000-4-3-2008 Electromagnetic Compatibility (EMC) – Part 4-3: Testing and

Measurement Techniques – Radiated, Radio-Frequency, Electromagnetic Field Immunity Test.

IEC 61000-4-4-2010 Electromagnetic Compatibility (EMC) – Part 4-4: Testing and

Measurement Techniques – Electrical Fast Transient/Burst Immunity Test.


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IEC 61000-4-11-2004 Electromagnetic Compatibility (EMC) – Part 4-11: Testing and Measurement Techniques – Voltage Dips, Short Interruptions and Voltage Variations Immunity Tests.

NRF-001-CFE-2007 Empaque, Embalaje, Embarque, Transporte, Descarga, Recepción y

Almacenamiento de Bienes Muebles Adquiridos por CFE. NRF-002-CFE-2009 Manuales, Procedimientos e Instructivos Técnicos. CFE D8500-01-2009 Selección y Aplicación de Recubrimientos Anticorrosivos. CFE D8500-02-2009 Recubrimientos Anticorrosivos. CFE D8500-03-2011 Recubrimientos Anticorrosivos y Pinturas para Centrales Termoeléctricas

y Eólicas. CFE E0000-25-2011 Conductores con Aislamiento y Cubierta Termofijos Libres de Halógenos

para Instalaciones hasta 600 V, 90 °C. CFE E0000-26-2009 Multiconductores para Control con Aislamiento Termofijo-Libre de

Halógenos para 90 °C. CFE K0000-17-2005 Transformadores Tipo Seco para Excitación de Generadores Eléctricos. CFE L0000-36-2005 Consideraciones Económicas en la Supervisión de Montaje, Pruebas y

Puesta en Servicio. NOTA: En caso de que los documentos anteriores sean revisados o modificados debe tomarse en cuenta la edición en la fecha de la

convocatoria de la licitación, salvo que la CFE indique otra cosa. 4 DEFINICIONES Para esta especificación se consideran las siguientes definiciones: 4.1 Canal Automático Lazo de control asociado con la regulación de tensión en terminales del generador. 4.2 Canal Manual Lazo de control asociado con la regulación de la corriente de campo. 4.3 Circuito de Descarga Arreglo o circuito conformado por dispositivos que permiten insertar una resistencia de descarga en las terminales del devanado de campo del generador, durante la secuencia de desexcitación de forma coordinada con la apertura del interruptor de campo. 4.4 Circuito de Excitación Inicial Circuito conformado por los dispositivos que permiten la iniciación de la excitación del generador a través de fuentes externas de alimentación.


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4.5 Convertidor de Salida de Corriente de Campo de la Excitatriz Banco de rectificación trifásico de onda completa constituido por seis ramas de rectificadores controlados de silicio (tiristores o SCR’s) o de transistores bipolares de compuerta aislada (IGBT´s), en el caso de PMG´s monofásicos el banco de rectificación se debe adecuar para su operación en una fase. 4.6 Corriente de Campo Nominal (Ifn) Corriente en el devanado de campo requerida por el generador para operar a velocidad, tensión, corriente y factor de potencia nominal. 4.7 Corriente de Campo Nominal sobre la Línea de Entrehierro (Ifg) Corriente de campo que teóricamente debe ser requerida para producir la tensión nominal en terminales de generador bajo la relación determinada por la línea característica de entrehierro. 4.8 Protección por Falla en Rectificador Rotatorio Dispositivo que detecta cortocircuito o apertura de diodos de la rueda rectificadora del excitador principal. 4.9 Excitador Generador auxiliar que acoplado a la flecha del generador produce la corriente que es inyectada al campo del generador. 4.10 Etapa de Potencia Es el equipo que suministra la corriente de campo para la excitación de la máquina síncrona (generador). 4.11 Generador con Carga Condición operativa del generador cuando está conectado a un sistema eléctrico de potencia y está entregando potencia activa y/o reactiva a la red eléctrica. 4.12 Generador en Vacío Condición operativa del generador cuando está operando con tensión nominal en terminales de generador y se encuentra desconectado del sistema eléctrico de potencia, rodando a velocidad nominal. 4.13 Interruptor de Campo Es el equipo que tiene la función de conexión y desconexión entre la salida en corriente directa del regulador y el devanado de campo del excitador. 4.14 Contactor de Descarga Es el equipo que tiene la función de insertar y extraer el circuito de descarga del devanado de campo del excitador. 4.15 Panel de Alarmas y Señalización Es el dispositivo que contiene la señalización e indicación del estado operativo del sistema de excitación.


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4.16 Protecciones Son los dispositivos que detectan en el sistema de excitación la presencia de condiciones anormales, operación incorrecta y/o fallas e inician secuencias de conmutación de canal de regulación, desconexión y/o alarma. 4.17 Unidad de Control de Excitación (UCE) Sistema conformado por un controlador digital (sencillo o redundante), elementos auxiliares de control lógico y conmutación, protecciones y convertidor de baja potencia, cuya función es la de proveer tensión y corriente al devanado de campo de la excitatriz rotatoria de un sistema de excitación tipo “brushless”. 4.18 Valor por Unidad (pu) Valor por unidad correspondiente a valores nominales, para tensión de campo valor correspondiente a Vfg y para corriente de campo valor correspondiente a Ifg. 4.19 Regulador de Corriente de Campo del Excitador (RCC) Es un sistema de control automático cuya función es la de mantener la corriente en el devanado de campo del excitador a un valor definido por un elemento de referencia. 4.20 Regulador de Tensión en Terminales del Generador (RAT) Es un sistema de control automático cuya función es la de mantener la tensión en las terminales del generador a un valor definido por un elemento de referencia. 4.21 Sistema de Excitación Sistema que incluye componentes de control y potencia, cuya función es la de proporcionar la corriente de campo requerida por el generador, para mantener la tensión en sus terminales bajo cualquier condición de operación dentro de la característica de capacidad del generador, el subsistema de control debe operar bajo el modo de operación de regulación de tensión y regulación de corriente de campo; además debe contener funciones de protección, control lógico, comunicación, monitoreo y registro. 4.22 Tensión de Campo Nominal ( Vfn ) Tensión en terminales del devanado de campo requerida para producir la corriente de campo nominal con la temperatura en el devanado de campo estabilizada a carga nominal del generador a la temperatura máxima permisible del medio refrigerante del generador. 4.23 Tensión de Campo Nominal sobre la Línea de Entrehierro (Vfg) Tensión de corriente directa requerida para producir en el campo una corriente igual a Ifg considerando una resistencia en el devanado de campo igual a Vfn/Ifn, el valor de Vfg determina el valor base de corriente de campo (1pu Vf = Vfg). 4.24 Tiristor Rectificador controlado de silicio mejor conocido por sus siglas en Inglés como SCR. 4.25 Transistor Bipolar de Compuerta Aislada Rectificador controlado de silicio mejor conocido por sus siglas en ingles como IGBT. 4.26 Tomacorriente Terminal de conexión de corriente alterna para alimentación de equipo auxiliar de prueba y mantenimiento.


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4.27 Transformador de Excitación Transformador cuya función es la de proporcionar energía a la etapa de potencia y sistemas auxiliares del sistema de excitación. 4.28 Sistema de Excitación sin Escobillas Sistema de excitatriz rotatoria sin escobillas, comúnmente llamada “brushless”. 5 SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS

AA Sistema de enfriamiento por ventilación natural. AE Antes de la entrega. c.a. Corriente alterna. c.d. Corriente directa. DAC Después de la asignación del contrato. DE Después de entrega. Fnom Frecuencia nominal. OA Sistema de enfriamiento de aceite ventilación natural de aire. PMG Generador de imanes permanentes, siglas en inglés de “Permanent Magnetic Generator”. pu Por unidad. RTC Relación de transformación de corriente. RAT Regulador automático de tensión. RCC Regulador de corriente de campo. TC Transformador de corriente. TP Transformador de potencial. UCE Unidad de control de excitación. USB Bus serie universal. V c.a. Tensión de corriente alterna. V c.d. Tensión de corriente directa. Vf Tensión en el devanado de campo. Vg Tensión del generador.


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Vgnom Tensión nominal.

FIGURA 1 - Diagrama esquemático del sistema de excitación 6 CARACTERÍSTICAS Y CONDICIONES GENERALES Las unidades de medida utilizadas en esta especificación son las contenidas en la norma NOM-008-SCFI.


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Las unidades de control de excitación (UCE) deben contener las funciones de regulación, compensación, limitación, protección, control lógico que permitan controlar la tensión en terminales de generador a partir de la inyección de corriente de excitación al campo del excitador rotatorio principal (excitatriz) del generador. Las UCE´s deben estar construidas con tecnología digital microprocesada, a través de un convertidor de potencia, debe proporcionar el intervalo de corriente de campo requerida por la excitatriz para cualquier condición operativa de la unidad dentro de su capacidad de diseño en estado estable y transitorio. Los elementos de hardware que contienen las funciones de control, generación de pulsos y amplificación de pulsos deben ser deben ser de la misma marca. La configuración de los componentes de control en el sistema de excitación puede contener un arreglo simple o redundante de UCE´s en función de la importancia de la unidad generadora asociada, el tipo de configuración para cada caso particular se debe indicar en formato del Apéndice B. En el caso de la configuración de UCE’s redundantes la señal de retroalimentación de tensión en terminales de generador debe disponer de entradas independientes para cada UCE. A continuación se indican las características y condiciones generales de los componentes que debe integrar el sistema de excitación los cuales se muestran de forma esquematizada, descriptiva más no limitativa en la figura 1. 6.1 Unidad de Control de Excitación (UCE) La UCE debe contener las funciones de control y capacidad de respuesta que se describe a continuación. 6.1.1 Funciones de control de la unidad de control de excitación Cada unidad de control de excitación debe contener las siguientes funciones:

a) Regulación de tensión en terminales de generador. b) Regulación de corriente de campo de la excitatriz principal. c) Medición de variables del sistema de excitación y del generador síncrono. d) Compensación de reactivos. e) Seguidor automático – manual – automático - UCE principal - UCE redundante. f) Limitador de mínima excitación. g) Limitador V/Hz. h) Limitador por sobre excitación de corriente de campo en el generador. i) Limitador de corriente de campo en la excitatriz. j) Igualación de tensión generador – bus de subestación. k) Lógica de control. l) Alarmas. m) Protecciones.


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n) Acoplamiento y coordinación con la lógica de disparo del conjunto turbina–generador–transformador.

o) Interfase local de usuario para configuración completa de parámetros y lógica de disparos. p) Puertos de comunicación para conexión del equipo portátil para configuración, diagnóstico,

mantenimiento, pruebas del sistema de excitación, extracción y análisis de registros de transitorios. q) Puerto de comunicación con protocolo modbus, profibus o DNP 3.0 para enlazarse a los

controladores lógicos programables para control y monitoreo de todas señales, alarmas y disparos. 6.1.2 Índices de respuesta Las UCE´s deben poseer la capacidad para obtener las características de respuesta indicadas en la tabla 1.

TABLA 1 – Índices de respuesta.

Prueba Índice Secuencia de excitación y desexcitación en automático Lo indicado en NMX-J-501-ANCE. Secuencia de excitación y desexcitación en automático Lo indicado en NMX-J-501-ANCE. Desexcitación por emergencia Lo indicado en NMX-J-501-ANCE.

Intervalo de control manual (70D) Con la unidad en vacío es de 30 % de la tensión nominal hasta el 110 % de la tensión nominal. No – Linealidad menor al 1 % (la variable controlada).

Intervalo de control automático (90D) Con la unidad en vacío es de 90 % de la tensión nominal hasta el 110 % de la tensión nominal. No – Linealidad menor al 1 %.

Seguidor automático de tensión entre canales y entre UCE´s

Error menor al 1%.

Limitador V/hz 1.1 p.u o en base a las curvas de daños del generador y transformador principal.

Escalones de tensión del 5 % y 10 % de la tensión nominal

Tiempo de respuesta menor o igual a 0,5 s. Tiempo de estabilización menor o igual a 2,0 s. Sobre paso menor o igual al 20 %.

Limitador de mínima excitación o limitador de ángulo Lo indicado en NMX-J-501-ANCE. Limitador de máxima excitación Lo indicado en NMX-J-501-ANCE. Compensador de reactivos Lo indicado en NMX-J-501-ANCE. PSS ( en caso de aplicar) Lo indicado en NMX-J-501-ANCE. NOTA: Los métodos de prueba aplicables son los indicados en el apéndice A de la NMX-J-501-ANCE. 6.1.3 Referencia del canal automático (90D) Debe generar una señal de referencia en un intervalo continuo de la tensión nominal del generador entre el 90 % y 110 % en operación en vacío, en operación con carga debe permitir operar en toda la curva de capacidad del generador, la tasa constante de cambio de esta referencia debe permitir cubrir todo su intervalo de operación dentro de un intervalo de 50 s a 60 s. Este dispositivo debe contar con señalización al panel de alarmas local y remoto cuando llegue a sus límites de operación máximo y mínimo. El accionamiento del 90D debe ser de forma local en el gabinete de las unidades de control de excitación y con entradas para contacto seco para uso futuro, destinado para los mandos subir – bajar, debe disponer de accionamiento remoto en la consola de control de unidad. El 90D debe de ser del tipo estático, no se aceptan dispositivos motorizados.


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6.1.4 Referencia del canal manual (70D) Debe generar una señal de referencia en un intervalo continuo de la tensión nominal del generador entre el 90 % y 110 % en operación en vacío y con carga debe permitir operar en toda la curva de capacidad del generador, la velocidad de cambio de esta referencia debe permitir cubrir todo su intervalo de operación linealmente en aproximadamente 1 min. Este dispositivo debe contar con señalización al panel de alarmas local cuando llegue a sus límites de operación máximo y mínimo. El accionamiento del 70D debe ser de forma local en el gabinete del regulador y con entradas para contacto seco para uso futuro, destinado a mandos subir – bajar, debe disponer de accionamiento remoto en la consola de control de unidad. El 70D debe de ser del tipo estático, no se aceptan dispositivos motorizados. 6.1.5 Compensador de reactivos Se debe contar con un módulo que proporcione la capacidad de conectarse con otros generadores en paralelo sin la necesidad de transformador entre ellos, así como compensar la caída de línea. Este módulo debe ser ajustable para compensar cualquier valor entre –12 %, +12 % de la reactancia síncrona del generador (Xd), en pasos de 1 %. 6.1.6 Limitador de mínima excitación o limitador de ángulo interno En la región de subexcitación debe limitar el punto de operación del generador, debe permitir su ajuste para limitar la potencia reactiva de la unidad según el intervalo permitido por la curva de capacidad (capability curve) del generador misma que se anexa en el Apéndice B. El accionamiento de este limitador debe generar una señal de alarma local y a través de contacto seco. 6.1.7 Limitador de máxima excitación En la región de sobreexcitación debe prevenir el sobrecalentamiento del devanado del rotor de acuerdo al intervalo de operación permitido por la curva característica de capacidad del generador, la curva de capacidad del generador se anexa en el Apéndice B. El accionamiento de este limitador debe generar una señal de alarma local y a través de contacto seco. 6.1.8 Limitador de máxima corriente de campo del excitador En la región de sobreexcitación debe prevenir el sobrecalentamiento del devanado del rotor del generador de acuerdo al intervalo de operación permitido por la curva de capacidad del generador, este limitador debe operar a partir de la medición de la corriente de campo del excitador. 6.1.9 Limitador de Volts/Hertz Debe operar corrigiendo la tensión en terminales del generador para evitar que la relación; (Vg/Vgnom) / (F/ Fnom). Entre a la zona de daño por relación Volts/Hertz del generador y transformador principal. El accionamiento de este limitador debe generar una señal de alarma la cual se debe instalar en los tableros del sistema de excitación y un contacto seco para uso futuro. 6.1.10 Canal de regulación de corriente de campo (canal manual) Cada unidad de control de excitación debe contener un modo de operación para regulación de corriente de campo de la excitatriz, el cual opera tomando como referencia la señal generada por el dispositivo de referencia manual 70D.


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Este modo de operación debe contener una lógica adecuada para que cuando la unidad opere en manual y haya una apertura del interruptor de máquina, la referencia de corriente se ajuste automáticamente de forma inmediata al valor de corriente correspondiente a la tensión nominal en vacío. 6.1.11 Seguidores automáticos Las unidades de control de excitación (UCE) deben contar con seguidores automáticos de las señales de control entre los canales de regulación y las unidades de control de excitación de forma bidireccional entre las UCE’s y entre el canal automático al canal manual, o viceversa, la lógica de transferencia debe dar prioridad a las funciones de regulación de tensión. El error al momento de la transferencia debe ser menor o igual al 1 % (pico a pico), durante las transferencias con el generador en vacío en estado normal y con el limitador V/Hz operado y con el generador con carga bajo las condiciones de: limitador de mínima excitación operada y limitador de máxima excitación operado. En caso de transferencia por falla se debe producir una señal de alarma luminosa local y a través de contacto seco. 6.1.12 Autodiagnóstico La UCE debe contar con una función de autodiagnóstico la cual permita la detección de fallas internas en el sistema de control, esta función debe operar de forma continua y generar un historial de los eventos detectados. Esta función debe permitir su consulta a través de los puertos de comunicación utilizando el software de diagnóstico y a través del panel de indicación de estado operativo. 6.1.13 Lógica de transferencia La lógica de transferencia debe operar dando prioridad a la funciones de regulación de tensión ante falla de los transformadores de instrumento asociados con la retroalimentación de tensión en terminales de generador o ante falla total de la UCE, la función de regulación de corriente de campo solo se deben activar ante la falla de la función de regulación de tensión. La transferencia de canales de regulación debe ser posible bajo cualquier condición operativa de regulación o de limitación. 6.1.14 Procesos de desexcitación Para la secuencia de paro de emergencia el interruptor de campo debe ser capaz de seccionar la conexión del devanado de campo de la excitatriz de forma inmediata en coordinación con el accionamiento de los dispositivos de descarga. 6.1.15 Entradas de estado digital Cada unidad de control de excitación debe poseer una entrada de contacto seco para mandos con conexión a tablilla para al menos las siguientes funciones:

a) Transferencia automático – manual. b) Restablecimiento de alarmas. c) Cierre de interruptor de campo y arranque de excitación. d) Desexcitación y apertura de interruptor de campo. e) Los requeridos por el diseño del sistema.


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6.1.16 Puertos de comunicación Para fines de acceso vía el equipo portátil de configuración diagnóstico, programación, mantenimiento y pruebas del regulador cada unidad de control de excitación debe disponer de un puerto RS-232 o USB. Para acceso remoto desde el sistema de control de unidad la UCE debe tener al menos un puerto RS-485 y un puerto “ethernet” TCP/IP 10/100 Base T en conector RJ 45, ambos puertos deben tener capacidad para contener protocolo DNP3.0, MODBUS o IEC 61850 tal como se indique en las Características Particulares. 6.2 Fuentes de Alimentación Se debe disponer de redundancia de fuentes de alimentación tanto en UCE’s como en componentes auxiliares como generadores y amplificadores de pulsos, transductores, entre otros.

Deben incluir todos los filtros reguladores, inversores, transformadores, fuentes c.a. /c.d., convertidores c.d. /c.d. y todo lo necesario para acondicionar a los valores requeridos internamente, tanto de corriente alterna como de corriente directa desde los alimentadores proporcionadas por la red de servicios auxiliares y bancos de baterías de la central. Para el caso de las fuentes de alimentación que operen con entrada de corriente alterna, éstas deben operar tanto a la frecuencia del PMG como a 60 Hz. La capacidad individual de las fuentes de alimentación debe permitir, la energización completa del sistema a partir del estado de sistema desenergizado.

6.3 Panel de Indicación de Estado Operativo Se debe suministrar en el gabinete que contiene la UCE del sistema de excitación, en la parte frontal una interfase hombre maquina que incluya botones tipo membrana para control y pantalla LCD que contenga las siguientes funciones:

a) Tensión del generador. b) Corriente del generador. c) Potencia activa. d) Potencia reactiva. e) Factor de potencia. f) Frecuencia de la tensión del generador. g) Tensión de campo. h) Corriente de campo. i) Balance auto- manual. j) Balance UCE1-UCE2.

6.3.1 Medición de respaldo La UCE debe contener un panel de medición analógica con los parámetros:


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a) Tensión en el devanado de campo del excitador en indicador analógico tomado del circuito de campo.

b) Corriente en el devanado de campo del excitador en indicador analógico tomado de la resistencia

“shunt” en el devanado de campo. c) Tensión en terminales de generador en indicador analógico tomada del secundario de los

transformadores de potencial del generador.

Los medidores deben poseer al menos una exactitud de 1 % ó mejor del valor de escala completa y deben poseer la capacidad para tolerar las condiciones de operación del sistema de excitación en las secuencias de excitación, desexcitación y transitorios en el punto de conexión del generador. 6.3.2 Estados de operación Debe contar como mínimo con las siguientes indicaciones:

a) Indicación de posición del interruptor de campo. b) Indicación del modo de regulación manual o automático. c) Alarmas propias del sistema.

6.4 Medición e Indicación Requerida en la Consola de Control de Unidad Se debe suministrar los componentes necesarios para instalar en la consola de control del generador para al menos los siguientes parámetros:

a) Tensión del devanado de campo. b) Corriente del devanado de campo. c) Indicación del canal de regulación en operación. d) Indicación de unidad de control de excitación en servicio.

Los medidores deben poseer una exactitud de 1 % o mejor del valor de escala completa y deben poseer la capacidad para tolerar las condiciones de operación del sistema de excitación en las secuencias de excitación, desexcitación y transitorios en el punto de conexión del generador. 6.5 Etapa de Potencia

La etapa de potencia esta constituida al menos por los siguientes elementos:

a) Interruptor de campo. b) Circuito de excitación inicial. c) Circuito de descarga. d) Transformador de excitación. e) Convertidor de salida de corriente de campo de la excitatriz. f) Generador de imanes permanentes.


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g) Alimentador auxiliar. 6.5.1 Interruptor de campo El interruptor de campo debe ser del tipo electromecánico y debe estar ubicado a la salida de c.d. del convertidor de salida de corriente de campo de la excitatriz, debe ser capaz de seccionar el circuito de campo del generador bajo las condiciones más adversas de tensión y corriente que los procesos de excitación y desexcitación produzcan bajo condiciones normales o de falla. Debe disponer de contactos auxiliares para indicación remota de posición, lógica interna y para disparo de interruptor principal a la apertura de interruptor de campo con la unidad sincronizada. El interruptor de campo puede estar en el lado de c.a. siempre y cuando el sistema original posea este diseño. 6.5.2 Circuito de excitación inicial El circuito de excitación inicial debe contener todos los componentes necesarios para llevar la tensión del generador desde cero hasta la tensión requerida para iniciar la operación de la UCE, este circuito debe ser utilizado cuando no se disponga del PMG. Su operación debe ser en forma automática al dar la orden de excitación en los dos modos de operación: automático o manual. 6.5.3 Circuito de descarga Este circuito debe contener los componentes necesarios para proveer un medio de disipación para la energía total almacenada en el campo magnético de la excitatriz principal durante la secuencia de desexcitación por paro de emergencia o la energía remanente durante un paro normal, este circuito debe ser accionado por un contacto de descarga, este debe conectar una resistencia de descarga. 6.5.4 Transformadores de excitación El transformador de excitación se debe utilizar como fuente secundaria de potencia para alimentar campo de la excitatriz y la unidad de control de excitación ante una falla en el generador de imanes permanentes. El dimensionamiento del transformador de excitación debe proporcionar la capacidad para suministrar las corrientes y tensiones asociadas de acuerdo a la resistencia y temperatura del devanado de campo de la excitatriz; así mismo considerar un núcleo magnético con capacidad para tolerar una tensión en el devanado primario al menos del 115 % de su valor nominal sin presentar saturación, la capacidad del transformador debe poseer un factor de sobre dimensionamiento suficiente para tolerar la carga producida por los componentes armónicos propios del sistema de excitación. La capacidad de transformador de excitación (Stexc) no debe ser menor de:

Stexc = 1,15 ( 1,3 * Vmax * lfn ) + 2*CPUCE. Stexc = Capacidad en VA del transformador de excitación.

Vmax = Tensión de campo máxima de la excitatriz.

Ifn = Corriente de campo nominal de la excitatriz. CPUCE = Consumo propio de la unidad de control de excitación.


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El transformador de excitación debe ser tipo seco, éste debe cumplir con lo indicado en la especificación CFE K0000-17. La placa de datos debe cumplir con lo establecido en las normas NMX-J-351-ANCE, NMX-J-284-ANCE, según corresponda al tipo de transformador. Para los casos de modernización de sistemas de excitación en los que el alcance del suministro no contemple el transformador de potencia auxiliar, las características del transformador de excitación existente se indican en las Características Particulares. 6.5.5 Generador de imanes permanentes El generador de imanes permanentes no forma parte del suministro pero se indica debido a que debe ser utilizado como fuente primaria de potencia para alimentar el campo de la excitatriz, la unidad de control de excitación y elementos auxiliares (contactores, relevadores, entre otros), sus características se indican en el Apéndice B. 6.5.6 Alimentador auxiliar El alimentador auxiliar debe respaldar a las fuentes primarias y secundarias de potencia para alimentar el campo de la excitatriz y la unidad de control de excitación al fallar el generador de imanes permanentes y el transformador de excitación o durante pruebas con unidad fuera de servicio. 6.5.7 Convertidor de salida de corriente de campo de la excitatriz La corriente de campo para la excitatriz puede ser generada en la UCE a partir de un convertidor de tiristores completo o con un convertidor estático a base de transistores bipolares de compuerta aislada (IGBT) de potencia. 6.5.8 Protección del transformador de excitación Debe ser a base de fusibles cortacircuito en el lado de alta tensión, montados en el propio transformador de excitación. 6.6 Protecciones Las unidades de control de excitación deben contar con protecciones que supervisen el accionamiento del sistema de excitación, para detectar condiciones que rebasen los puntos de operación máximos permisibles y lo protejan en caso de fallas, generando señales de disparo, y señalización en el panel de alarmas local con contactos secos de señalización para uso futuro. La operación de todas estas protecciones así como de sus alarmas relacionadas debe ser visualizada desde el panel frontal de la unidad de control de excitación. 6.6.1 Protecciones de los canales de regulación Debe tener protecciones que vigilen la operación correcta de los dispositivos que conforman al regulador de tensión. Cuando ocurra transferencia del canal automático al canal manual por la operación de alguna protección se debe proporcionar una señalización indicando que la transferencia fue en forma automática, para el caso de transferencias realizadas manualmente por el operador no se debe proporcionar la señalización antes mencionada. Como mínimo se deben tener las siguientes protecciones: 6.6.1.1 Protección por pérdida de retroalimentación Protege para que en caso de falla en el circuito de retroalimentación, se transferirá al canal de regulación de corriente de campo. La detección de pérdida de retroalimentación debe ser capaz de discriminar entre un abatimiento de tensión por pérdida de retroalimentación y un abatimiento por falla externa en la red eléctrica, en el caso de los sistemas con UCE redundante se requieren sistemas de detección independientes.


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6.6.1.2 Protección por sobrecorriente de campo Esta protección debe operar cuando por alguna razón la corriente de campo detectada en c.d. sobrepasa los límites permitidos por el rotor y ésta no puede ser controlada por los dispositivos propios de los canales automático y manual. 6.6.1.3 Protección Volts/Hertz Debe operar con un tiempo de retardo ajustable cuando la tensión del generador rebase la relación:

(Vg/Vgnom) / (F/ Fnom) Tolerable por el generador, los transformadores principal, de servicios y de excitación. El regulador debe proveer acceso para la programación a todos los ajustes requeridos. 6.6.1.4 Protecciones por pérdida de fuentes de alimentación Esta protección debe operar dentro de la lógica de falla total en la unidad de control de excitación con disparo de unidad. 6.6.1.5 Protección del convertidor de salida de corriente de campo de la excitatriz Debe tener protecciones que detecten condiciones de operación que vigilen y protejan su adecuada operación, bajo condiciones de generador con carga al detectar una falla del convertidor se debe generar una salida de disparo para iniciar una secuencia de paro de unidad. 6.6.1.6 Protección por tiempo largo de excitación forzada La finalidad de esta protección es mantener la integridad del sistema de excitación y debe operar cuando el tiempo de excitación inicial rebasa el tiempo establecido para una secuencia normal. 6.6.1.7 Protección por falla en rectificador rotatorio La finalidad de esta protección es detectar un cortocircuito o apertura de diodos de la rueda rectificadora del excitador principal, debe disponer de ajustes de nivel de operación entre el 0 % y 100 % de la corriente de campo y tiempo de operación ajustable de 10 s a 60 s para diodo abierto y 5 s a 30 s para diodo en cortocircuito. 6.7 Equipo Portátil para Configuración, Diagnóstico, Mantenimiento y Pruebas del Sistema de

Excitación Este equipo debe tener las aplicaciones de software necesarias para cubrir todas las funciones disponibles en el sistema de excitación así como el sistema operativo requerido por las aplicaciones. Debe ser capaz de efectuar las siguientes acciones:

a) Rutinas de configuración. b) Rutinas de diagnóstico. c) Rutinas de mantenimiento. d) Pruebas del sistema de excitación.

Los programas de aplicación deben operar en ambiente gráfico e incluir las licencias institucionales correspondientes, el equipo de diagnóstico debe ser entregado con la licencia del sistema operativo correspondiente.


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Todas las licencias de software deben tener activadas todas las funciones y contar con vigencia permanente a nombre de CFE. Este equipo debe contar con puertos de comunicación con los accesorios necesarios de conectividad requeridos para su operación. Las características mínimas de hardware requeridas para este equipo se indican para cada caso. 6.8 Gabinetes Los gabinetes del sistema de excitación deben ser: NEMA 12, autosoportados, rígidos, diseñado para instalación interior, teniendo paneles con puertas para acceso frontal y posterior, entradas para los cables de control y potencia por la parte inferior y superior, una base hecha de hierro canal para su montaje. Las puertas deben poseer entradas de aire para enfriamiento a través de filtros. Los gabinetes se deben interconectar a la red de tierras en un solo punto mediante un conectador para cable de cobre calibre 67,43 mm2 a 107,2 mm2. Deben tener su acabado exterior e interior tropicalizado, con el recubrimiento adecuado y seleccionado de acuerdo con las especificaciones CFE D8500-01, CFE D8500-02 y CFE D8500-03, adicionalmente, todas las bases, correderas tornillos, soportes, arandelas y demás accesorios metálicos deben ser galvanizados por el método de galvanizado por inmersión caliente; todos los componentes y materiales deben de ser retardadores del fuego. Los gabinetes se deben suministrar con un bus para alimentación de calefactores con un interruptor termomagnético general en caja moldeada de 3 polos, con la capacidad requerida para la carga total de las resistencias calefactoras. En cada sección se debe instalar un interruptor seccionador de un polo con la capacidad requerida por la carga de las resistencias calefactoras de la sección correspondiente. Las resistencias calefactoras de espacio deben ser:

a) Para trabajo continuo con dispositivo de inserción – extracción. b) De la capacidad adecuada. c) Protegidas con rejillas metálica. d) Para la tensión de operación indicada en las Características Particulares.

Cada gabinete debe contar con alumbrado interior, el cual debe disponer de interruptor para cada sección del gabinete. 6.9 Alambrado, Conductores y Tablillas Terminales El alambrado de control dentro de los gabinetes o tableros para conexión a circuitos externos, se debe llevar hasta tablillas de terminales utilizando accesorios a prueba de agua, a menos que los dispositivos de control sean montados en cubierta a prueba de intemperie o que se especifique lo contrario. El manejo de puertas y módulos no debe provocar modificaciones en la posición de conexiones y cables. Las tablillas de terminales deben ser moldeadas en material termofijo, aislante, retardador de fuego, libre de halógenos, diseñadas para prevenir el contacto accidental con partes metálicas energizadas, adecuadas para conectar un solo conductor sólido o flexible, debidamente identificadas e incluyendo accesorios como extremos fijadores, barreras separadoras, puentes, clavijas de prueba, entre otros.


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Las tablillas terminales y accesorios deben ser tropicalizados para operar eficientemente en ambientes húmedos y/o corrosivos. Los contactos de los dispositivos de control no utilizados también deben ser alambrados a tablillas de terminales para conexión futura a circuitos externos. Las conexiones dentro de los gabinetes deben estar debidamente identificadas en conductores y tablillas. Los conductores empleados para el alambrado de los tableros deben cumplir con las características indicadas en la norma NMX-J-438-ANCE y en las especificaciones CFE E0000-25 y CFE E0000-26, deben estar protegidos contra filos y bordes de los gabinetes. Las conexiones a un mismo cable exterior deben quedar localizadas en terminales contiguas de una misma tablilla utilizando puentes. El aislamiento y claros a tierra deben estar diseñados de manera tal, que las partes vivas soporten una prueba de tensión de 1 500 V, 60 Hz, durante un minuto. 6.9.1 Terminales y terminaciones de cables de alimentadores auxiliares Las tablillas deben tener terminales para tornillos dimensionados de acuerdo a su diseño y con barreras entre terminales. No se deben utilizar zapatas de presión, grapa o abiertas. Las terminales de los cables en las tablillas deben ser con zapatas de ojo con casquillo aislado. 6.9.2 Alimentadores auxiliares Los equipos de c.a. y c.d. proporcionados, deben operar correctamente y sin deterioro en la vida normal de los mismos entre los límites máximo y mínimo indicados para las tensiones de utilización que se indican en la tabla 2. Para las alimentaciones auxiliares de 220 V c.a., 127 V c.a., 125 V c.d. se deben considerar las siguientes tensiones de utilización.

TABLA 2 – Tensiones de utilización

Tensión nominal

(V c.a.)

Tensión mínima (V c.a.)

Tensión máxima (V c.a.)

Variación de frecuencia

(%) 220 180 260 ± 5 127 96 140 ± 5

Para las tensiones en c.d. se indican en las tablas de las Características Particulares. 6.9.3 Terminales de cables de instrumentación y control El mecanismo de conexión de las terminales debe ser tipo grapa con tornillo, a prueba de vibraciones, protegido contra la corrosión de ambiente ácido, con amplias áreas de contacto que sujete, prevenga la inserción incorrecta y garantice un contacto continuo con el conductor. La tubería metálica que se utilice para tender el alambrado desde interruptores, controles, entre otros, a cajas terminales y otros componentes, deben ser de acero rígido, galvanizado y pared gruesa de 19 mm de diámetro como mínimo. Cuando se utilice tubería flexible, debe ser tipo sellado con una cubierta adecuada, esta tubería no se debe utilizar como conductor de tierra, el arreglo de esta tubería debe evitar la acumulación de condensado a lo largo de su trayectoria, este condensado no debe gotear sobre los contactos eléctricos o partes sensibles, la fijación de esta tubería en las cajas terminales debe utilizar elementos roscados o a presión. Esta tubería y las cajas de conexión deben estar conectadas al sistema de aterrizamiento de la instalación.

UNIDAD DE CONTROL DE EXCITACIÓN PARA MODERNIZACIÓN DE SISTEMAS DE EXCITACIÓN TIPO BRUSHLESS

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6.10 Servicios de Supervisión de Montaje y Puesta en Servicio Los servicios de supervisión de montaje y de puesta en servicio se deben proporcionar según lo establecido en la especificación CFE L0000-36. 6.11 Capacitación De acuerdo a lo indicado en las Características Particulares, se debe incluir como parte del suministro el servicio de capacitación. La capacitación debe incluir cursos para entrenamiento sobre instalación, puesta en servicio, operación y mantenimiento. Considerando los siguientes temas:

a) Operación del software de configuración prueba y diagnóstico de las unidades de control de excitación.

b) Arquitectura, modelos matemáticos discretos y continuos de la etapa de control así como

componentes de hardware en el sistema de excitación. c) Procedimiento de cálculo de ajustes y configuración de funciones de regulación, compensación,

limitación protección y lógica, operación y mantenimiento del sistema de excitación. d) Procedimiento de pruebas de comportamiento. e) La duración del proceso de capacitación debe ser al menos de 80 h, en sitio, para un máximo de

15 personas, impartiéndose el aspecto teórico previo a los trabajos de montaje, y un curso teórico práctico después de finalizados los trabajos de montaje.

f) Los cursos de capacitación deben ser impartidos en idioma español o con traducción simultánea al

español. El proveedor debe entregar a cada participante un manual de capacitación con toda la documentación técnica necesaria en idioma español. 6.12 Garantías En caso de que no se indique en la convocatoria de licitación, el proveedor debe cubrir las garantías siguientes:

a) El proveedor debe garantizar la corrección de cualquier mal funcionamiento en los equipos originado por fallas de diseño y/o deterioro de componentes durante el primer año de operación o dos años a partir de la entrega de los equipos.

b) El proveedor debe garantizar el suministro de refaccionamiento cuando menos en 10 años a partir

de la fecha de entrega de los equipos. 6.13 Herramientas Especiales En caso de que para las actividades de operación y mantenimiento se requieran herramientas especiales el fabricante debe incluir una descripción completa de ellas en su propuesta.


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7 CONDICIONES DE OPERACIÓN 7.1 Condiciones Ambientales Los tableros y gabinetes del sistema de excitación y el equipo deben ser capaces de operar a una temperatura ambiente en el interior del mismo entre –10 °C y 55 ºC y humedad relativa hasta el 95 % sin condensación. Todo el equipo debe estar diseñado para operar en un ambiente corrosivo ácido. 7.2 Altitud de Operación Se indica en las Características Particulares. 8 CONDICIONES DE DESARROLLO SUSTENTABLE Debido al alcance de esta especificación, las condiciones de desarrollo sustentable no son requeridas; sin embargo durante la aplicación de la especificación se deben atender las obligaciones establecidas en la legislación en materia de protección ambiental. 9 CONDICIONES DE SEGURIDAD INDUSTRIAL

Para cualquier actividad dentro de las instalaciones de CFE el proveedor se debe coordinar con el personal de la CFE para el cumplimiento de la normativa nacional e internacional aplicable, relacionada con la seguridad. 10 CONTROL DE CALIDAD

La CFE representada por el LAPEM o persona física o moral que la misma CFE designe, debe tener en todo momento el derecho de inspeccionar y probar los bienes a fin de verificar su conformidad con las especificaciones del contrato y de la convocatoria de la licitación. Si los bienes inspeccionados o probados no se ajustan a las especificaciones indicadas en la convocatoria de la licitación, CFE puede rechazarlos y el proveedor debe, sin cargo para este organismo, remplazarlos o modificarlos en la medida necesaria para cumplir con las especificaciones. 10.1 Pruebas Tecnológicas o Prototipo El proveedor debe tener evidencia de que los dispositivos electrónicos digitales, fuentes de alimentación generador de pulsos y amplificador de impulsos, tienen certificados vigentes con una antigüedad no mayor de 3 años, que acrediten el cumplimiento de estos equipos con las normas de la tabla 3, mediante reporte de pruebas emitido por LAPEM o laboratorios acreditados, atestiguados por una tercera parte reconocida, atestiguamiento y sanción de pruebas por personal de LAPEM. Para las pruebas de baja temperatura las resistencias calefactoras de los gabinetes deben estar fuera de servicio.


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TABLA 3 - Pruebas tecnológicas o prototipo

No. Nombre de la prueba Norma o especificación Nivel de severidad 1 Frío IEC 60068-2-1 -10 °C 16 h 2 Calor seco IEC 60068-2-2 55 °C 16 h

3 Temperatura y humedad IEC 60068-2-30 - 5 °C a 55 °C con 95 % HR

4 Vibración IEC 60068-2-6 0,5 g @ 10 Hz < F< 150 Hz, 10

ciclos/eje

5 Onda oscilatoria amortiguada repetitiva

NMX-J-550/4-12-ANCE

Nivel 3 1 MHz ± 10 %

Modo común: 2 kV

6 Transitorios rápidos IEC 61000-4-4 ±4 kV a ±5 kV

5 150 ns 7

Inmunidad a campos electromagnéticos radiados

IEC 61000-4-3 10 V/m; 80 MHz a 1 000 MHz

AM 80 %, 400 Hz

8

Interruptores y caídas de tensión

IEC 61000-4-11

Interrupciones 95%/5s caídas

30 % 110ms 60 %/ 100 ms

9

Descargas electrostáticas IEC 61000-4-2 Nivel 4

± 8 kV contacto ± 15 kV aire

10.2 Pruebas de Liberación de Embarque en Fábrica Para el cumplimiento con fines de aceptación de un contrato se debe realizar como primer paso la evaluación funcional a nivel componente y de parámetros en fábrica de acuerdo a lo establecido en esta especificación. Debido a que en fábrica no se puede evidenciar el cumplimiento funcional del sistema como debe estar integrado el sistema de excitación en campo. El resultado satisfactorio de las pruebas en fábrica sirve solamente para liberar del embarque para montaje y continuar con las pruebas en campo. 10.3 Pruebas al Sistema de Excitación

a) Procedimiento de prueba: Se debe proporcionar a la CFE un procedimiento completo y detallado de las pruebas a cada uno

de los subsistemas del sistema de excitación, con una anticipación de 40 días naturales en su versión en idioma original y traducción al español.

Este procedimiento se debe presentar en forma de lista para verificación, y se debe utilizar en toda

la prueba. Cada caso debe incluir lo siguiente:

- estado del sistema antes de prueba, - acción que se debe efectuar, - resultados, operación del sistema y estado final.


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b) Verificación de características técnicas del equipo conforme a reporte de pruebas prototipos vigentes, documentos contractuales y planos aprobados.

La minuta y reporte de esta verificación debe anexarse al embarque para ser cotejado en el

almacén receptor de la CFE. En los documentos de verificación se debe registrar la marca, modelo y número de serie de los

componentes contenidos en el equipo verificado. c) Pruebas de simulación en fábrica. La prueba de simulación se debe efectuar para verificar las funciones de regulación,

compensación, limitación y protección así como el control lógico en presencia de personal de la CFE - LAPEM o persona física o moral que la misma designe.

d) Pruebas al puente rectificador:

- de tensión a baja carga, - de corriente máxima.

e) Medición de los pulsos de disparo a los tiristores. f) Comprobación de todos los circuitos de alarma y disparo por protecciones. g) Prueba de aislamiento del cableado (High-pot) con los tiristores (SCR’s) en cortocircuito para no

dañarlos (solo se realiza en fábrica). h) Todos los componentes sometidos a alta tensión deben ser calculados para su operación a la

tensión rcm máxima de línea y debe pasar las pruebas dieléctricas (high-pot) con aplicación de 2,5 veces la tensión máxima rcm, mas 1 000 V durante 1 min.

10.4 Pruebas de Campo Las partes que se hayan dañado durante el proceso de arranque deben ser sustituidas por el proveedor sin cargo adicional para la CFE. Cualquier retraso que se origine por una falta de previsión del proveedor, durante los trabajos de puesta en servicio, los costos que se generen, deben ser cubiertos por el mismo. Se debe constatar que el equipo y los componentes suministrados sean los mismos que se revisaron en fábrica. Las pruebas de campo se clasifican en 2 ramas, que son: 10.4.1 Pruebas de puesta en servicio Son las pruebas que el proveedor debe llevar a cabo a todo el sistema de excitación tal que le permita verificar el funcionamiento adecuado en condiciones de operación real y deben ser realizadas por el proveedor con la presencia de personal de CFE, para ello debe entregar al área compradora con 15 días naturales de anticipación el protocolo de pruebas a desarrollar. El calendario de actividades para la puesta en servicio de los equipos es propuesto por la CFE y cualquier cambio debe ser acordado por escrito entre el proveedor y la CFE.


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Previo a las pruebas de puesta en servicio, el proveedor debe realizar una verificación en sitio de las condiciones de montaje, pruebas preliminares, aplicación de ajustes y configuración del sistema de excitación en las fechas indicadas en el programa de puesta en servicio. Las pruebas destinadas a verificar la capacidad de las UCE´s y los componentes de potencia y conmutación para operar de forma coordinada dentro de los índices de respuesta establecidos por la norma NMX-J-501-ANCE. El proveedor debe de realizar todos los ajustes necesarios al sistema de excitación antes de iniciar las pruebas de evaluación, para lo cual dispone de un máximo de 4 días en los cuales se debe ejecutar un programa de maniobras establecido previamente. Una vez iniciado el atestiguamiento de las pruebas, solo pueden intervenir los ajustes del sistema de excitación a petición de la CFE. Durante la ejecución de las pruebas el proveedor debe realizar todas las operaciones requeridas en el sistema de excitación. El resultado satisfactorio de estas pruebas no deslinda al proveedor, de posibles vicios ocultos y del total cumplimiento de sus obligaciones contractuales. En caso de resultado no satisfactorio en cualquiera de las pruebas el proveedor debe llevar a cabo las acciones correctivas necesarias y repetir las pruebas hasta que se cumpla con dichos índices, sin costo para CFE. Basándose en los resultados de las pruebas de campo, la CFE determina la aceptación o rechazo del equipo. 11 MARCADO El sistema de excitación debe contar con una placa de datos que indique como mínimo:

a) Proveedor. b) Modelo (clave con codificación de características del equipo). c) Fecha de fabricación. d) Número de serie. e) Número de contrato. f) Número de referencia de documentación técnica.

12 EMPAQUE, EMBALAJE, EMBARQUE, TRANSPORTACIÓN, DESCARGA, RECEPCIÓN,

ALMACENAJE Y MANEJO El acondicionamiento para empaque y embarque deben cumplir con la norma NRF-001-CFE. 13 BIBLIOGRAFÍA [1] ANSI C37.1-1994 Standard Definition, Specification, and Analysis of Systems Used

for Supervisory Control, Data Acquisition, and Automatic Control.


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[2] ANSI C37.23-1987 Guide for Metal - Enclosed Bus and Calculating Losses in Isolated - Phase Bus.

[3] ANSI C37.90-1989 Relays and Relay Systems Associated with Electric Power

Apparatus. [4] ANSI C57.12.00-2000 Standard General Requirements for Liquid – Immersed Distribution,

Power, and Regulating Transformers. [5] ANSI C57.12.01-1998 Standard General Requirements for Dry – Type Distribution and

Power Transformers Including Those with Solid Cast and/or Resin Encapsulated Windings.

[6] ANSI C57.110-1986 Recommended Practice for Establishing Transformer Capability

when Supplying Nonsinusoidal Load Currents. [7] ANSI C84.1-1989 Electric Power Systems and Equipment - Voltage Ratings (60

Hertz). [8] IEEE C37.20-1987 Metal - Enclosed Power Switchgear. [9] IEEE C-37.90.1-1989 Standard Surge Withstand Capability (SWC) Test for Protective

Relays and Relay Systems. [10] IEEE C-37.90.2-1998 Standard for Withstand Capability of Relay Systems to Radiated

Electromagnetic Interference from Transceivers. [11] IEEE 421.1-1986 Standard Definitions for Excitations Systems for Synchronous

Machines. [12] IEEE 421.2-1990 Guide for Identification, Testing and Evaluation of the Dynamic

Performance of Excitation Control Systems. [13] IEEE 802.2-1994 Logical Link Control. [14] IEEE 802.3-1996 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD)

Access Method and Physical Layer. [15] IEEE 802.4-1990 Token - Passing Bus Access Method and Physical Layer

Specifications. [16] SS 436-15-03-1986 Electronic Equipment for Industry and Trade Immunity to

Conducted Electromagnetic Interference Enviromental Classification and Test.

[17] LFMN Ley Federal sobre Metrología y Normalización. [18] RLFMN Reglamento a la Ley Federal sobre Metrología y Normalización. [19] LAASSP Ley de Adquisiciones, Arrendamientos y Servicios del Sector

Público. [20] RLASSP Reglamento de la Ley de Adquisiciones, Arrendamientos y

Servicios del Sector Público.


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14 CARACTERÍSTICAS PARTICULARES Las Características Particulares a que se refiere la presente especificación se indican en el formato CPE-475 anexo a este documento.


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APÉNDICE A (Normativo)

INFORMACIÓN REQUERIDA

A.1 PROPUESTA TÉCNICA La CFE suministra en (Características Particulares) las características del grupo generador – transformador de excitación, información en la que el proveedor se debe basar para determinar el diseño y dimensionamiento del sistema a proponer. La propuesta técnica se debe formular de tal manera que se suministre la información necesaria a fin de permitir que el personal técnico a cargo de la evaluación pueda de forma rápida y eficaz identificar la capacidad, funcionalidad y calidad declarada por los licitantes sobre los equipos ofrecidos por lo que es necesario que la documentación que contenga la propuesta técnica cumplan con las siguientes características:

a) La propuesta técnica debe cubrir todos los conceptos de alcance de suministro y funcionalidad

indicados en esta especificación. b) Se requiere que la información contenida en la propuesta técnica este en idioma español, se

aceptará documentación en inglés como referencias técnicas para los casos en que sea necesario respaldar el contenido de la documentación en español.

c) Es indispensable que la información que contenga la propuesta técnica sea presentada foliada con

numeración a partir de la primera página iniciando con el número 1. La propuesta técnica debe contener la documentación de la tabla A.1.

TABLA A.1 – Documentación de la propuesta técnica

Índice de la información

Listado de componentes incluidos en el suministro agrupados por función

Características técnicas de cada componente

Dibujos de distribución de los componentes del sistema de excitación

Diagrama funcional detallado del sistema con referencia de componentes asociados

Descripción detallada del sistema Función de transferencia completa y detallada del sistema de excitación con intervalos de ajustes Manuales de montaje, operación, mantenimiento y diagnóstico de fallas

Dibujos dimensionales de gabinetes

Programa detallado de ingeniería, fabricación, inspección y embarque

Procedimiento e instructivo de las pruebas en fábrica y en campo

Cuestionario técnico

Certificados de cumplimiento con la normativa de la tabla 3


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La propuesta que no contenga todos los documentos listados en la tabla anterior se considera como propuesta técnica incompleta. A.2 INFORMACIÓN REQUERIDA DESPUÉS DE LA ASIGNACIÓN DEL CONTRATO En los casos en que las bases de licitación lo indiquen el proveedor debe suministrar la información indicada en la tabla A.2, cumpliendo con los contenidos y periodos de entrega.

TABLA A.2 – Información que debe suministrar el proveedor después de la asignación del contrato

Documentación Tiempo de entrega

Procedimiento de empaque, embarque y almacenamiento 15 días naturales AE

Programa actualizado de ingeniería, fabricación, inspección y embarque 15 días naturales

DAC

Procedimiento e instructivo de las pruebas en fábrica y en campo actualizada 15 días naturales

DAC

Programa de inspección del proceso de fabricación 15 días naturales

DAC Planos de cimentación de tableros y ranuras en losas 30 días naturales AE

Dibujos dimensionales con cortes, plantas y detalles de todo el equipo actualizados 30 días naturales AE

Diagramas de alambrado de controles eléctricos y electrónicos actualizados 30 días naturales AE

Manuales de montaje, operación, mantenimiento y diagnóstico de fallas actualizado 30 días naturales AEFunción de transferencia completa, detallada y actualizada del sistema de excitación con intervalos de ajustes

15 días naturales AE

Ajustes propuestos y memoria de cálculo 15 días naturales AERelación numérica de escala entre los parámetros de las funciones de transferencia y los parámetros de ajuste en el sistema de excitación

15 días naturales AE

Informes de resultados de pruebas, en fábrica 15 días naturales DE A.3 INFORMACIÓN REQUERIDA AL CONCLUIR LAS PRUEBAS DE PUESTA EN SERVICIO La información referente a manuales, diagramas, instructivos, entre otros, debe ser entregada en ejemplares impresos en cinco juegos, en idioma español, para el caso en que el idioma original no sea español se requiere adicionalmente dos ejemplares en el idioma original con su traducción al inglés. Esta información adicionalmente debe ser entregada con un respaldo almacenado en un disco compacto, el formato de los archivos que contienen el respaldo de esta documentación debe ser de uso libre y debe permitir su impresión. Esta información debe contener al menos:

a) Procedimiento de montaje y desmontaje de cada componente. b) Descripción de funcionamiento del sistema. c) Características técnicas de todos los elementos del sistema (rangos de operación, curvas

características, datos, entre otros). d) Procedimiento de ajuste.


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e) Procedimientos de operación. f) Procedimiento de mantenimiento. g) Procedimiento de solución de fallas. h) Dibujos de distribución de equipos. i) Esquemáticos del sistema. j) Funciones de transferencia. k) Diagramas lógicos. l) Diagramas de alambrado e interconexión. m) Resultado de pruebas de puesta en servicio.

Las modificaciones aplicadas durante el proceso de montaje y puesta en servicio deben ser integradas en una revisión final de esta documentación al final de los trabajos. Los manuales deben estar integrados como estipula la norma de referencia NRF-002-CFE. No se acepta información condicionada por argumentos similares a los siguientes:

a) Los datos contenidos en esta documentación deben ser considerados solamente para fines de información.

b) Podría haber diferencias entre la documentación descriptiva y los equipos suministrados.

La información recibida es propiedad de la CFE y en caso de ser necesario el proveedor puede establecer convenios de confidencialidad con la CFE. A.4 REQUISITOS PARA LA FABRICACIÓN Durante el período de fabricación, el proveedor debe reportar mensualmente, en forma directa a la CFE, el avance de la orden de fabricación.


ESPECIFICACIÓN

CFE VF000-72

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APÉNDICE B (Normativo)

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL SISTEMA

El contenido de este apéndice forma parte de la información requerida y debe ser presentado como parte de la propuesta técnica. Es indispensable que para cada respuesta se indique en la columna correspondiente el número de foliado correspondiente a la ubicación de la información que en la documentación técnica respalde la respuesta entregada. Esta información debe ser entregada impresa en papel y en disco magnético con formato de hoja de cálculo electrónica. B.1 DATOS GENERALES

Concepto Respuesta

Folio de página para localización del dato en documentación técnica

Intervalo de temperatura de operación (°C) Intervalo de humedad relativa de operación Temperatura máx. que soporta el cableado (°C ) Norma aplicable a materiales resistentes a incendio libres de halógenos

Tensión máx. de aislamiento entre los circuitos electrónicos y tierra 1 min 60 Hz (kV)

Unidades de control de excitación

Generadores de pulsos Amplificadores de pulsos Transductores Módulos de protección Fuentes de alimentación Convertidor de tiristores

Normas de compatibilidad electromagnética que cumple el

sistema de excitación

Otros componentes

Dimensiones de los gabinetes que contienen los componentes de control

Dimensiones de los gabinetes que contienen los componentes de potencia

Relación de componentes contenidos en los gabinetes de control


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B.2 CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA DE EXCITACIÓN

Concepto Respuesta Folio de página para

localización del dato en documentación técnica

Tensión nominal (V c.d.) Corriente nominal (A c.d.) Potencia nominal (kW) Potencia máxima en operación continua (kW) Máxima corriente de campo de la excitatriz en operación continua (A c.d.)

Potencia máxima en operación transitoria (kW) Máxima corriente de campo de la excitatriz en operación transitoria (A c.d.)

Intervalo de tiempo que puede mantener la potencia máxima en condición transitoria

Razón de respuesta del sistema Intervalo del control de la referencia de los canales de regulación de tensión en terminales de generador

Intervalo del control de la referencia de los canales de regulación de corriente de campo

Tipo del limitador de mínima excitación contenido en el sistema Intervalo de ajuste de limitador de mínima excitación Intervalo de operación del limitador Volts/Hertz Tipo de característica de operación del limitador de sobreexcitación es instantánea/tiempo inverso

El sistema de excitación cumple con los índices de respuesta indicados en el inciso 6.1.2

Tiene seguidor automático para ambos canales Las secuencias lógicas son programables Proporcione la lista de las indicaciones de operación del sistema de excitación indicando si es remota – local o ambas


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B.3 UNIDAD DE CONTROL DE EXCITACIÓN



Funciones contenidas en las unidades de control de excitación - Regulación de tensión en terminales de generador - Regulación de corriente de campo - Medición de variables - Compensación de reactivos - Seguidor automático–manual–automático - Limitación de mínima excitación - Limitación Volts/Hz - Limitación por sobre excitación - Autodiagnóstico - Lógica de control - Alarmas - Protecciones - Acoplamiento y coordinación con las lógicas de disparo - Lógica de disparos configurable - Configuración completa de parámetros

Unidades de control de excitación contenidas en el sistema de excitación

La lógica de transferencia en la unidad de control de excitación cumple con lo indicado en características y condiciones generales

Las unidades de control de excitación poseen los puertos de comunicación indicados en características y condiciones generales

Las unidad de control de excitación esta diseñados con tecnología digital con procesamiento de las señales desde las entradas de referencia y retroalimentación hasta la salida de la señal de control a los generadores de pulsos

Disponen la UCE de fuentes de alimentación redundante Disponen los generadores y amplificadores de pulsos de fuentes de alimentación redundantes

Dispone de medios para prueba de escalón Puertos de comunicación

B.4 ETAPA DE POTENCIA B.4.1 Convertidor de Salida de Corriente de Campo de la Excitatriz



Número de secciones o puentes en paralelo Número de elementos de “switcheo” en cada rama del puente Capacidad máxima permanente del convertidor (A) Capacidad de sobrecarga durante 10 s con todas las secciones en servicio (A)

Sobrecarga instantánea durante 10 s con una sección fuera de servicio (A)

Tipo de enfriamiento del convertidor


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B.4.2 Transformador de Excitación



Tipo seco Capacidad nominal (kVA) Tensión en el primario (kV) Tensión en el secundario (kV) Tipo de conexión en el lado de alta tensión Tipo de conexión en el lado de baja tensión Tipo de enfriamiento Temperatura de operación a 1 pu de corriente de campo (°C) Fusibles en el lado de alta tensión Clase de aislamiento Tipo de aislamiento

A.4.3 Interruptor de Campo y Contactor de Descarga



Corriente nominal (A) Tensión nominal (V) Tensión máxima de interrupción (V) Corriente máxima de conducción (A) Tensión de control (V) Tipo de mecanismo de operación

B.4.4 Protecciones



Pérdida de retroalimentación en las unidades de control de excitación

Sobrecorriente de campo Pérdida de fuentes de alimentación de canales de regulación Falla en convertidor de salida de corriente de campo de la excitatriz Sobrecorriente en devanado de campo de la excitatriz Sobretemperatura en convertidor de salida de corriente de campo de la excitatriz

Cortocircuito en transformador de excitación Sobreexcitación Volts/Hertz Tiempo largo de excitación forzada


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B.4.5 Unidad de Configuración y Diagnóstico



Marca y tipo de procesador principal Velocidad procesador principal Capacidad de disco duro Tipo de disco duro Tipo de unidad de disco óptico de alta capacidad Unidad de disco flexible Capacidad de disco “flash” extraíble para puerto USB Tipo puerto serial 1 Tipo puerto serial 2 Tipo puerto de red Tipo y velocidad de MODEM Tipo y capacidad de monitor Sistema operativo Designación comercial del software para configuración, diagnóstico y monitoreo de la UCE

A.4.6 Panel de Mandos y Medición Local y Remoto para Uso Futuro

Concepto Respuesta

Folio de página para localización del dato en documentación técnica

Medidores Dimensiones Tipo Exactitud Corriente de campo Tensión de campo Balance canales automático – manual Indicadores Dimensiones Tipo Canal en servicio Posición de interruptor de campo Sistema alarmado Mandos Dimensiones Tipo Transferencia de canales automático – manual Apertura - cierre de interruptor de campo Subir – bajar referencia de canal automático Subir – bajar referencia de canal manual

La descripción contenida en el capítulo 6 (Características y Condiciones Generales) describe las características de un sistema de excitación completo a partir de lo cual y para cada caso particular, el usuario debe utilizar las tablas descritas en este capítulo para definir las Características Particulares del sistema de excitación las cuales indican:

a) El alcance de los requerimientos del sistema a licitar ya sea de nuevas centrales o modernización de sistemas de excitación de centrales actualmente en servicio.

b) Características de fuentes auxiliares de potencia. c) Características de entradas – salidas requeridas. d) Características de unidad de diagnóstico, sistema de sincronía de tiempo y otros componentes

accesorios.


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e) Los parámetros del generador. f) Los parámetros del transformador de excitación g) Los parámetros de los transformadores de instrumento existentes. h) Características del punto de instalación. i) Información adicional.

Las tablas antes mencionadas cubren la información mínima requerida, en los casos en que el usuario considere necesario debe adicionar en cada tabla los datos que considere necesarios.

COMISION FEDERAL DE ELECTRICIDAD CARACTERISTICAS PARTICULARES PARA: UNIDAD DE CONTROL DE EXCITACIÓN PARA MODERNIZACIÓN DE SISTEMAS DE EXCITACIÓN TIPO “BRUSHLESS”.

Correspondiente a la especificación CFE VF000-72

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En las siguientes tablas se indican los componentes más importantes que deben ser incluidos en el alcance del equipamiento contenido en la unidad de control de excitación, así como los datos que deben ser considerados en el diseño de la misma.

ALCANCE DE REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA DE EXCITACIÓN

Aspectos generales Tipo de configuración de UCE (Simple o redundante)

Protocolo DNP3.0 Protocolo MODBUS

Puerto serial RS-485

Protocolo IEC 61850 Protocolo DNP3.0 Protocolo MODBUS

Puerto “ethernet” TCP/IP 10/100 base T en conector RJ 45

Protocolo IEC 61850 Protocolo DNP3.0 Protocolo MODBUS

Puertos adicionales

Protocolo IEC 61850 Principales componentes Componentes Incluido en alcance de suministro (Si/No) Transformador de excitación Circuito de excitación inicial Equipo portátil de diagnóstico Supervisión montaje y puesta en servicio Capacitación Herramientas especiales (recomendadas por el fabricante) Características de capacidad de proceso del equipo portátil de configuración y diagnóstico Velocidad mínima procesador principal Capacidad y tipo de disco duro Tipo de unidad de disco óptico de alta capacidad Unidad de disco flexible Capacidad de disco “flash” extraíble para puerto USB Tipo puerto serial 1 Tipo puerto serial 2 Tipo puerto de red Tipo de MODEM Tipo y capacidad de monitor Sistema operativo



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CP

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CARACTERISTICAS PARTICULARES PARA LA INSTALACION

Características del punto de instalación Tipo de central Geotermoeléctrica Turbogas Hidroeléctrica Ubicación punto de instalación (lat, long) Altura de operación (m s.n.m.)

Largo (m) Ancho (m) Alto (m) Espacio disponible para la instalación del sistema de excitación

Espacio disponible para la instalación de la caseta para acondicionamiento de aire

Largo (m) Ancho (m) Alto (m)

Punto de conexión del transformador de excitación: Tensiones disponibles para el sistema de excitación Subsistema Tensión (V c.a.) o (V c.d.) Capacidad disponible (VA) Tensión primaria nominal del transformador de excitación (terminales de generador o servicios propios)

Sistema de excitación inicial Alimentación de UCE’s Alimentación protecciones Alimentación control de contactores Alumbrado Calefacción Conexión de componentes de potencia

ALCANCE DE REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA DE EXCITACIÓN Datos Generales Datos del generador Datos básicos Tipo de generador (Polos lisos o polos salientes) P nominal (MW) Q nominal (Mvar) S nominal (MVA) Factor de potencia Tensión nominal (V) Corriente nominal (A) Tensión de excitación nominal (V) Corriente de excitación nominal (A) Tensión de excitación en vacío (V) Corriente de excitación en vacío (A)

Continúa…



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…continuación Generador de imanes permanentes Número de polos Numero de fases Tensión nominal de fase a fase (V) Capacidad nominal (VA) Frecuencia Nominal (Hz) Excitatriz principal Número de polos Numero de fases Tensión nominal de fase a fase (V) Capacidad nominal (W) Frecuencia Nominal (Hz) Resistencia de campo Corriente nominal de campo Tensión de campo nominal Máxima tensión de campo Ganancia Constante de tiempo Impedancias y constantes de tiempo del generador T'do (s) T"do (s) T'qo (s) T"qo (s) Xd (pu) Xq (pu) X'd (pu) no saturadas X'q (pu) X"d (pu) no saturadas X"q (pu) XI (pu) Curvas características Curva de capacidad de generador (anexar) Curva de saturación del generador (anexar) Curva de cortocircuito del generador (anexar) Curvas V del generador (anexar) Rotor Vf a plena carga correspondiente a Iccn y Rf (V c.d.) If a plena carga (A c.d.) Vf en vacío en el núcleo (V c.d.) If en vacío en el núcleo (A c.d.) Rf () Temperatura correspondiente a Rf Temperatura del rotor en vacío Temperatura del rotor a plena carga



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Transformadores de instrumento del generador

Transformadores de potencial

Tipo de arreglo de TP’s Tensión nominal primaria (V) Tensión nominal secundaria (V) Clase de aislamiento (kV) Clase y exactitud Capacidad (VA)

Jueg

o 1

Burden (VA) Tipo de arreglo de TP’s Tensión nominal primaria (V) Tensión nominal secundaria (V) Clase de aislamiento (kV) Clase y exactitud Capacidad (VA)

Jueg

o 2

Burden (VA) Transformadores de corriente TC 1 2 3 4 5 6 Posición Relación de transformación Clase de aislamiento (kV) Clase y exactitud Capacidad (VA) Burden (VA)

Características del punto de instalación

Impedancia equivalente del sistema en el punto de conexión del generador

Demanda máxima Demanda mínima

OTROS

Conceptos Incluido en alcance de suministro (Si/No) Capacitación

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