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MÉXICO

SISTEMA DE EXCITACIÓN ESTÁTICO PARA GENERADORES

SÍNCRONOS DE CENTRALES ELÉCTRICAS

ESPECIFICACIÓN

CFE W4101-16

SEPTIEMBRE 2014 REVISA Y SUSTITUYE A LA

EDICIÓN DE DICIEMBRE 2004



ESPECIFICACIÓN CFE W4101-16

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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

5 ABREVIATURAS ____________________________________________________________________ 6

6 CARACTERÍSTICAS Y CONDICIONES GENERALES ______________________________________ 7

6.1 Índices de Respuesta Transitoria _____________________________________________________ 10 6.2 Modelo de Lazos de Control y Funciones de Transferencia _______________________________ 10

6.3 Tensiones de Techo del Sistema de Excitación _________________________________________ 11

6.4 Unidades de Control de Excitación (UCE) ______________________________________________ 11

6.5 Generadores y Amplificadores de Pulsos de Disparo a Tiristores __________________________ 17 6.6 Control Lógico del Sistema de Excitación ______________________________________________ 17

6.7 Interfaces de Entrada - Salida ________________________________________________________ 18

6.8 Medición e Indicaciones de Estado Operativo ___________________________________________ 22

6.9 Fuentes de Alimentación ____________________________________________________________ 23

6.10 Etapa de Potencia _________________________________________________________________ 24

6.11 Protecciones del Sistema de Excitación ________________________________________________ 31

6.12 Registrador de Disturbios ___________________________________________________________ 34 6.13 Receptor GPS _____________________________________________________________________ 34

6.14 Equipo Portátil para Configuración, Diagnóstico, Mantenimiento, Pruebas del Sistema de

Excitación, Extracción y Análisis de Registros de Transitorios ____________________________ 34

6.15 Gabinetes _________________________________________________________________________ 35 6.16 Alambrado, Conductores y Tablillas Terminales _________________________________________ 36

6.17 Terminales y Terminaciones de Cables de Alimentadores Auxiliares _______________________ 36

6.18 Alimentadores Auxiliares ____________________________________________________________ 36 6.19 Terminales de Cables de Instrumentación y Control _____________________________________ 37

6.20 Partes de Repuesto _________________________________________________________________ 37

6.21 Servicios de Supervisión de Montaje y Puesta en Servicio ________________________________ 37

6.22 Capacitación ______________________________________________________________________ 37 6.23 Garantías _________________________________________________________________________ 38

6.24 Refaccionamiento __________________________________________________________________ 38

7 CONDICIONES DE OPERACIÓN ______________________________________________________ 38




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7.1 Condiciones Ambientales ___________________________________________________________ 38

7.2 Altitud de Operación ________________________________________________________________ 38

7.3 Diseño por Sismo __________________________________________________________________ 39

7.4 Nivel de Ruido _____________________________________________________________________ 39 7.5 Compatibilidad Electromagnética _____________________________________________________ 39

8 CONDICIONES DE DESARROLLO SUSTENTABLE _______________________________________ 39

9 CONDICIONES DE SEGURIDAD INDUSTRIAL ___________________________________________ 39 10 CONTROL DE CALIDAD _____________________________________________________________ 39

10.1 Pruebas Prototipo __________________________________________________________________ 40

10.2 Pruebas de Rutina __________________________________________________________________ 41

10.3 Pruebas de Campo _________________________________________________________________ 42 11 MARCADO ________________________________________________________________________ 43

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

ALMACENAJE Y MANEJO ___________________________________________________________ 43

13 BIBLIOGRAFÍA ____________________________________________________________________ 44 14 CARACTERÍSTICAS PARTICULARES __________________________________________________ 45

FIGURA 1 Diagrama esquemático del sistema de excitación con interruptor de campo en corriente

alterna (c.a.) ________________________________________________________________________ 9

FIGURA 2 Diagrama esquemático del sistema de excitación con interruptor de campo en corriente

directa (c.d.) _______________________________________________________________________ 10

TABLA 1 Valores característicos del limitador V/Hz _____________________________________________ 15

TABLA 2 Transferencia de canales de regulación ________________________________________________ 16

TABLA 3 Puntos de medición en pruebas de puesta en servicio y mantenimiento ____________________ 19 TABLA 4 Características del transformador de excitación _________________________________________ 28

TABLA 5 Transformadores de instrumento en el transformador de excitación ________________________ 29

TABLA 6 Tensiones de utilización _____________________________________________________________ 37

TABLA 7 Pruebas Tecnológicas ______________________________________________________________ 40

APÉNDICE A (Informativo) INFORMACIÓN REQUERIDA __________________________________________ 52

APÉNDICE B (Informativo) FORMATO DE INFORMACIÓN TÉCNICA DE LOS EQUIPOS PROPUESTOS POR EL FABRICANTE _______________________________________________ 55




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APÉNDICE C (Informativo) CARACTERÍSTICAS REGISTRADOR DE DISTURBIOS ____________________ 65

APÉNDICE D (Informativo) ALCANCE DE LA INSPECCIÓN Y PRUEBAS EN FÁBRICA _________________ 68

APÉNDICE E (Informativo) DIAGRAMA A BLOQUES ESTABILIZADADOR DE POTENCIA ______________ 70

APÉNDICE F (Informativo) EJEMPLOS CURVAS CARACTERÍSTICAS DE GENERADOR _______________ 71 APÉNDICE G (Informativo) TRANSFERENCIA DE DATOS ENTRE EL SISTEMA DE EXCITACIÓN Y LA

ESTACIÓN DE CONTROL DE UNIDAD __________________________________ 74




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1 OBJETIVO Establecer las características técnicas, funcionales y operativas así como los requerimientos que debe reunir el sistema de excitación estático para generadores síncronos, en la Comisión Federal de Electricidad (CFE). 2 CAMPO DE APLICACIÓN Aplica para los sistemas de excitación en unidades generadoras de nuevas centrales y proyectos de modernización. 3 NORMAS QUE APLICAN Para la correcta utilización de esta especificación, es necesario consultar y aplicar las Normas Oficiales Mexicanas, Normas Mexicanas, Normas Internacionales, Normas de Referencia y Especificaciones de la CFE.

NOM-008-SCFI-2002 Sistema General de Unidades de Medidas. NMX-J-116-ANCE- 2005 Productos Eléctricos – Transformadores de Distribución Tipo Poste

y Tipo Subestación – Especificaciones. NMX-J-284-ANCE-2006 Productos Eléctricos – Transformadores – Transformadores de

Potencia – Especificaciones. Cancela a la NMX-J-284-1986. NMX-J-351-ANCE-2008 Transformadores de Distribución y Potencia Tipo Seco –

Especificaciones. NMX-J-438-1-ANCE-2003 Productos Eléctricos - Cables con Aislamiento de Policloruro de

Vinilo 75 °C y 90 °C para alambrado de tableros – Especificaciones.

NMX-J- 501-ANCE-2005 Sistema de Excitación Estático Controlado por Tiristores para

Generador Síncrono- Especificaciones y Método de Prueba. IEC 60068-2-1-2007 Environmental Testing – Part 2: Tests – Tests A: Cold. IEC 60068-2-2-2007 Environmental Testing – Part 2: Tests – Tests B: Dry heat. IEC 60068-2-6-2007 Environmental Testing – Part 2: Tests – Test Fc: Vibration

(sinusoidal). IEC 60068-2-30-2005 Environmental Testing – Part 2: Tests. Test Db and Guidance:

Damp Head, Cyclic (12 +12 – hour cycle). IEC 60255-5-2000 Electrical Relays – Part 5: Insulation Coordination for Measuring

Relays and Protection Equipment – Requirements and Tests. IEC 61000-4-2-2008 Electromagnetic Compatibility (EMC) – Part 4-2: Testing and

Measurement Techniques – Electrostatic Discharge Immunity Test. IEC 61000-4-3-2010 Electromagnetic Compatibility (EMC) – Part 4-3: Testing and

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




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IEC 61000-4-4-2012 Electromagnetic Compatibility (EMC) – Part 4: Testing and

Measurement Techniques – Section 4: Electrical Fast Transient/Burst Immunity Test – Basic EMC Publication.

IEC 61000-4-11-2004 Electromagnetic Compatibility (EMC) – Part 4-11: Testing and

Measurement Techniques – Voltage Dips, Short Interruptions and Voltage Variations Immunity Tests.

IEC 61000-4-12-2006 Electromagnetic Compatibility (EMC) – Part 4-12: Testing and

Measurement Techniques – Oscillatory Waves Immunity Test. 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. NRF-024-CFE-2003 Cables De Potencia Monopolares de 5 kV a 35 kV. CFE D8500-01-2012 Guía de Selección y Aplicación de Recubrimientos Anticorrosivos. CFE D8500-02-2012 Recubrimientos Anticorrosivos. CFE D8500-03-2012 Recubrimientos Anticorrosivos y Pinturas para Centrales

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

Halógenos, para Instalaciones hasta 600 V 90 °C. CFE E0000-26-2009 Cables de 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 del Montaje,

Pruebas y Puesta en Servicio.

CFE VY200-20-1993 Subestaciones Unitarias de 4.16 kV y 7.2 kV- 480 V.

NOTA: En caso de que los documentos anteriores sean revisados o modificados, debe utilizarse la edición vigente en la fecha de publicación de la convocatoria de licitación, salvo que la CFE indique otra cosa.

4 DEFINICIONES Se consideran las siguientes definiciones: Arreglo Redundante de Control Sistema de control duplicado en que cada unidad de control posee funciones idénticas e independientes con arreglo de dispositivos que evite la existencia de puntos comunes de falla. Canal Automático Esquema de control que contiene los lazos de regulación de tensión en terminales del generador y lazo de regulación para las funciones de limitación.




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Canal Manual Esquema de control que contiene el lazo de regulación de la corriente de campo. 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 el control del convertidor de tiristores y la posición del interruptor de campo. 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. Convertidor de Tiristores Banco de rectificación trifásico de onda completa constituido por uno o más rectificadores conectados en paralelo, cada rectificador debe estar conformado por seis ramas de rectificadores controlados de silicio (Tiristores o SCR’s) capaz de operar en modo rectificador o inversor. Corriente de Campo Nominal sobre la Línea de Entrehierro (IfNLag)

Corriente de campo requerida para producir la tensión nominal de generador de acuerdo a la relación Ug – If establecida por la línea característica de entrehierro, véase figura F1 en Apéndice F. Corriente de Campo Nominal a Plena Carga (Ifn) Corriente en el devanado de campo requerido por el generador para operar a condiciones nominales (velocidad, tensión de generador, corriente de estator y factor de potencia) véase figura F1 en Apéndice F. Corriente de Campo Nominal en Vacío (IfNL) Corriente de campo requerida para producir la tensión nominal en terminales de generador en vacío bajo la relación Ug – If establecida por la curva de saturación, véase figura F1 en Apéndice F. COMTRADE (Common Format for Transient Data Exchange)

Formato para intercambio de datos muestreados de variables de proceso utilizado para almacenamiento de registros de fenómenos eléctricos en redes de potencia. Devanado de Campo Devanado montado en el rotor del generador síncrono que a partir de la corriente entregada por el sistema de excitación produce el campo magnético que acopla el rotor con el estator del generador síncrono. Estabilizador de Potencia (PSS Power System Stabilizer) Función de control complementario requerido para amortiguar oscilaciones de potencia de baja frecuencia locales o inter áreas durante operación de la unidad con carga.

Etapa de Potencia Subsistema que suministra la corriente de campo para la excitación de la máquina síncrona (generador). La cual está compuesta por: el transformador de excitación, banco de rectificación, buses de potencia de c.d. y c.a. así como los elementos de seccionamiento.




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Eventos Función de almacenamiento con etiquetado de fecha y hora de los cambios de estado de condiciones lógicas internas y externas del sistema de excitación, asociadas con el accionamiento de protecciones, limitadores, secuencias de excitación y paro. Interruptor de Campo (41E) Es el equipo que tiene la función de conexión y desconexión del circuito de excitación, puede estar ubicado entre el transformador de excitación y el convertidor de tiristores o entre el convertidor de tiristores y las barras o cables de conexión entre el sistema de excitación y los anillos deslizantes del devanado de campo del rotor del generador. Limitador de Mínima Excitación por Control de Ángulo Interno (MEL) Lazo de control insertado en el canal automático que toma el control de la corriente de excitación para evitar que el ángulo de carga del generador opere en fuera del límite de estabilidad. Limitador de Mínima Excitación tipo PQ (MEL) Lazo de control insertado en el canal automático que toma el control de la corriente de excitación para mantener la unidad generadora operando a una distancia segura del límite de la curva de capacidad en la zona de subexcitación a partir de un centro y radio de referencia. Limitador de Mínima Excitación Tipo Q (P) (MEL) Lazo de control insertado en el canal automático que toma el control de la corriente de excitación para mantener la unidad generadora operando a una distancia segura del límite de la curva de capabilidad en la zona de subexcitación, a partir de una función definida por el usuario por medio de datos puntuales dentro de las características de capabilidad del generador. Limitación por Sobre Excitación (OEL) Elemento de control que limita la corriente de campo para evitar daños en el sistema de excitación o rotor. Debe tener una curva de tiempo inverso que permita sobreexcitar al generador sin rebasar el máximo régimen térmico del rotor. Limitador de Volts/Hz Lazo de control que limita la relación de tensión en terminales de la maquina con respecto a la frecuencia a un valor máximo determinado por un valor de referencia. Panel de Alarmas y Señalización Dispositivo que contiene la señalización e indicación del estado operativo del sistema de excitación. Protecciones 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. Registro de Transitorios Función de almacenamiento con etiquetado de fecha y hora de formas de onda de tendencias de variables internas y señales analógicas externas del sistema de excitación asociadas con señales de control, tensiones y corrientes de campo así como tensiones y corrientes del generador y condiciones de estado lógico del sistema de excitación.




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Regulador de Corriente de Campo Es un sistema de control automático cuya función es la de mantener la corriente en el devanado de campo del generador a un valor definido por un elemento de referencia. Regulador de Tensión en Terminales del Generador 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. 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 ser capaz de operar al menos bajo el modo de operación de regulación de tensión o regulación de corriente de campo además debe contener funciones de: protección, limitación, compensación, control lógico, comunicación, monitoreo y registro. Simulador de Generador Síncrono Sistema basado en una plataforma de procesamiento digital que reproduce en tiempo real el comportamiento de un generador síncrono en el cual se tiene como entrada la señal de control al convertidor de tiristores del sistema de excitación y entrega como salida la tensión secundaria del transformador de Instrumento (TP) de terminales de generador, transformador de instrumento (TC) de corriente de generador y la salida de los transductores de tensión y corriente de campo, con el cual se pueden sostener los lazos de control del sistema de excitación para fines de pruebas funcionales de las unidades de control de excitación. Supresor de Sobretensiones (“crow bar”) Dispositivo conformado por un elemento estático de inserción controlada (Tiristores) y una resistencia de descarga que permite el drenado de la energía contenida en el devanado de campo durante transitorios de sobretensión y durante las secuencias de desexcitación. Tensión de Campo Nominal a Plena Carga ( Vfn) Tensión en terminales del devanado de campo requerida para producir la corriente de campo nominal a plena carga con la temperatura en el devanado de campo estabilizada a condiciones de carga nominal de la generadora la temperatura máxima permisible del medio refrigerante del generador. Tensiones de Techo (Vt) Son los valores máximo y mínimo en pu de la tensión de campo en corriente directa operando como rectificador y como inversor respectivamente que el sistema de excitación debe suministrara partir de un estado inicial de tensión nominal en terminales del generador, designada en función del valor por unidad (pu) de Tensión de Campo (Vfpu). Tiristor Rectificador controlado de silicio.

Transformador de Excitación Transformador cuya función es la de proporcionar energía a la etapa de potencia y sistemas auxiliares del sistema de excitación invariablemente debe estar conectado de terminales de generador.




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Tiempo de Proceso de la UCE (T)

Intervalo de tiempo requerido por la UCE para realizar la secuencia de conversión analógica – digital de entradas, conversión digital - analógica de salidas y el procesamiento de un ciclo de programa de ejecución de los algoritmos de control, este intervalo (T) corresponde a la parametrización de la variable compleja Z asociada a las funciones de transferencia discretas del controlador. Valor por Unidad (pu) de Tensión de Campo (Vfpu) Valor de la tensión de campo requerido para obtener la tensión nominal de generador considerando la característica de excitación en el entrehierro y la resistencia del devanado de campo (Rf) estabilizada a la temperatura de carga nominal (Ver figura F1 en Apéndice F y Ec. 1).

fn

fnf I

VR = ; fNLagfpu RIfV = Ec.1

5 ABREVIATURAS AA Sistema de enfriamiento por ventilación natural. AE Antes de la entrega. c.a. Corriente alterna. c.d. Corriente directa. COP Acrónimo en idioma inglés de Computer Operating Property Timer.

CR Compensador de reactivos. DAC Después de la asignación del contrato. DE Después de entrega. EF Entrada futura. EP Entrada de prueba. FC Compensador de frecuencia. Fnom Frecuencia nominal. GPS Sistema de posicionamiento global. IHM Interface hombre máquina.

MEL Limitador de mínima excitación. MTBF Tiempo medio entre fallas. MTBR Tiempo medio entre reparaciones. MTTR Tiempo medio para reparación.




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OA Sistema de enfriamiento de aceite ventilación natural de aire.

OEL Limitador de sobreexcitación. PSS Estabilizador del sistema de potencia (Power System Stabilizer). PU Valor por unidad. RTC Relación de transformación de corriente.

RTP Relación de transformación de potencial. TC Transformador de corriente. TP Transformador de potencial. UCE Unidad de control de excitación. USB Bus serie universal (Universal Serial Bus). V c.a. Tensión de corriente alterna. V c.d. Tensión de corriente directa. DAC Después de asignación de contrato. SBPA Secuencia binaria pseudoaleatoria.

Ug Tensión en terminales del generador.

Ugnom Tensión nominal de diseño del generador.

F Frecuencia.

6 CARACTERÍSTICAS Y CONDICIONES GENERALES

El sistema de excitación debe estar conformado por una etapa de potencia en base a un transformador de excitación, interruptor de campo y un convertidor de tiristores así como una etapa de control en base a una o dos unidades de control de excitación (UCE) las cuales deben contener las funciones de regulación, compensación, limitación, protección, control lógico, registro de eventos y registro de transitorios. Las tensiones de techo deben cubrir lo indicado en numeral 6.3. A continuación se indican las características y condiciones generales de los componentes que debe integrar el sistema de excitación los cuales se muestran la estructura funcional del sistema de excitación de forma esquematizada, descriptiva más no limitativa en las figuras 1 y 2. Los componentes y funciones descritos a continuación cubren la funcionalidad requerida para un sistema de excitación estático para generador síncrono, para los casos en que no se requiera el suministro completo, se debe indicar en el numeral 14.1el tipo de configuración requerida y la relación de funciones y componentes más importantes que deben ser incluidos.




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Para unidades generadoras con capacidad mayor a 40 MVA se debe utilizar un esquema de control redundante con dos unidades de control de excitación, para unidades de capacidad menor el tipo de esquema aplicado se determinará en función de la importancia de la unidad en la topología de la red.

FIGURA 1- Diagrama esquemático del sistema de excitación con interruptor de campo en corriente alterna (c.a.)




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FIGURA 2 - Diagrama esquemático del sistema de excitación con interruptor de campo en

corriente directa (c.d.)




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6.1 Índices de Respuesta Transitoria El sistema de excitación debe poseer la capacidad de respuesta a un escalón en el punto suma del lazo de control de tensión en terminales de generador, el punto de inyección de la señal de prueba se establece en la tabla 3.

a) Sobrepaso de tensión de generador menor del 15 % sin llegar a las tensiones de techo. b) Tiempo de respuesta menor a 0.25 s.

En caso de requerir un tiempo de respuesta diferente se debe especificar en Características

Particulares. c) Tiempo de estabilización mayor a 0.7 s y menor de 1 s. con una banda de estabilización de ± 2%

de la magnitud del escalón. d) Coeficiente de amortiguamiento (ξ) dentro del intervalo 0.5<ξ< 1.0.

Los índices de respuesta deben cumplirse para las siguientes condiciones de prueba:

a) Escalón de 95 % a 100 % de tensión nominal de generador.

b) Escalón de 100 % a 95 % de tensión nominal de generador.

c) Escalón de 90 % a 100 % de tensión nominal de generador.

d) Escalón de 100 % a 90 % de tensión nominal de generador.

6.2 Modelado de Lazos de Control y Funciones de Transferencia El fabricante debe incluir en la documentación técnica del sistema de excitación, el modelado a bloques del sistema de excitación con las funciones de transferencia de cada bloque, en este modelado se debe incluir al menos lo siguiente:

a) Lazo de control de regulación de tensión en terminales de generador.

b) Lazo de control de regulación de corriente de campo.

c) Lazo de control limitador V/Hz.

d) Lazo de control limitador de mínima excitación.

e) Lazo de control de limitador de máxima excitación.

f) Estabilizador de potencia (PSS).

g) Convertidor de tiristores con sus lazos de compensación.

h) Otros lazos de control contenidos en el sistema.

i) Compuertas de nivel.

j) Ganancias.

k) Referencias.

l) Límites.




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m) Bandas muertas.

Las funciones de transferencia deben estar definidas en formato de función discreta con su aproximación equivalente como función continua. Se debe incluir la relación entre las variables internas del controlador y los coeficientes de las funciones de transferencia, referencias, límites, ganancias, entre otros, así como la relación de escala entre los valores de las variables internas del controlador y los valores numéricos y de ingeniería asociados. 6.3 Tensión de Techo del Sistema de Excitación Las tensiones de techo representan un factor determinante de la respuesta transitoria del sistema de excitación 6.3.1 Proyectos de modernización de sistemas de excitación que no incluye el reemplazo

transformador de excitación El sistema de excitación debe permitir operar con tensiones de techo que cubran el intervalo máximo permitido por el transformador de excitación. 6.3.2 Proyectos de modernización de sistemas de excitación que incluye el reemplazo transformador

de excitación, reemplazo de sistemas de excitación sin escobillas o en unidades generadoras nuevas

El sistema de excitación debe diseñarse para proveer de techos que cumplan con lo siguiente:

a) Techo positivo de +6 pu y techo negativo de -5 pu. b) En caso de requerirse techos con valores diferentes se deben indicar en Características

Particulares. c) Las tensiones de techo podrán cubrir un intervalo mayor en caso de ser necesario para obtener los

índices de respuesta definidos en numeral 6.1. Índices de Respuesta Transitoria. 6.4 Unidades de Control de Excitación (UCE) Las Unidades de control de excitación deben contener las funciones de control para que en conjunto con los elementos de potencia cubran la capacidad de respuesta requerida para el sistema de excitación, deben operar en arreglos simples o redundantes de acuerdo a lo indicado en Características Particulares. La redundancia de las UCE´s debe considerar el uso de controladores, generadores y amplificadores así como fuentes de alimentación independientes. 6.4.1 Funciones de control de las unidades de control de excitación Cada unidad de control de excitación debe contener al menos las siguientes funciones:

a) Regulación de tensión en terminales de generador con ajuste dual conmutable para PSS en servicio y fuera de servicio.

b) Regulación de corriente de campo. c) Medición de variables del sistema de excitación y del generador síncrono.




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d) Compensación de reactivos.

e) Seguidor automático–manual–automático.

f) Seguidor UCE en servicio – UCE redundante.

g) Limitación de mínima excitación.

h) Limitación volts/Hz.

i) Limitación por sobre excitación.

j) Registro de eventos.

k) Registro de Transitorios.

l) Lógica de control.

m) Alarmas.

n) Protecciones.

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

p) Puertos de comunicación y servicio esclavo para control vía protocolo de datos desde la estación

de control de unidad. El protocolo de datos se indica en Características Particulares, y el perfil de protocolo se describe en el Apéndice G.

q) Interface local de usuario para configuración completa de parámetros y lógica de disparos.

r) Puertos de comunicación para conexión del equipo portátil para configuración, diagnóstico,

mantenimiento, pruebas del sistema de excitación, extracción y análisis de registros de transitorios.

Cada unidad de control de excitación debe disponer de circuitos independientes para las entradas de retroalimentación de tensión en terminales del generador, retroalimentación de corriente de campo y señales de estado de interruptores y sensores de estado. De acuerdo a lo indicado en Características Particulares. Los gabinetes que deben contener las unidades de control de excitación pueden requerirse para su instalación en el mismo punto de instalación de los componentes de potencia, o en una ubicación remota dentro de una sala de control con ambiente controlado. En los sistemas con unidad de control (UCE) no redundante la plataforma de hardware y software que contiene el canal de regulación de tensión del generador y el canal de regulación de corriente de campo deben ser independientes. 6.4.2 Registro de eventos Cada UCE debe contener capacidad para registro de eventos con etiquetado de hora y fecha de cambios de estado lógico de todas las funciones internas de control así como el accionamiento de los elementos de seccionamiento del sistema de excitación, así mismo debe registrar como eventos los accesos vía interface local de acceso, los accesos vía puerto de comunicación así como los cambios de configuración.




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6.4.3 Estabilizador de sistema de potencia (PSS) El PSS debe ser del tipo IEEEPSS2B, véase, diagrama a bloques en Apéndice E y de acuerdo a la referencia [1] de esta especificación. La función de estabilización del sistema puede estar integrada en cada una de las UCE o en módulos externos e independientes, esto es un PSS para cada unidad de control de excitación. En caso de requerir para su operación de sensores o transductores, el proveedor debe suministrarlos para cada PSS, cuando los PSS’s estén contenidos en módulos externos, estos deben ser instalados en el mismo gabinete que contiene las unidades de control de excitación. Si el PSS está conformado por un módulo separado de la UCE este debe disponer de puertos de comunicación para configuración y diagnóstico y se debe incluir el software de configuración y diagnóstico con licencia institucional con vigencia permanente, el PSS debe contar con la función de autodiagnóstico y autoprueba.

El PSS debe ser bloqueado por la lógica de la UCE para las siguientes condiciones:

a) Mando de deshabilitación del PSS. b) Interruptor Principal de Generador Abierto. c) Operación de los canales de regulación de corriente de campo.

d) Operación de la unidad generadora como condensador síncrono.

e) Operación con baja carga de máquinas hidráulicas, en zona de cavitación, ajustable por el usuario

del 0 al 70 %. Se debe tener indicación local y remota en la consola de control de unidad del estado operativo del PSS, los mandos al PSS deben estar contenidos en la funcionalidad servicio esclavo para control vía protocolo de datos desde la estación de control de unidad (el perfil del protocolo se describe en el Apéndice G). El PSS debe ser incluido en unidades generadoras con capacidad mayor de 40 MVA, para casos especiales en que sea requerido en unidades de menor capacidad se indicará en Características Particulares. Adicionalmente se debe disponer de un mando local y remoto para habilitación y deshabilitación del PSS. 6.4.4 Módulo para identificación de funciones de transferencia Las UCE’s deben contener herramientas integradas para la identificación de las funciones de transferencia del sistema de excitación y la unidad generadora así como la etapa de compensación de fase del PSS, las características de estas herramientas son:

a) Generador de señal interna de prueba tipo secuencia binaria pseudo aleatoria (SBPA).

b) Inyección de la señal de prueba configurable para los lazos de regulación, limitación y etapas de compensación de fase del PSS.

c) Registrador interno de datos de las siguientes variables: señal de prueba (SBPA), Ug, Pe, F, Vf, If y

dos puntos de medición configurables para cada salida de los bloques internos de los lazos de regulación, limitación y PSS.

d) Velocidad de muestreo configurable de 1 a 10 múltiplos enteros del tiempo de proceso de las

funciones de control en las UCE´s.




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La longitud de registro mínimo debe ser de 240 s.

Los registros de datos deben ser extraíbles en formato de texto plano para su procesamiento en software de análisis. La aplicación de software para análisis puede estar contenida en el software de configuración y diagnóstico o en una aplicación separada la cual debe ser entregada con licencia institucional y vigencia permanente. 6.4.5 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 capabilidad del generador, la velocidad de cambio de esta referencia debe permitir cubrir todo su intervalo de operación linealmente en aproximadamente 1 min. 6.4.6 Referencia del canal manual (70D) Debe generar una señal de referencia en un intervalo continuo de la tensión nominal del generador entre al menos 90 % y máximo 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 y remoto 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 remoto en la consola de control de unidad. El 70D debe de ser del tipo estático, no se aceptan dispositivos motorizados. Debe disponer de entradas de estado para contacto seco y recibir los mandos subir –bajar del canal manual destinados al sistema de sincronización. 6.4.7 Compensador de reactivos Debe ser ajustable para compensar cualquier valor entre –12 % y +12 % en pasos de 1 % de la reactancia síncrona del generador (Xd). 6.4.8 Limitador de mínima excitación 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 capabilidad del generador véase figuras F2 y F3 del Apéndice E. El accionamiento de este limitador debe generar una señal de alarma la cual se debe instalar en los tableros del sistema de excitación, la consola de control de unidad, en el registrador de eventos y en el registrador de disturbios. El limitador puede operar con base a un lazo de control de ángulo interno, limitador PQ o limitador Q (P), si se requiere un tipo específico este se indicará en Características Particulares. 6.4.9 Limitación por sobre 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 capabilidad del generador. El accionamiento de este limitador debe generar una señal de alarma la cual se debe instalar en los tableros del sistema de excitación, la consola de control de unidad, en el registrador de eventos y en el registrador de disturbios. El limitador de sobreexcitación debe operar con base a la medición de corriente de excitación y debe ser capaz de calcular la inercia térmica del devanado de campo para operar con un límite máximo en condición de devanado frio,




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durante un tiempo máximo ajustable y un límite restringido cuando el requerimiento de sobreexcitación se repite antes de que el devanado de campo se haya enfriado. 6.4.10 Limitador de Volts/Hertz Debe operar corrigiendo la tensión en terminales del generador para evitar que la relación RVH (véase Ec. 2) ubique la operación del generador, los transformadores principal y de servicios en la zona de daño.

nom

gnom

g

VH

FF

UU

R = Ec. 2

La operación de este limitador debe generar una señal de alarma la cual se debe instalar en los tableros del sistema de excitación, remotamente en la consola de control de unidad, en el registrador de eventos y en el registrador de disturbios. El limitador V/Hz puede ser de un solo paso, o de 3 pasos, tal como se indica en numeral 14.1 alcance de requerimientos del sistema de excitación. Con base a los valores características de cada grupo generador - transformador, en caso de no disponer de éstas utilizar la tabla 1.

TABLA 1- Valores característicos del limitador V/Hz

Relación V/Hz (pu) 1.25 1.2 1.15 1.1 1.05 Tiempo límite de operación en minutos antes de daño.

Generador 0.2 1.0 6.0 20.0 Operación continua

Transformador 1.0 5.0 20 Operación continua

6.4.11 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, el cual opera tomando como referencia la señal generada por el dispositivo de referencia manual 70D. Este modo de operación debe contener una secuencia lógica para que en operación manual del sistema de excitación, ante una apertura del interruptor de máquina, la referencia de corriente se ajuste automáticamente al valor de corriente correspondiente al 95 % de la tensión nominal. 6.4.12 Seguidores automáticos Las unidades de control de excitación (UCE) deben contar con seguidores automáticos bidireccionales de las señales de control (Demanda de Angulo de Disparo del Convertidor) entre los canales de regulación y las unidades de control de excitación para que en caso de transferencia del canal automático al canal manual, o viceversa y de la UCE principal a la UCE redundante o viceversa, la transferencia se debe llevar a cabo durante las secuencias indicadas en la tabla 2.




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TABLA 2- Transferencia de canales de regulación

Condiciones de Arranque de transferencia de canal

En vacío

Con carga

Lim V/Hz Operado

MEL Operado

OEL Operado

UCE Pal F/S

UCE Red F/S

1.- Pérdida TP's UCE Principal

x x x

x

x x

x x x x

x x

2.-Pérdida TP's UCE Redundante

x x x

x

x x

x x x x

x x

3.- Falla de UCE Principal

x x x

x

x x

x x

4.- Falla de UCE Redundante

x x x

x

x x

x x x

x

x x

x x Para operación en vacío, la amplitud de la perturbación de la tensión del generador debida a transferencia de canales debe ser menor que 2.0 % pico a pico del valor inicial, la diferencia entre valores estacionarios inicial y final debe ser menor que 1 %, con un tiempo de estabilización menor que el obtenido en la respuesta al escalón de tensión del 5 %. Durante las de transferencias de canal para operación con carga, la amplitud de la perturbación, tiempo de estabilización y la diferencia entre valores estacionarios inicial y final de la tensión de campo, debe ser menor o igual que la registrada durante las transferencias de canales para operación en vacío. En caso de transferencia por falla se debe producir una señal de alarma, se debe contar con indicaciones cuantitativas de la condición de balance en la IHM local y remota en la consola de control de unidad.




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6.4.13 Autodiagnóstico Las UCE’s deben 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. Los dispositivos inteligentes integrados en el sistema de excitación deben contar con detectores de proceso en ejecución tipo COP. 6.4.14 Control manual de ángulo de disparo Las UCE’s deben disponer de un modo de operación de prueba para control manual de ángulo de disparo. 6.5 Generadores y Amplificadores de Pulsos de Disparo a Tiristores Cada unidad de control de excitación debe poseer un generador y amplificador de pulsos de disparo independientes y los circuitos necesarios para accionar sobre el banco rectificador. Las señales de tensión por fase, del transformador de excitación para sincronía de pulsos deben ser acopladas con un transformador independiente para cada generador de pulsos de disparo a tiristores. La resolución para la señal de control para el generador de pulsos debe ser de al menos de 16 bits. 6.6 Control Lógico del Sistema de Excitación 6.6.1 Lógica de transferencia entre las unidades de control de excitación La lógica de transferencia debe operar dando prioridad a las funciones de regulación de tensión ante falla de los transformadores de potencial asociados con la retroalimentación de tensión en terminales de generador o ante falla total de la UCE. Las funciones de regulación de corriente de campo solo se deben activar ante la falla de las funciones de regulación de tensión disponibles en las dos UCE’s. La lógica de transferencia debe operar en ambos sentidos, esto es si se ha transferido de la UCE1 ala UCE 2 por falla en los fusibles de los transformadores de tensión y estos se han restablecido, la UCE 2 debe de transferir bajo una condición de falla en su función de regulación de tensión a la UCE1. La transferencia del sistema de excitación a un canal de regulación de corriente de campo solo debe ocurrir cuando hallan fallado los canales de regulación de tensión en las dos UCE’s, así mismo cuando se haya restablecido la funcionalidad de un canal automático en una UCE el sistema debe dar indicación de esta condición. La transferencia del canal de regulación de corriente de campo al canal de regulación de tensión se realizará de forma manual. Las condiciones de transferencia de canales de regulación mínimas que debe soportar el sistema se indican en la tabla 2.

6.6.2 Secuencia de desexcitación

La secuencia de desexcitación debe contener las siguientes acciones:

a) La operación en modo inversor del convertidor de tiristores.

b) La apertura de interruptor de campo ya sea en c.d. o en c.a.

c) La inserción de resistencia de descarga vía contacto auxiliar y “crow bar” en sistemas con interruptor de campo en c.d.




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d) La inserción de resistencia de descarga vía “crow bar” en sistemas con interruptor de campo en c.a.

Estas acciones deben estar coordinadas para limitar el esfuerzo por sobretensiones en el devanado de campo y obtener un drenado de la energía almacenada en el devanado de campo del rotor de acuerdo a la capacidad de esfuerzo del generador. Para la secuencia de paro de emergencia el interruptor de campo en corriente directa debe ser capaz de seccionar la conexión del devanado de campo de forma inmediata en coordinación con el accionamiento de los dispositivos de descarga. Para proyectos de modernización de sistemas de excitación el fabricante debe obtener al menos, los tiempos de desexcitación en modo normal y de emergencia similares a los tiempos del sistema original, estos tiempos serán referidos a los reportes de pruebas realizadas en el equipo. 6.6.3 Mandos de control, señalización y alarmas

Los mandos de control:

a) Todas las transferencias entre canales de regulación.

b) Transferencia de UCE’s.

c) Mando de apertura y cierre de interruptor de campo.

d) Mando de subir y bajar excitación. Deben ser suministrados en el panel de control local del sistema de excitación a través de botoneras y conmutadores manuales. Adicionalmente se debe disponer de todos los mandos del sistema de excitación, señalización visual de alarmas y señalización de condiciones en una IHM local y de forma remota en la consola de control de unidad o en el tablero de control auxiliar de la sala de control. Todos los mandos, señalizaciones deben estar disponibles para su integración al sistema de control de la unidad vía señal cableada o usando protocolo de datos de acuerdo a lo indicado en Características Particulares y en el Apéndice G. 6.7 Interfaces de Entrada – Salida 6.7.1 Interfaz de entradas analógicas En cada UCE se debe proveer de forma adicional a las entradas requeridas por el sistema, dos entradas analógicas conectadas al punto suma del detector de error del regulador de tensión del generador, estas entradas son requeridas para:

a) Prueba de escalón y perturbación. b) Futura instalación o reemplazo de PSS.

La conexión de entrada de estas señales debe estar disponible en tablillas de conexión.




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6.7.2 Puntos de medición para pruebas de puesta en servicio y mantenimiento En el gabinete que contiene las unidades de control de excitación debe instalarse un bloque de terminales con las señales indicadas en la tabla 3. Estas señales deben estar montadas con alambrado blindado contra inducción de ruido y la conexión y desconexión de estas señales hacia el equipo de registro se debe realizar con el sistema energizado y funcionando. En el caso de las señales provenientes del circuito de campo estas deben disponer de los medios de aislamiento necesarios en función de los niveles de tensión a que opera el sistema de excitación. La velocidad de actualización de estas señales debe ser al menos igual a la velocidad de proceso de las UCE’s.

TABLA 3- Puntos de medición en pruebas de puesta en servicio y mantenimiento

Continúa…

Señales de salida Tipo / Intervalo de señal

Transformadores de Instrumento 1 Tensión de Generador Transformador de Instrumento Fase A 0 a 120 V c.a. 2 Tensión de Generador Transformador de Instrumento Fase B 0 a 120 V c.a. 3 Tensión de Generador Transformador de Instrumento Fase C 0 a 120 V c.a. 4 Corriente de Generador Transformador de Instrumento Fase A 0 a 5 A c.a. 5 Corriente de Generador Transformador de Instrumento Fase B 0 a 5 A c.a. 6 Corriente de Generador Transformador de Instrumento Fase C 0 a 5 A c.a.

Señales de Unidades de Control de Excitación 1 Salida del integrador de pulsos del control subir tensión de generador -5 a +5 V 2 Salida del integrador de pulsos del control subir corriente de campo -5 a +5 V 3 Salida del detector de error del lazo de control de tensión de generador -5 a +5 V 4 Salida del detector de error del lazo de control de corriente de campo -5 a +5 V 5 Salida del controlador PID del lazo de control de tensión de generador -5 a +5 V 6 Salida del controlador PID del lazo de control de corriente de campo -5 a +5 V 7 Salida del detector de error del lazo de control Limitador de Mínima Excitación -5 a +5 V 8 Salida del detector de error del lazo de control del Limitador de Máxima Excitación -5 a +5 V 9 Salida del detector de error del lazo de control del Limitador V/Hz -5 a +5 V

10 Entrada al filtro de compensación de fase del estabilizador de potencia -5 a +5 V 11 Salida del filtro de compensación de fase del estabilizador de potencia -5 a +5 V 12 Réplica del pulso de disparo del tiristor 1 de un puente rectificador -5 a +5 V

Circuito de campo 1 Tensión de campo divisor de tensión entre el convertidor y el “crow bar” -5 a +5 V 2 Tensión de campo divisor de tensión entre el “crow bar” y el devanado de campo -5 a +5 V 3 Shunt corriente de campo entre el convertidor y el “crow bar” Rel. Shunt 4 Shunt corriente de campo entre el “crow bar” y el devanado de campo Rel. Shunt 5 Corriente Puente Rectificador 1 Convertidor de Tiristores 0 a 5 V 6 Corriente Puente Rectificador 2 Convertidor de Tiristores 0 a 5 V 7 Corriente Puente Rectificador 3 Convertidor de Tiristores 0 a 5 V




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…continuación

Salidas de contacto 1 Límite superior 90D Contacto

seco 2 Límite inferior 90D Contacto

seco 3 Límite superior 70D Contacto

seco 4 Límite inferior 70D Contacto

seco 5 Posición del Interruptor de campo Contacto

seco 6 Posición del contactor de descarga Contacto

seco 7 Operación limitador de mínima excitación Contacto

seco 8 Operación limitador de máxima excitación Contacto

seco 9 Operación Limitador V/Hz Contacto

seco Entradas de contacto

1 Mando subir tensión canal automático Contacto seco

2 Mando bajar tensión canal automático Contacto seco

3 Mando subir tensión canal manual Contacto seco

4 Mando bajar tensión canal manual Contacto seco

5 Mando de desexcitación Contacto seco

6 Mando de arranque de excitación Contacto seco

Señales de entrada analógica Tipo /

Intervalo de señal

1 Punto suma detector de error del lazo de control de tensión de generador Ganancia igual a entrada del 90E

-5 a +5 V

2 Punto suma detector de error del lazo de control de corriente de campo Ganancia igual a entrada del 70E

-5 a +5 V

3 Punto suma detector de error del lazo de control del MEL ganancia igual a entrada del referencia

-5 a +5 V

4 Punto suma detector de error del lazo de control del OEL ganancia igual a entrada del referencia

-5 a +5 V

5 Punto suma detector de error del lazo de control del Limitador V/Hz ganancia igual a entrada del referencia

-5 a +5 V

6 Punto suma de entrada del PSS con ganancia igual a la entrada el PSS -5 a +5 V




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6.7.3 Interfaz de salida de condiciones de estado lógico Cada UCE debe poseer una interfaz de salida con contactos secos para las condiciones de estado lógico con las siguientes señales:

a) Interruptor principal de generador. b) Interruptor de campo. c) Interruptor de excitación inicial. d) Indicación de PSS en servicio. e) Indicación de canal automático - manual en servicio. f) Operación limitador volts/Hz. g) Operación limitador mínima excitación. h) Operación del limitador de máxima excitación. i) Operación de disparo por falla del sistema de excitación. j) Indicación límite superior – inferior referencia canal automático. k) Sobretensión en devanado de campo (operación del “crow-bar”). l) Indicación límite superior – inferior referencia canal manual. m) Indicación de la unidad de control de excitación principal en servicio. n) Indicación de la unidad de control de excitación redundante en servicio. o) Indicación de operación de paro de excitación por falla externa

Los contactos de salida deben soportar 5 A de c.d. y 30 A de c.a. durante un segundo. Su capacidad interruptiva debe ser al menos 180 VA resistivos y 60 VA inductivos a la tensión indicada en Características Particulares. 6.7.4 Entradas de estado digital Cada unidad de control de excitación debe poseer una interface optoacoplada de entrada de mandos con conexión a tablilla para al menos las siguientes funciones:

a) Mando remoto habilitación - deshabilitación PSS.

b) Los requeridos por el diseño del sistema.

Las características eléctricas que representan las condiciones lógicas para cada mando se indican en Características Particulares. 6.7.5 Bloques de pruebas En el gabinete que contiene las UCE’s se debe contar con un bloque de pruebas para las señales de las salidas de los devanados secundarios de los transformadores de instrumento que utilicen los lazos de control y elementos de medición principales:




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a) Tensión de Retroalimentación de Tensión en Terminales de Generador UCE 1. b) Tensión de Retroalimentación de Tensión en Terminales de Generador UCE 2. c) Corriente de Generador.

Se debe incluir el accesorio para extracción de señales (peineta de pruebas) para cada bloque de prueba. 6.7.6 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 poseer al menos los puertos de comunicación y accesorios que se enumeran a continuación:

a) Un puerto serial RS-232 o USB, para configuración y monitoreo. b) Un puerto “Ethernet” con protocolo TCP/IP. c) Dos convertidores de fibra óptica para puerto “Ethernet” del sistema de excitación.

6.7.7 Interface de comunicación para mandos vía sistema de control distribuido de unidad Las unidades de control de excitación deben contar con mandos y mediciones digitales vía puerto de comunicación. Los mandos, mediciones, tipo de puerto de comunicación y protocolo de datos se indican en Características Particulares. El perfil de protocolo de datos se indica en el Apéndice G. 6.8 Medición e Indicaciones de Estado Operativo 6.8.1 Medición analógica en panel local

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

d) Potencia activa del generador.

e) Potencia reactiva del generador.

6.8.2 Medición en panel IHM a) Tensión en el devanado de campo.

b) Corriente en el devanado de campo.

c) Tensión en terminales de generador.

d) Potencia activa del generador.

e) Potencia reactiva del generador.




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f) Balance entre UCE1 y UCE2.

g) Corriente por puente rectificador.

h) Salidas de limitadores. Los medidores deben poseer al menos una exactitud de 1 % 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, se deben entregar certificados de calibración vigentes de los medidores instalados. La IHM debe operar con base a un monitor con pantalla de cristal líquido o LED a color (no se aceptan mono cromáticas) y debe proveer imágenes nítidas bajo cualquier condición de iluminación, aunque el monitor posea control táctil se debe disponer de un mando por botón para arranque – paro local. 6.8.3 Estados de operación Las UCE’s deben contar como mínimo con las siguientes indicaciones en el panel de control local del sistema de excitación.

a) Indicación de posición del interruptor de campo. b) Indicación de estado operativo del estabilizador potencia (PSS) de la UCE en servicio. c) Indicación canal de regulación en operación de la UCE en servicio. d) Unidad de control de excitación en servicio. e) Alarmas de los sistemas de control (MEL, OEL, V/Hz).

6.8.4 Medición e indicación requerida en la estación de control de unidad y tablero auxiliar de control Se deben suministrar los componentes en la estación de control del generador, que indiquen al menos las siguientes mediciones y estados lógicos:

a) Tensión del devanado de campo. b) Corriente del devanado de campo. c) Balance UCE 1 – UCE 2. d) Indicación del canal de regulación en operación de la UCE en servicio. e) Indicación de la UCE en servicio. f) Estado de PSS (en servicio o fuera de servicio) de la UCE en servicio.

Los elementos de medición deben poseer a menos una exactitud de 1 % 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. 6.9 Fuentes de Alimentación

Deben incluir todos los filtros reguladores, inversores, transformadores, fuentes c.a./c.d. convertidores c.d./c.d. y todos los componentes para la conducción y conmutación a las conexiones de suministro de corriente alterna como de




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corriente directa desde los alimentadores proporcionadas por la red de servicios auxiliares y bancos de baterías de la central para las tensiones indicadas en Características Particulares.

El sistema de excitación debe contar con fuentes de alimentación en módulos independientes y redundantes. Cada una de las fuentes de alimentación del esquema redundante por si sola debe poseer la capacidad de alimentar todo el sistema de excitación de forma continua. Cada una de las fuentes del arreglo redundante debe ser capaz por sí sola de llevar al sistema de excitación desde su estado apagado, a su estado encendido con todas las funciones en estado operativo y mantenerlo en servicio de forma continua. 6.10 Etapa de Potencia

La etapa de potencia del sistema de excitación tiene como función amplificar la señal de control establecida por la Unidad de Control de Excitación en servicio, para proveer la corriente de campo que excita al rotor del generador, en esta etapa se incluyen los elementos de inserción y protecciones de sobretensión, y está conformada al menos por los siguientes componentes.

6.10.1 Interruptor de campo

En proyectos de modernización se debe instalar un interruptor de campo en c.d. o en c.a. de acuerdo al diseño original de la unidad y con características equivalentes a este. En generadores de nuevos proyectos el fabricante tendrá la opción de utilizar un interruptor para el circuito de excitación en el lado de corriente de alterna del convertidor de tiristores, este interruptor deberá tener una capacidad interruptiva suficiente para librar la corriente de corto circuito trifásico a la entrada del puente de tiristores. El disparo del interruptor de campo generado por maniobra o por falla debe tener una coordinación lógica con el estado del interruptor de máquina para evitar la apertura del interruptor de campo con el generador conectado a la red. 6.10.1.1 I nterruptor de campo en c.d. Este interruptor debe estar instalado a la salida de c.d. del convertidor de tiristores y ser del tipo electromecánico. Debe contar con un contacto para inserción del 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 del rotor 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 cuyo mecanismo esté acoplado de forma mecánica al mismo mecanismo que los contactos principales del interruptor de campo. En proyectos de modernización se entregará al fabricante la característica de desexcitación del sistema original y se dejará a su criterio que determine si se usa una resistencia lineal o un varistor en tanto no se incrementen los tiempos de descarga y desexcitación registrados en el sistema original, para las secuencias de paro normal y paro de emergencia. En el caso de proyectos nuevos se aceptará el uso de resistencias de descarga lineales o varistores de acuerdo al criterio del fabricante basado en el diseño del generador. 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, de falla o emergencia sin descarga por inversión de tensión. El interruptor de campo de c.d. debe poseer las siguientes características:




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a) Contactos con cámaras de arqueo para seccionamiento del circuito de campo y un contacto con cámara de arqueo para inserción de la resistencia de descarga, estos tres elementos deben ser accionados desde la misma barra de accionamiento mecánico.

b) Botones de mando para abrir y cerrar localizados en los gabinetes locales del sistema de

excitación así como en la consola de control de unidad, proporcionando señalización local y remota del estado del interruptor, así como un selector de control excluyente local - remoto.

c) Cuando el gabinete que contiene las UCE’s se encuentre en una ubicación remota los botones de

mando descritos en el inciso b) deben instalarse en el gabinete del interruptor de campo, en el gabinete de las UCE’s y en la consola de control de la unidad.

d) Cuatro contactos auxiliares con imagen de interruptor configurables, accionados directamente por

el mecanismo del interruptor de campo entre normalmente abierto y normalmente cerrado, de reserva para uso futuro alambrados a tablilla de control.

e) 8 contactos auxiliares con imagen de interruptor configurables, accionados con un relé auxiliar para

uso futuro alambrados a tablilla de control. f) Montaje en un gabinete con bridas y eslabones para conectar las barras de conexión al banco de

tiristores y la salida hacia las escobillas del devanado de campo del generador.

6.10.1.2 Interruptor de campo en c.a. Este interruptor debe ser del tipo removible, con un mecanismo para introducirlo y extraerlo manualmente de las posiciones de desconectado, conectado y prueba, debe estar equipado con dispositivos desconectadores, autoalineables y autoacoplables y cumplir con las siguientes características. Además de lo que establece la norma CFE VY200-20.

a) Contar con un mecanismo de energía almacenada, del tipo motor eléctrico con su protección por sobre carga que cargue un resorte que almacena la energía para cerrar el mecanismo y al efectuar esta operación, carga el resorte acelerador de la apertura del interruptor.

b) De operación eléctrica (mecanismo de energía almacenada relevadores antibombeo, bobina de

operación, entre otras). La tensión de la operación eléctrica debe ser de 125 V c. d., debiendo operar en forma adecuada con las siguientes tensiones:

Apertura (disparo): entre 70 % y 140 % del V nominal. Cierre: entre 90 % y 130 % del V nominal.

c) Indicador mecánico de posición ABIERTO-CERRADO (0-1).

d) Dispositivo mecánico instalado en el frente del interruptor para el disparo manual, en caso de

emergencia o prueba.

e) Indicador de operaciones.

f) Disparo libre tanto mecánico como eléctrico.

g) Dispositivo de anti-bombeo en el circuito de cierre.

h) Relevadores y bobinas deben ser para operación continua.

i) La operación eléctrica del mecanismo de apertura y cierre debe ser por medio de dispositivos con contactos tipo momentáneo o tipo sostenido.




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j) Mecanismo para cargar el resorte de cierre en forma manual, por medio de una palanca.

k) Block de contactos de desconexión secundaria del circuito de control, tipo receptáculo.

l) Debe tener una capacidad interruptiva suficiente para soportar la corriente de falla disponible en ese

punto, la cual es obtenida del estudio de corto circuito correspondiente. Este interruptor debe estar instalado a la entrada de c.a. del convertidor de tiristores y ser del tipo electromecánico trifásico. Debe ser capaz de seccionar la entrada de potencia de c.a. del convertidor bajo las condiciones más adversas de tensión y corriente que los procesos de excitación y desexcitación produzcan bajo condiciones normales o de falla o emergencia. El interruptor de campo de c.a. debe poseer las siguientes características:

a) Contactos con cámaras de arqueo para seccionamiento del circuito de campo. b) Botones de mando para abrir y cerrar localizados en los gabinetes locales del sistema de

excitación así como en la consola de control de unidad, proporcionando señalización local y remota del estado del interruptor, así como un selector de control excluyente local - remoto.

c) Cuando el gabinete que contiene las UCE’s se encuentre en una ubicación remota los botones de

mando descritos en el inciso b) deben instalarse en el gabinete del interruptor de campo, en el gabinete de las UCE’s y en la consola de control de la unidad.

d) Cuatro contactos auxiliares con imagen de interruptor configurables, accionados directamente por

el mecanismo del interruptor de campo entre normalmente abierto y normalmente cerrado, de reserva para uso futuro alambrados a tablilla de control.

e) 8 contactos auxiliares con imagen de interruptor configurables, accionados con un relé auxiliar para

uso futuro alambrados a tablilla de control. f) Montaje en un gabinete con bridas y eslabones para conectar las barras de conexión al convertidor

de tiristores.

El accionamiento de este interruptor de campo debe estar coordinado con el sistema de descarga de campo durante en paros normales o de emergencia con la secuencia de inversión de tensión de campo y la inserción de una resistencia de descarga a través de un interruptor estático tipo “crow bar”. Cuando se utilice interruptor de campo en c.a. el seccionador estático del “crow bar” debe poseer elementos de conmutación (tiristores) redundantes. 6.10.2 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 los puentes de tiristores bajo el control del regulador de tensión o del regulador de corriente de campo. Para unidades hidráulicas y unidades turbo gas la fuente de alimentación del circuito de excitación inicial debe ser tomada de un banco de baterías, para centrales térmicas de vapor convencional la excitación inicial puede ser tomada de a través de un arreglo rectificador - transformador conectado a un alimentador de servicios de corriente alterna.




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La fuente de alimentación de potencia se debe tomar de un alimentador con la tensión indicada en Características Particulares. Su operación debe ser en forma automática al dar la orden de excitación en los dos modos de operación: automático o manual. 6.10.3 Circuito de descarga El circuito de descarga de campo puede estar construido con base a varistores, resistencias lineales o una combinación de ambas, en proyectos nuevos de acuerdo a las características del generador y en proyectos de modernización los tiempos de descarga deben ser iguales o menores a los tiempos de desexcitación del sistema original. 6.10.4 Supresor de sobretensión El sistema de excitación debe contener un sistema de protección por sobretensión tipo “Crow-Bar" con un elemento de disipación tipo varistor. 6.10.5 Transformadores de excitación El transformador de excitación debe estar conectado de una derivación tomada de terminales del generador síncrono tal como se indica en las figuras 6.1 y 6.2. El dimensionamiento del transformador de excitación debe proporcionar la capacidad para suministrar las tensiones de techo indicadas en Características Particulares, de acuerdo a la resistencia y temperatura del devanado de campo que se especifican en Características Particulares, 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 al valor establecido por la Ec. 3.

)3.1(*15.1 fntTexc IVS = Ec. 3

Cuando el transformador sea 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, NMX-J-284 según corresponda al tipo de transformador. Las características adicionales requeridas para este transformador se enumeran en la tabla 4. Para los casos de modernización de sistemas de excitación en los que el alcance del suministro no contemple el transformador de excitación, las características del transformador de excitación existente se deben indicar en las Características Particulares numeral 14.4.




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TABLA 4- Características del transformador de excitación

SERVICIO INSTALACIÓN INTERIOR INSTALACIÓN EXTERIOR INTEMPERIE

Tipo: Seco Sumergido en aceite Clase de enfriamiento: AA OA Frecuencia: 60 60 Número de fases: 3 3

Tensión primaria nominal

Unidades nuevas De acuerdo al diseño del generador De acuerdo al diseño del generador

Modernización sistema “Brushless” o rotatorio entre otros.

De acuerdo a lo indicado en las Características Particulares (numeral 14.2)

De acuerdo a lo indicado en Características Particulares (numeral 14.2)

Reemplazo de transformador de excitación

De acuerdo a lo indicado en las Características Particulares (párrafo 14.2)

De acuerdo a lo indicado en las Características Particulares (párrafo 14.2)

Sistema de aislamiento

Debe cumplir con lo establecido para los sistemas de 80 °C ó115 °C de elevación de temperatura, conforme a la norma NMX-J-351 y a la referencia [5] del capítulo 13

55 °C o 65 °C de elevación de temperatura conforme a la norma NMX-J-116 y/o NMX-J-284

Límites de elevación de temperatura a plena carga, con tensión y frecuencia nominales sobre una temperatura ambiente máxima de 40 °C

Temperaturas medidas por el método de la resistencia y aprobadas conforme a la norma NMX-J-351 y a la referencia [5] del capítulo 13

Temperaturas medidas por el método de la resistencia y conforme a la norma NMX-J-116 y a la referencia [4] del capítulo 13

Temp. límite

Elevación promedio

temp. devanados

Elev. Punto más

caliente temp.

devanados

Clase de aparato

Elev. de temp. del devanado

por resistencia

Elev. de

temp. del

punto más

caliente

150 °C 80 °C 110 °C

Sumergido en líquido aislante,

elevación de 55 °C

55 °C 65 °C

185 °C 115 °C 145 °C

Sumergido en líquido aislante,

elevación de 65 °C

65 °C 80 °C

Continúa…




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…continuación Clase de aislamiento H A

Protecciones (alarma y disparo) para transformadores con capacidad menor a 1 000 kVA

Sobrepresión Sobre temperatura Sobre temperatura

Sobrecorriente de tiempo inverso lado alta tensión

Sobrecorriente de tiempo inverso lado alta tensión

Sobrecorriente instantánea lado alta tensión

Sobrecorriente instantánea lado alta tensión

Protecciones (alarma y disparo) Para transformadores con capacidad mayor a 1 000 kVA

Sobrepresión Sobre temperatura Sobre temperatura

Diferencial de corriente Diferencial de corrientes Sobrecorriente de tiempo inverso lado alta

tensión Sobrecorriente de tiempo inverso

lado alta tensión

Sobrecorriente instantáneo lado alta tensión Sobrecorriente instantáneo lado alta tensión

6.10.6 Transformadores de instrumento en el transformador de excitación El sistema de excitación debe contar con los transformadores de instrumento requeridos para la implementación de las funciones de protección que se indican en la Tabla 6.10.5.1, para los casos en que el alcance de suministro no contemple el transformador de excitación, el proveedor debe considerar los transformadores de instrumento disponibles en el transformador de excitación existente que se indican en numeral 14.1 a partir de lo cual debe suministrar los transformadores requeridos faltantes según se indica en las tablas 4 y 5. Las terminales del transformador de excitación tanto de alta como de baja tensión se deben suministrar con elementos para conectar los eslabones flexibles de unión con las barras de interconexión de los gabinetes adyacentes.

TABLA 5 - Transformadores de instrumento en el transformador de excitación

SISTEMA

LADO ALTA TENSIÓN

LADO BAJA TENSIÓN

Protección diferencial 3 TC’s clase protección RTC y clase de acuerdo al tipo de protección suministrada

3 TC’s clase protección RTC y clase de acuerdo al tipo de protección suministrada

Protección sobrecorriente 3 TC’s clase protección RTC y clase de acuerdo al tipo de protección suministrada

Medición

2 TC’s clase exactitud 0,2burden. 2 Ω, Isec nominal 5 A, RTC para Isec = 90 % Inom con el sistema suministrando Ifn.

Control Los que el proveedor requiera Los que el proveedor requiera 6.10.7 Convertidor de tiristores Debe estar conformado por dos o más puentes rectificadores trifásicos de onda completa de seis pulsos conectados en paralelo, cada rectificador debe estar conformado por seis ramas de rectificadores controlados de silicio (Tiristores o SCR’s). El convertidor de tiristores debe contener conectados en paralelo, un esquema N+1 donde se disponga un número de puentes rectificadores que permita mantener un puente rectificador apagado y la capacidad de los puentes restantes




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provean sin restricción los valores máximos de tensión y corriente requeridos por la unidad, además debe cumplir con lo siguiente:

a) Los puentes rectificadores en servicio deben ser activados por los generadores y amplificadores de pulsos de las dos unidades de control de excitación.

b) Los puentes rectificadores deben ser capaces de operar en modo rectificador o modo inversor. c) El enfriamiento de puentes rectificadores debe ser a base de aire forzado por ventiladores, cada

puente rectificador debe contar como mínimo con dos ventiladores siendo suficiente un solo ventilador para mantener la temperatura en intervalos permisibles para uso continuo con la unidad en operación normal con máxima carga, así mismo debe contar con circuitos de control, protección y señalización de falla. La disposición del equipo de ventilación debe ser tal que evite la entrada de objetos extraños que puedan dañar al puente rectificador. La alimentación del o los ventiladores debe tomarse para condición normal de un transformador tipo seco, conectado al lado de baja tensión del transformador de excitación o para fines de prueba de la alimentación de fuerza proporcionada desde la red de servicios auxiliares. La operación del o los ventiladores debe ser en forma manual para fines de prueba y automática cuando el generador esté operando. El sistema de enfriamiento de los puentes de tiristores debe ser capaz de mantener la temperatura al menos 10 % debajo de la máxima temperatura de diseño de los tiristores en operación continúa operando el generador a carga nominal.

d) Se debe tener la supervisión de desbalance de corriente en las ramas de los puentes

rectificadores, la cual debe mandar señalización al panel de alarmas local y remoto, el máximo desbalance permisible es de 16 %para falla en un fusible y 2 % en condiciones de operación normal.

e) Se debe disponer de un sistema mecánico de conmutación de polaridad a la salida del convertidor

de tiristores, en caso de que su operación requiera de una herramienta especial esta debe ser incluida en el suministro.

f) El convertidor debe disponer de un sistema operable de forma automática o manual para insertar el

rectificador de reserva y retirar de servicio cualquier otro puente rectificador.

Los generadores de pulsos y los transformadores de sincronía de pulsos deben ser independientes para cada puente rectificador. 6.10.8 Barras y/o buses de potencia de c.a. Las interconexiones del gabinete del transformador de excitación al gabinete que contiene el banco rectificador deben ser con barras y/o buses de potencia con la capacidad de conducción de corriente para cumplir con los requerimientos de disipación de calor y elevaciones de temperatura indicadas en la referencia [2] del capítulo 13 de esta especificación de esta especificación, bajo cualquier condición de operación de la unidad. Las superficies para conexiones deben ser con recubrimiento metálico de protección. En el caso de proyectos de modernización en los que se utilicen las barras y/o buses de potencia de c.a. existentes se deben suministrar los accesorios de conexión necesarios para interconectar los componentes incluidos en el suministro, los dibujos de detalle se deben proporcionar como se indica en Características Particulares. 6.10.9 Barras y/o buses de potencia de c.d. El proveedor debe suministrar los componentes requeridos para adecuar la conexión desde el banco de rectificación al devanado de campo del generador estos componentes deben poseer la capacidad de conducción de corriente para cumplir con los requerimientos de disipación de calor y elevaciones de temperatura indicadas en la referencia [2] del




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capítulo 13 de esta especificación, bajo cualquier condición de operación de la unidad. Las superficies para conexiones deben ser con recubrimiento metálico de protección. Para el caso de centrales termoeléctricas, el bus de fase no segregada para esta interconexión debe ser tipo intemperie e incluir pasa muros (si se requiere), además de cumplir con lo anteriormente indicado. La interconexión entre el gabinete de salida del sistema de excitación y el campo del generador, debe hacerse mediante barras de cobre con envolvente metálica. Se debe suministrar dentro de los gabinetes del sistema de excitación un arreglo para cambio de polaridad con generador fuera de servicio para balancear el desgaste de anillos deslizantes. En caso de que la tecnología del fabricante contemple que la interconexión de la salida del sistema de excitación con el devanado de campo sea por cable de fuerza, este debe contar con el aislamiento adecuado para el nivel de tensión, retardante al fuego y libre de halógeno y una elevación de temperatura en operación continua de 90 °C, de acuerdo a lo establecido en la NRF -024-CFE. En el caso de proyectos de modernización en los que se utilicen las barras y/o buses de potencia de c.d. existentes se deben suministrar los accesorios de conexión necesarios para interconectar los componentes incluidos en el suministro, los dibujos de detalle se deben proporcionar como se indica en Características Particulares. 6.10.10 Resistencias “shunt” para medición de corriente de carga El sistema de excitación debe disponer resistencias “shunt” para medición de corriente de campo como se indica de forma esquemática en las figuras 6.1 y 6.2 cuya ubicación se describen a continuación.

a) Entre la salida del convertidor de tiristores y el interruptor de campo.

b) Entre la conexión a las escobillas del devanado de campo y los elementos de descarga de campo.

6.11 Protecciones del Sistema de Excitación El sistema de excitación debe contar con protecciones que supervisen su accionamiento, 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 y remoto. La operación de todas estas protecciones así como de sus alarmas relacionadas debe estar contemplada en el registrador de eventos del sistema de excitación. 6.11.1 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: 6.11.2 Protección por pérdida de retroalimentación Protege para que en caso de falla en el circuito de retroalimentación, se realice la transferencia correspondiente a la unidad de control de excitación redundante o en caso de estar fallada la unidad de control de excitación redundante se transfiera al canal de regulación de corriente de campo.




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El sistema de excitación debe contar con sistemas de detección de pérdida de retroalimentación de tensión independiente para cada UCE, el sistema debe ser capaz de discriminar entre abatimiento de tensión de retroalimentación por falla externa en la red eléctrica de potencia y por perdida de fusibles de TP’s, no se aceptaran sistemas que operen solamente con base a la magnitud de la tensión de los TP’s. 6.11.3 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. 6.11.4 Protección Volts/Hertz Debe operar con un tiempo de retardo ajustable cuando la tensión del generador rebase la relación, Ec. (4):

)4(.

nom

nom

HzV

FF

UgUg

R =

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. En proyectos de modernización esta función no se debe incluir en el sistema de excitación, si la función de protección V/Hz está contenida en el esquema de protección del generador eléctrico. 6.11.5 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 y mandar transferencia a la unidad de control de excitación redundante, o disparo de unidad en el caso de sistemas con una sola unidad de control de excitación. 6.11.6 Protección del convertidor de tiristores Debe tener protecciones que vigilen y protejan la adecuada operación de éste. Con el generador en línea si se presenta una falla de un puente rectificador, se debe bloquear automáticamente el puente fallado, si los puentes restantes están en condiciones normales estos se deben mantener en operación, en caso de que los puentes restantes en servicio no sean capaces de mantener la carga se debe generar una secuencia de paro. 6.11.7 Protección por sobrecorriente de tiristores

Esta protección evita que existan corrientes excesivas que afecten la operación de los tiristores, debe hacerse a través de fusibles ultra - rápidos instalados en cada tiristor, provistos de contactos para alarmas y señal para el circuito de protección por falla de tiristores. 6.11.8 Protección por sobretemperatura de tiristores El banco rectificador debe contar con sensores de temperatura a la entrada y salida de aire para cada puente de tiristores. Los rectificadores deben contar con mirillas de inspección para medición de temperatura por medios no invasivos en el tiristor más caliente de cada puente.




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6.11.9 Protección por sobretensión en devanado de campo Esta protección debe suprimir cualquier transitorio de sobretensión en los tiristores producido por condiciones internas o externas que induzcan elevaciones de tensión en el devanado de campo, esta protección debe actuar antes de que se rebase la capacidad de los componentes del sistema de excitación. 6.11.10 Protección por falla de pulsos de disparo en los tiristores Esta protección supervisa la continuidad de los pulsos de disparo en las compuertas de los tiristores de forma adecuada. La operación de esta protección debe mandar transferencia a la UCE redundante que dispone de su propio generador de pulsos independiente. 6.11.11 Protección por falla del sistema de enfriamiento del convertidor de tiristores La operación de esta protección debe mandar bloqueo al puente afectado y enviar alarma al panel de control local y a la consola de control de unidad, con base a la capacidad de los puentes rectificadores restantes se deber mandar disparo de la unidad 6.11.12 Protección de falla a tierra del campo del generador El dispositivo de detección de falla a tierra en el devanado de campo debe medir la capacitancia del devanado de campo a tierra, el cual debe funcionar con base a la respuesta de esta capacitancia ante la inyección de una señal generada en un oscilador de onda cuadrada y un detector de distorsión que detecte la variación de la capacitancia asociada con el aislamiento del devanado, producida por falla o deterioro en el aislamiento y/o deterioro del contacto de escobillas. Esta protección debe disponer de dos pasos ajustables entre (0 y 60) kΩ para alarma y disparo, ambos con un retardo ajustable entre 0 y 30 s. 6.11.13 Protección por deterioro en contacto de escobillas Debe detectar deterioro en contacto de las escobillas del circuito de campo y la escobilla de aterrizamiento de la flecha del rotor. 6.11.14 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. 6.11.15 Protección por sobretensiones (“crow bar”) Tiene como función proteger a los puentes rectificadores y al campo del generador de sobretensiones por transitorios asociados con secuencias de desexcitación, descargas, operación asíncrona, maniobras de sincronización defectuosas entre otras. En proyectos de modernización la selección del tipo de elemento de descarga debe ser capaz de obtener al menos los mismos tiempos de descarga del sistema original, para lo cual el fabricante debe realizar mediciones antes de retirar el equipo que se reemplaza. 6.11.16 Protección contra inducción de corrientes en la flecha del turbo-generador Este dispositivo debe limitar a valores seguros la inducción e inyección de corrientes en la flecha del turbo-generador por el sistema de excitación.




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En sistemas de excitación de reemplazo por proyectos de modernización se deben considerar los elementos de filtrado tales como inductancias limitadoras, (Snubbers), necesarios para mantener los niveles de corrientes en la flecha producidos por el convertidor de tiristores en valores iguales o menores al sistema original. En caso de ser necesario el fabricante y la CFE deben realizar de manera conjunta las mediciones necesarias para establecer los valores de referencia de forma previa al desmontaje del sistema original. 6.11.17 Protección por sobrecorriente de campo en vacío 50FNL Esta protección debe operar con dos detectores de nivel ajustable entre el 105 % y el 300 % de la corriente de campo nominal en vació (IfNL ) con un retardo de tiempo ajustable entre 0.1 y 20 s. La condición de generador en vacío debe ser supervisada por la posición de 41 F cerrado y 52 G Abierto. En los sistemas de excitación redundante cada UCE deberá contener la función 50FNL independiente. 6.11.18 Protección por falla en unidad de control de excitación

Esta protección debe detectar falla en los componentes de control del sistema de excitación y operar como permisivo para el inicio de la secuencia de excitación. 6.12 Registrador de Disturbios Debe registrar el comportamiento de las corrientes, tensiones de generador, sistema de excitación, señales de control y transiciones de estado lógico interno y externo del sistema de excitación. En caso de que el equipo se incluya en el alcance de requerimientos del sistema de excitación descrito en Características Particulares, debe cumplir como mínimo con las características técnicas del registrador de disturbios y el índice de señales por canal de registro que se indica en el Apéndice C características del registrador de disturbios. Durante la puesta en servicio el registrador debe estar en servicio, completamente instalado y configurado antes de realizar la primera prueba de excitación del generador. 6.13 Receptor GPS El receptor GPS debe proveer de una señal de referencia de tiempo en código IRIG-B al registrador de transitorios. Este componente debe ser incluido en el sistema de excitación de acuerdo a lo indicado en Características Particulares, debe contar con las siguientes características: En los casos en que éste componente sea incluido en el sistema de excitación es condición indispensable que al momento de realizar la primera prueba de excitación del generador se encuentre en completamente instalado, configurado y en servicio. 6.14 Equipo Portátil para Configuración, Diagnóstico, Mantenimiento, Pruebas del Sistema de

Excitación, Extracción y Análisis de Registros de Transitorios

Este equipo debe tener las aplicaciones de software necesarias para cubrir todas las funciones disponibles en el sistema de excitación, registrador de transitorios y receptor GPS 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.




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c) Rutinas de mantenimiento. d) Pruebas del sistema de excitación. e) Extracción y análisis de registros de transitorios. f) Función de exportación de registros y reportes a formato COMTRADE, hoja de cálculo y editor de

texto, todas las aplicaciones de software utilizadas por el sistema. 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. Las licencias de software entregadas deben poseer una vigencia permanente sin caducidad. Este software debe ser completamente compatible con el equipo portátil a suministrar. 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 en Características Particulares. 6.15 Gabinetes Los gabinetes del sistema de excitación deben ser: autosoportado, rígidos, diseñado para instalación interior. Los gabinetes que contienen las UCE, deben ser Tipo NEMA 12K, y de acuerdo a lo indicado en Características Particulares. En caso de que el equipo no se encuentre en un cuarto con temperatura y humedad controladas, se requieren acondicionadores de aire en la puerta frontal, laterales o en el techo del gabinete con capacidad suficiente para mantener la temperatura y humedad controlada de acuerdo a la ubicación de la instalación y las características del equipo electrónico contenido. Los Gabinetes para las etapas de potencia deben ser Tipo NEMA 1. Cada sección o panel debe contar puerta para acceso frontal y puerta para acceso posterior, entradas para los cables de control y potencia por la parte inferior y superior, una base hecha de hierro canal para su montaje. Los gabinetes deben poseer separación metálica completa entre los componentes de control y potencia. Para el caso de modernización de sistemas de excitación las dimensiones máximas requeridas se indican en Características Particulares. Los gabinetes deben interconectarse 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, D8500-02 y D8500-03, adicionalmente, todas las bases, correderas tornillos, soportes, arandelas y demás accesorios metálicos deben ser galvanizados 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.




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b) De la capacidad adecuada. c) Protegidas con rejillas metálicas. 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. 6.16 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. 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 y en las especificaciones CFE E0000-25 y 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. 6.17 Terminales y Terminaciones de Cables de Alimentadores Auxiliares Las tablillas deben tener terminales para tornillos del número 8 ó 10 y con barreras entre terminales. No deben utilizarse zapatas de presión, grapa o abiertas. Las terminales de los cables en las tablillas deben ser con zapatas de ojo con casquillo aislado. 6.18 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 6. Para las alimentaciones auxiliares de 480 V c.a. 220 V c.a. 127 V c.a. 125 V c.d. y 250 V c.d. se deben considerar las siguientes tensiones de utilización:




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TABLA 6- Tensiones de utilización

Tensión nominal Tensión mínima Tensión máxima

Variación de frecuencia

480 [V c.a.] 424 [V c.a.] 508 [V c.a.] ± 5 % 220 [V c.a.] 180 [V c.a.] 260 [V c.a.] ± 5 % 127 [V c.a.] 96 [V c.a.] 140 [V c.a.] ± 5 % 125 [V c.d.] 100 [V c.d.] 150 [V c.d.] - 250 [V c.d.] 200 [V c.d.] 320 [V c.d.] -

6.19 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 ambientes salinos, 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 debe utilizarse 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. 6.20 Partes de Repuesto Las partes de repuesto que se deben incluir en el suministro sistema de excitación son las siguientes:

a) Un interruptor del campo del excitador (c.a o c.d de acuerdo a diseño).

b) Módulo rectificador trifásico de tiristores para convertidor de potencia del excitador.

c) Unidad de control de excitación completa (controlador, interface hombre máquina, módulos de entrada y salida, generador y amplificador de pulsos, rack de ensamblaje y acoplamiento de módulos juego de tiristores para un puente rectificador completo.

d) Módulo de fuentes de alimentación.

e) Tres fusibles para tiristores.

f) Un ventilador de enfriamiento para tiristores.

En caso de requerir partes de repuesto adicionales estas deben ser indicadas en Características Particulares. 6.21 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. 6.22 Capacitación De acuerdo a lo indicado en Características Particulares, se debe incluir como parte del suministro el servicio de capacitación.




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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) Operación del software de configuración y diagnóstico de los registradores de transitorios y fallas. c) Arquitectura y componentes de hardware en el sistema de excitación. d) Cálculo de ajustes y configuración de funciones de regulación, compensación, limitación protección

y lógica, operación y mantenimiento del sistema de excitación. e) La duración del proceso de capacitación debe ser al menos de 80 horas, en sitio, para un máximo

de 15 personas, impartiéndose el aspecto teórico previo a los trabajos de montaje, y un curso teórico practico 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. 6.23 Garantías En caso de que no se indique en la convocatoria de licitación o contrato, 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 los primeros dos años de operación o tres años a partir de la entrega de los equipos.

6.24 Refaccionamiento

El fabricante o proveedor debe demostrar su capacidad de producción y suministro de refaccionamiento durante un periodo de 10 años a partir de la fecha de entrega de los equipos.

7 CONDICIONES DE OPERACIÓN 7.1 Condiciones Ambientales El equipo electrónico dentro de los gabinetes y tableros debe ser capaz de operar a una temperatura entre –10 °C y 55 ºC y humedad relativa hasta el 95 % sin condensación y con las resistencias calefactoras fuera de servicio. 7.2 Altitud de Operación Se indica en las Características Particulares.




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7.3 Diseño por Sismo El sistema debe estar diseñado para tolerar el efecto por sismo de acuerdo a la ubicación de la instalación indicada en Características Particulares. 7.4 Nivel de Ruido El máximo nivel de ruido permitido que puede emitir el equipo es 75 dB a una distancia de un metro del gabinete de las etapas de potencia del sistema de excitación. 7.5 Compatibilidad Electromagnética Todos los módulos electrónicos del sistema de excitación deben poseer inmunidad a la influencia de campos electromagnéticos radiados, descargas electrostáticas, transitorios rápidos, onda oscilatoria y microinterrupciones, de acuerdo a las pruebas tecnológicas indicadas en el numeral 10.1.1. 8 CONDICIONES DE DESARROLLO SUSTENTABLE No aplica. 9 CONDICIONES DE SEGURIDAD INDUSTRIAL Para cualquier actividad dentro de las instalaciones de CFE el proveedor debe coordinarse 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 CFE designe, tiene 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 licitación. Si los bienes inspeccionados o probados no se ajustan a las especificaciones indicadas en la convocatoria de licitación, la CFE los rechazará y el proveedor debe, sin cargo para este organismo, remplazarlos o modificarlos para cumplir con esta especificación. Las UCE’s deben estar construidas con base a tecnología digital microprocesada, sobre controladores dedicados. La UCE, los generadores de pulsos y amplificadores de pulsos deben ser manufacturados con la misma tecnología de integración de componentes y bajo los mismos estándares de control de calidad aplicados en el controlador de los lazos de regulación y secuenciador de arranque-paro. No se aceptarán ensambles modulares conteniendo de forma interna las funciones de las unidades de control de excitación UCE, generadores de pulsos y amplificadores que no estén manufacturados con la misma tecnología de integración de componentes y bajo los mismos estándares de control de calidad. 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 100 días naturales en su versión en idioma original y traducción al español. Este procedimiento debe presentarse en forma de lista para verificación, y debe utilizarse en toda la prueba. Cada caso debe incluir lo siguiente:

a) Estado del sistema antes de prueba.




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b) Acción que debe efectuarse, y criterios de aceptación. c) Resultados obtenidos, operación del sistema y estado final. d) Calificación de aprobación o rechazo.

10.1 Pruebas Prototipo La evaluación del sistema de excitación, se realiza con dos grupos de pruebas; denominados tecnológicas y funcionales respectivamente, con las normas indicadas y cuando menos con los niveles de severidad mencionados. 10.1.1 Pruebas tecnológicas

El proveedor debe cumplir con las pruebas tecnológicas indicadas a continuación:

TABLA 7- Pruebas Tecnológicas

No. Prueba Nivel de severidad Método de prueba

1 Frío -10 °C 16 h NMX-J-648/2-1-ANCE

2

Calor seco

55 °C 16 h NMX-J-648/2-2-ANCE

3

Temperatura y humedad

-5 °C a +55 °C con 95 % HR IEC 60068-2-30

4 Vibración 0.5 g @ 10 Hz < F< 150 Hz, 10 ciclos/eje NMX-J-648/2-6-ANCE

5 Onda oscilatoria amortiguada repetitiva

Nivel 3 1 MHz ± 10 % Modo común: 2 kV Modo diferencial: 1 kV Tiempo de elevación: 75 ns Duración de la prueba: 2 s

NMX-J-550/4-12-ANCE

6 Transitorios rápidos

Nivel 3 ± 2 kV 100 kHz Onda: 5/50 ns Ráfaga: 15/300 ms A terminales de alimentación del equipo

NMX-J-550/4-4-ANCE

7 Inmunidad a campos electromagnéticos radiados

Nivel 3 10 V/m; 80 MHz a 1 000 MHz AM 80 %, 1 kHz

NMX-J-550/4-3-ANCE

8 Abatimiento de tensión

Clase 3 Abatimiento 0 % / ½ ciclo 0 % / 1 ciclo 40 % / 12 ciclos 70 % / 30 ciclos 80 % / 300 ciclos

NMX-J-550/4-11-ANCE

Continúa…




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…continuación

9 Descargas electrostáticas

Nivel 3 ± 6 kV contacto (≥ 50 descargas) ± 8 kV aire (≥ 10 descargas)

NMX-J-550/4-2-ANCE

10 Tensión de impulso

5 kV (valor cresta) 1.2/50 µs tres impulsos positivos y tres impulsos negativos

Véase Apéndice C

11

Índices

estadísticos de confiabilidad

MTBF, MTTR, MTBR

_________________

Especificaciones del fabricante

12 Manual Técnico NRF-002-CFE 10.1.2 Pruebas funcionales y paramétricas de prototipo EL sistema de excitación debe aprobar las pruebas de condiciones extremas de temperatura y humedad de acuerdo a la norma NMX-J-501-ANCE. El sistema de excitación debe aprobar las pruebas funcionales y evaluación paramétrica de al menos las siguientes funciones:

a) Referencia del canal automático (90-D).

b) Referencia del canal manual (70-D).

c) Compensador de reactivos.

d) Limitador de mínima excitación.

e) Limitador de máxima corriente de campo.

f) Limitador de Volts/Hertz.

g) Seguidores automáticos.

h) Lógica de transferencia entre las unidades de control de excitación.

i) Respuesta transitoria (escalones del 5 % y 10 % al 95 % y 90 % de la tensión nominal) PSS. Las pruebas funcionales se realizarán con el sistema de excitación prototipo presentado por el fabricante y un simulador de generador síncrono proveído por la CFE. 10.2 Pruebas de Rutina Son las pruebas que el proveedor realiza al 100 % del lote a suministrar, es requisito evidenciar estas pruebas documentalmente, con objeto de entregarlas a quien realice las pruebas de aceptación en fábrica.




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10.2.1 Pruebas de aceptación en fábrica

Para el cumplimiento con fines de aceptación de un contrato debe realizarse la evaluación funcional y de parámetros como mínimo de acuerdo al listado establecido en el Apéndice D, en presencia de personal de la CFE - LAPEM o persona física o moral que la misma designe.

Se debe efectuar la simulación para verificar el funcionamiento de las funciones de regulación, compensación, limitación y protección así como el control lógico Invariablemente, se debe realizar:

a) Pruebas al puente rectificador:

b) De tensión a baja carga.

- de corriente máxima (a baja tensión). c) Medición de los pulsos de disparo a los tiristores.

d) Comprobación de todos los circuitos de alarma y disparo por protecciones. e) Prueba de aislamiento del cableado (High-pot) con los tiristores (SCR’s) en corto circuito para no

dañarlos (solo se realiza en fábrica).

Debido a que en fábrica no se puede evidenciar el cumplimiento funcional del sistema bajo las condiciones reales en que operará en el sitio de instalación, se otorga una aceptación condicionada al cumplimiento de las pruebas con el sistema instalado en su destino final. El alcance de la aceptación condicionada es solamente para realizar la liberación del embarque por parte del proveedor. El informe de las pruebas se debe incluir en el embarque del equipo para su entrega al almacén de la CFE. 10.3 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. Las pruebas de campo se clasifican en 2 ramas, que son: 10.3.1 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 la CFE, para ello debe entregar 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. 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.




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10.3.2 Pruebas de comportamiento Las pruebas de comportamiento del sistema de excitación deben ser realizadas por el proveedor bajo la supervisión de personal de CFE – LAPEM, con base al procedimiento de pruebas Normalizado por la CFE, el proveedor es quien debe realizar todas las operaciones requeridas en el sistema de excitación. La evaluación de las pruebas tiene como finalidad verificar que el sistema de excitación cumpla con los índices establecidos en el procedimiento de prueba mencionado. En caso contrario el proveedor debe llevar a cabo las acciones necesarias y repetir las pruebas hasta que se cumpla con dichos índices. De forma previa a la ejecución de las pruebas de comportamiento el fabricante dispondrá de un periodo máximo de 5 días para realizar la configuración y ajustes del sistema de excitación bajo condiciones de operación en vacío y con carga bajo un programa previamente acordado entre la CFE y el proveedor. Una vez concluido los procesos de configuración y ajustes por parte del fabricante se iniciara la ejecución de las pruebas de comportamiento bajo supervisión de CFE, durante las cuales no se debe intervenir la configuración ni los ajustes del sistema de excitación. En caso de que el sistema no cumpla con los índices de aceptación establecidos, el proveedor debe realizar las correcciones necesarias y se repetirá todo el protocolo de pruebas, los costos de la extensión del periodo de pruebas son imputables al proveedor. Basándose en los resultados de las pruebas de campo (puesta en servicio y comportamiento), la CFE-LAPEM debe emitir el documento de certificación de cumplimiento de los índices de aceptación para las pruebas de comportamiento del sistema de excitación. El procedimiento de pruebas de comportamiento se entregará al fabricante a petición del mismo bajo un acuerdo de confidencialidad durante el procedimiento de licitación. 11 MARCADO El sistema de excitación debe contar con una placa de datos metálica de acero inoxidable 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.




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13 BIBLIOGRAFÍA

[1] IEEE 421.5-2005 Cap 8 Recommended Practicefor Excitatión System Models for

Power System Stability Studies. [2] ANSI C37.23-1987 Guide for Metal-Enclosed Bus and Calculating Losses in Isolated-

Phase Bus. [3] Kundur P. Power System Stability and Control 2006.

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

Apparatus. [5] ANSI C57.12.00-2000 Standard General Requirements for Liquid – Immersed Distribution,

Power, and Regulating Transformers. [6] 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.

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

when Supplying Nonsinusoidal Load Currents. [8] ANSI C84.1-1989 Electric Power Systems and Equipment–Voltage Ratings

(60 Hertz). [9] IEEE C37.20-1987 Metal-Enclosed Power Switchgear. [10] IEEE C-37.90.1-1989 Standard Surge Withstand Capability (SWC) Test for Protective

Relays and Relay Systems.

[11] IEEE C-37.90.2-1998 Standard for Withstand Capability of Relay Systems to Radiated Electromagnetic Interference from Transceivers.

[12] IEEE 421.1-1986 Standard Definitions for Excitations Systems for Synchronous Machines.

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

Performance of Excitation Control Systems. [14] IEEE 802.2-1994 Logical Link Control. [15] IEEE 802.3-1996 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection<(CSMA/CD)

Access Method and Physical Layer. [16] IEEE 802.4-1990 Token - Passing Bus Access Method and Physical Layer

Specifications. [17] SS 436-15-03-1986 Electronic Equipment for Industry and Trade Immunity to

Conducted Electromagnetic Interference Enviromental Classification and Test.

[18] Ley Federal sobre Metrología y Normalización. [19] Reglamento a la Ley Federal sobre Metrología y Normalización.




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[20] Ley de Adquisiciones, Arrendamientos y Servicios del Sector Público. [21] Reglamento de la Ley de Adquisiciones y Servicios del Sector Público. 14 CARACTERÍSTICAS PARTICULARES

Las Características Particulares a que se refiere la presente especificación se indican en la siguiente tabla el cual contiene.

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.

e) Los parámetros del generador.

f) Los parámetros del transformador de excitación existente.

g) Los parámetros de los transformadores de instrumento existentes.

h) Características del punto de instalación.

i) Información adicional.




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14.1 Alcance de Requerimientos del Sistema de Excitación

Aspectos generales

Tipo de esquema Redundante No redundante

UCE 1 UCE 2

Tensiones de techo Techo positivo [pu] Techo negativo [pu]

Ubicación de gabinetes con las unidades de control de excitación (local unidas a los gabinetes de potencia o remota)

local Remoto

Tipo de limitador Volt / Hz 1paso 2pasos 3 pasos

Tipo de limitador de mínima excitación Angulo Interno P-Q Q(P)

Componentes Principales Incluir No incluir Transformador de excitación Protección contra corrientes inducidas en la flecha del generador

Registrador de Transitorios Caseta para acondicionamiento de aire Receptor GPS, antena, cables de conexión decodificador IRIG-B

Transformador de excitación inicial Circuito de excitación inicial Circuito de descarga Resistencia “Shunt” 1 Resistencia “Shunt” 2 Sistema contra incendio Equipo portátil de diagnóstico Interfaces de comunicación Panel de medición e indicación local Protocolo de comunicación para enlace al control de unidad Medición e indicación remota en Sala de Control Unidad de acondicionamiento de aire en puerta de tablero de control

Supervisión, montaje y pruebas de puesta en servicio Capacitación Herramientas especiales Velocidad mínima procesador principal Capacidad y tipo de disco duro Memoria RAM Tipo de unidad de disco óptico de alta capacidad 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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Sistema de sincronía de tiempo

Tipo de receptor GPS y decodificación IRIG-B existente Tipo de puerto IRIG-B en el registrador de transitorios Distancia entre el punto de instalación de antena receptora y el receptor GPS en el sistema de excitación [m]

Número salidas adicionales para equipos que requerirán la señal de referencia de tiempo

No. Uso Tipo de salida 1 2 3 4

Tensión de alimentación auxiliar 120 V c.a. / 125 V c. d.

Actividades de puesta en servicio Incluir No incluir

Demolición de muro y retiro de escombro Desmontaje de equipos y retiro de gabinetes Montaje de equipos Supervisión de alambrado de sistema de excitación Pruebas de puesta en servicio Pruebas de respuesta de acuerdo a procedimiento normalizado de la CFE

Partes de Repuesto Adicionales 14.2 Características Particulares para la Instalación

Características del punto de instalación

Tipo de central

Hidroeléctrica Turbogas Geotermoeléctrica Vapor Convencional

Ubicación punto de instalación Latitud Norte Longitud Este

Altura de operación [m s.n.m.]

Espacio disponible para la Instalación del sistema de excitación Largo [m] Ancho [m] Alto [m]

Espacio disponible para la instalación del transformador de excitación en el interior de la casa de máquinas

Largo [m] Ancho [m] Alto [m]

Punto de conexión del transformador de excitación




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Tensiones disponibles para el sistema de excitación Subsistema Tensión [V c.a.] o [V c.d.] Capacidad disponible [ VA ] –[Ah] 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 Unidades de acondicionamiento de aire

Características de entradas - salidas analógicas Límite menor

Límite mayor Valor máximo de carga

Entrada señal analógica para prueba de escalón Entrada analógicas para PSS futuro Salida analógica Potencia Activa Salida analógica Potencia Reactiva Salida Analógica Tensión en Terminales de Generador Salida Analógica Corriente de Estator de Generador Salida Analógica Tensión de Campo Salida Analógica Corriente de Campo Salida Analógica Tensión de Control Canal Automático Salida Analógica Tensión de Control Canal Manual Salida Analógica Entrada PSS Salida Analógica Salida PSS Salida Analógica Corriente por Rectificador 3 Convertidor

Salida Analógica Corriente por Rectificador 1 Convertidor



Características de entradas – salidas digitales Tensión para mando de habilitación a entradas de estado digital a UCE Contacto seco /125 V c.d.

Tensión para mando de deshabilitación a entradas de estado digital a UCE Contacto seco /125 V c.d

Tensión condición lógica “1” entradas digitales a registrador de transitorios 125 V c.d.

Tensión condición lógica “1” entradas digitales a registrador de transitorios 125 V c.d.

Tensión de operación de contactos de salida 125 V c.d. Tensión de neutro del generador tomada del 64G Relación de Transformación TC de protección de neutro lado alta tensión transformador principal de generador




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Conexión de componentes de potencia

Dibujos de detalle del bus de corriente directa del circuito de campo (anexar) Se Anexa

Dibujos de detalle del bus de corriente alterna secundario de transformador de excitación (anexar) Se Anexa

14.3 Características del Grupo Generador – Transformador de Excitación 14.4 Datos de 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 [kV] 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]

Impedancias y constantes de tiempo

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) Se anexa Curva de saturación del generador (anexar) Se anexa Curva de corto circuito del generador (anexar) Se anexa Curvas V del generador (anexar) Se anexa




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Rotor

Vfa plena carga correspondiente a Iccn y Rf [V c.d.] Ifa plena carga [A c.d.] Vf en vacío en el núcleo [V c.d.] Ifen vacío en el núcleo [A c.d.] Rf [Ω] Temperatura correspondiente a Rf [°] Temperatura del rotor en vacío Temperatura del rotor a plena carga

14.5 Transformadores de Instrumento del Generador

Transformadores de potencial

Jueg

o 1

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

Jueg

o 2

Tipo de arreglo de TP’s Tensión nominal primaria [V] Tensión nominal secundaria [V] Clase de aislamiento [kV] Clase y exactitud 0.2 WXYZ Capacidad [VA] 1 750 VA Burden[VA] WXYZ

Transformadores de corriente

TC (No. Juego) 1 2 3 4 5 6

Posición Lado Neutro

Lado Neutro

Lado Neutro Lado Fase Lado Fase Int. Gen

Relación de transformación Clase de aislamiento [kV] Clase y exactitud Prot. Prot. Prot. Prot. 0.2 B 2.0 Prot. Capacidad [VA] Burden [VA] Uso Actual 87 GT Prot Gen 87 G RAT Med 87 G

14.6 Transformador de Excitación Para proyectos de modernización en caso de mantener el transformador original, esta información se suministra para propósitos de diseño del sistema nuevo.




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Parámetros del transformador de excitación

Tensión nominal primario (entre fases) [V] Tensión nominal secundario (entre fases) [V] Impedancia % Capacidad nominal [kVA] Conexión en alta tensión [V] Conexión en baja tensión [V] Tipo de aislamiento Clase de aislamiento Nivel básico de impulso Transformadores de instrumento de corriente Cantidad RTC Clase

Alta tensión Fase a Fase b Fase c

Baja tensión Fase a Fase b Fase c




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APÉNDICE A (Informativo)

INFORMACIÓN REQUERIDA

Propuesta Técnica La CFE suministra en el numeral 14.3 (Características Particulares) las características del grupo generador – transformador de excitación, información en la que el licitante debe basarse para determinar el diseño y dimensionamiento del sistema a proponer. La propuesta técnica debe formularse 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 A1.

TABLA A1 – 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 Información técnica requerida técnico

La propuesta que no contenga todos los documentos listados en la tabla anterior se considera como propuesta técnica incompleta. Información Requerida Después de la Asignación del Contrato




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El proveedor debe suministrar la información indicada en la tabla A2, cumpliendo con los contenidos y periodos de entrega.

TABLA A2 – 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 60 días naturales AE Dibujos dimensionales con cortes, plantas y detalles de todo el equipo actualizados 60 días naturales AE Diagramas de alambrado de controles eléctricos y electrónicos actualizados 60 días naturales AE Manuales de montaje, operación, mantenimiento y diagnóstico de fallas actualizado 60 días naturales AE Función 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 AE Relación 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 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. e) Procedimientos de operación. f) Procedimiento de mantenimiento.

g) Procedimiento de solución de fallas. h) Dibujos de distribución de equipos. i) Esquemáticos del sistema.




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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 diferencias entre la documentación descriptiva y los equipos suministrados. Se debe contar con la autorización por parte del fabricante para que la información sea de uso libre e institucional dentro de la CFE y en caso de ser necesario el proveedor puede establecer convenios de confidencialidad con la CFE.

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.




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APÉNDICE B (Informativo)

FORMATO DE INFORMACIÓN TÉCNICA DE LOS EQUIPOS PROPUESTOS POR EL FABRICANTE

La información técnica requerida debe ser presentada como parte de la propuesta técnica, es indispensable que para cada respuesta de este requerimiento 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, la información técnica que no cumpla con lo anterior debe ser considerada como incompleta. La información técnica requerida debe ser entregada impresa en papel y en disco magnético con formato de hoja de cálculo electrónica.

TABLA B1 - 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. aislamiento entre puentes de rectificadores y tierra 1 min 60 Hz [kV]

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

Normas de cumplimiento de pruebas tecnológicas que cumple el sistema de excitación

Unidades de control de excitación

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

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 Dimensiones totales del sistema de excitación completo sin caseta de acondicionamiento de aire

Dimensiones de la caseta de multipanel, aluminio y ventanas de cristal con acondicionamiento de aire

Cantidad de unidades de acondicionamiento de aire Capacidad de cada unidad de acondicionamiento de aire Tensión y consumo de potencia de cada unidad de acondicionamiento de aire

Continúa…




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…continuación Intervalo de temperatura dentro de la caseta de acondicionamiento de aire con el sistema de excitación a carga nominal

Intervalo de humedad relativa dentro de la caseta de acondicionamiento de aire con el sistema de excitación a carga nominal

TABLA B2 - Características del Sistema de Excitación



Tipo de configuración ( Simple o redundante ) Tensión nominal [V c.d.] Corriente nominal [A c.d.] Potencia nominal [kW] Potencia máxima en operación continua [kW] Máxima corriente de campo en operación continúa [A c.d.] Potencia máxima en operación transitoria [kW] Máxima corriente de campo en operación transitoria [A c.d.] Intervalo de tiempo que puede mantener la potencia máxima en condición transitoria

Razón de respuesta del sistema Tensión de techo positivo [ pu de tensión de campo ] Tensión de techo negativo [ pu de tensión de campo ] Intervalo de tiempo máximo que puede permanecer en el nivel del techo de máxima excitación [ s ]

La tecnología ofrecida ha sido probada en otras centrales por un tiempo no menor de un año (En caso de contestar SI anexar lista)

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.

Dispone el PSS con mando manual para deshabilitación desde la consola de control.

Dispone el PSS con entrada de deshabilitación desde el control de turbina

El sistema de excitación cumple con los índices de respuesta indicados en el inciso 6.1.3

Tiene seguidor automático para ambos canales y entre ambas unidades de control de excitación.

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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TABLA B3 - Unidades 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 - Seguidor sistema en servicio – sistema redundante - 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 - Sincronía de tiempo vía puerto IRIG-B - Lógica de disparos configurable - Configuración completa de parámetros

Unidades de control de excitación contenidas en el sistema de excitación

Las funciones de regulación de tensión en terminales de generador y la función de corriente de campo son independientes

La lógica de transferencia entre las unidades 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 unidades de control de excitación están 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

Tipo de puerto para sincronía de tiempo Cada unidad de control de excitación dispone de entradas independientes para retroalimentación de tensión en terminales de generador

Cada unidad de control de excitación dispone de entradas independientes para retroalimentación de corriente de campo

Cada unidad posee un PSS Independiente con sensor primario independiente

La función PSS está contenida dentro de las UCE´s o en módulos externos

Tipo de entrada a los estabilizadores de sistema de potencia PSS Cada UCE posee un generador y amplificador de pulsos independiente

Para las secuencias de paro normal se controla en banco rectificador como inversor

Continúa…




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…continuación Las UCE´s disponen de entradas analógicas para prueba de escalón y futura instalación de PSS como se indica en el inciso 6.1.18

Las UCE´s disponen de salidas analógicas como se indica en en el inciso 6.1.20

Las UCE´s disponen de salidas de estado lógico como se indica en el inciso 6.1.20

Disponen las UCE´s de fuentes de alimentación independientes Disponen los generadores y amplificadores de pulsos de fuentes de alimentación independientes

Dispone de bloque de conexión con puntos de medición en pruebas de puesta en servicio y mantenimiento

Disponen las UCE’s de los puertos de comunicación Marca tipo y modelo, plataforma de proceso (hardware) de controladores de unidades de control de excitación

Marca, tipo y modelo (hardware) de generadores de pulso Marca, tipo y modelo (hardware) de amplificadores de pulsos

TABLA B4 - Puente de tiristores



Número de puentes en paralelo Número de tiristores en cada rama del puente El banco de tiristores posee una configuración tipo “N+1” en el que la falla de un puente permita al banco continuar en operación con capacidad máxima y sin interrupción

Capacidad máxima permanente con un puente fuera de servicio [A ]

Temperatura del aire de salida operando el banco a 1 pu de corriente de campo [ º C ]

Capacidad de sobrecarga durante 10 s con todos los puentes rectificadores en servicio [ A ]

Sobrecarga instantánea durante 10 s con un puente rectificador fuera de servicio [A]

Número de ventiladores para enfriamiento de los tiristores por banco rectificador

Capacidad para seguir operando normalmente con un ventilador fuera de servicio

Máxima asimetría permitida en los diferentes puentes en paralelo Dispone el sistema de excitación de un limitador de ángulo de disparo

Intervalo de limitación del ángulo en funcionamiento como rectificador [°C]

Intervalo de limitación del ángulo en funcionamiento como inversor [°C]

Cada puente cuenta con su propia etapa amplificadora de pulsos Son intercambiables los puentes y los tiristores El sistema de enfriamiento es independiente para cada puente

Continúa…




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…continuación Elevación máxima de temperatura en los tiristores para el funcionamiento a carga máxima después de 10 minutos con todos los ventiladores [°C]

Los ventiladores de los puentes rectificadores disponen de un arreglo para conmutación a una fuente externa de alimentación

Elevación máxima de temperatura en los tiristores para el funcionamiento a carga máxima después de 10 minutos con un ventilador fuera [°C]

Total de pérdidas en el puente de tiristores en kW a 1 pu de corriente de campo [kW]

TABLA B5 - Transformador de excitación



Tipo (en aceite o 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] Protección por sobre temperatura Protección por sobrepresión Fusibles en el lado del primario Clase de aislamiento Tipo de aislamiento Nivel básico de aislamiento al impulso por rayo Pérdidas garantizadas: En el núcleo kW En el cobre de los devanados kW Totales: kW Valor garantizado corriente de excitación A c.a. Se suministran los transformadores de corriente requeridos para el transformador de excitación según se indica en la Tabla 5

Se suministran los sistemas de protección para el transformador de excitación según se indica en la Tabla 4

TABLA B6 - Sistema de excitación forzada



Fuente de tensión auxiliar ( c.a. o c.d.) Tensión en las baterías [V c.d.] Tensión de corriente alterna [ V c.a.] Corriente durante la excitación forzada [A] Tensión alcanzada por el generador [kV] Tiempo de desconexión en el caso de falla [s] Tensión alcanzada en el sistema de excitación [V]




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TABLA B7 - Interruptor de campo

Concepto Respuesta Folio de página para localización

del dato en documentación técnica

Tipo de interruptor de campo (c.a. o c.d.)

Corriente nominal (A) Tensión nominal (V) Tensión máxima de interrupción (V) Corriente máxima de conducción (A) Tiempo de interrupción (ms) Posee una resistencia de descarga no lineal tipo varistor

Tensión de control (V) Tipo de mecanismo de operación Número de polos para seccionamiento del circuito del campo

Número de contactos por polo para seccionamiento del campo

Número de contactos para inserción de resistencia de descarga

El accionamiento de los contactos de seccionamiento del circuito de campo e inserción de la resistencia de descarga opera con una barra de accionamiento o de mando común

Máxima capacidad de interrupción sobre corto circuito (VA)

Número de operaciones a corriente máxima permisibles para aplicación de revisión de mantenimiento

TABLA B8 - 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 puente rectificador Sobrecorriente en devanado de campo Sobretensión en devanado de campo Sobretemperatura en bancos de tiristores Corto circuito en transformador de excitación Desbalance entre puentes Pérdida de pulsos de disparo a la llegada de las compuertas de disparo de tiristores

Sobreexcitación volts/Hertz Falla del sistema de enfriamiento

Continúa…




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…continuación Tiempo largo de excitación forzada Inducción de tensiones en flecha del turbogenerador Protección de sobretensiones “Crow-Bar” Tipo de protección contra falla a tierra del rotor del generador Tipo de detector de contacto de escobillas defectuoso

TABLA B9 - Registrador de transitorios



Número de entradas analógicas Número de entradas digitales Las entradas analógicas son optoacopladas Las entradas digitales son optoacopladas Intervalos de entrada para las entradas analógicas Intervalos de entrada para las entradas digitales Cada canal analógico posee procesos de captura y conversión analógica – digital con circuitos independientes

Velocidad de muestreo Máxima capacidad de almacenamiento de registro de transitorios con máxima velocidad de muestreo (s)

Dispone de capacidad de registro simultáneo de disturbios largos con registro de valores promedio y eficaces

Intervalo de velocidades de muestreo para registro de disturbios largos

Máxima capacidad de almacenamiento de registro de disturbios largos con máxima velocidad de muestreo (s)

Resolución de los convertidores analógicos – digitales Tiempo mínimo – máximo de preevento Tipos de arranque de registro para entradas digitales Tipos de arranque de registro para entradas analógicas Capacidad de almacenamiento dinámico Capacidad de almacenamiento masivo en disco duro Tipo de entrada para sincronía de tiempo Dispone de los puertos de comunicación indicados en el numeral 6.7.1

TABLA B10 - Receptor GPS



Tipo de antena receptora Ganancia de antena receptora Distancia de conexión entre antena y módulo de conexión Tipo y longitud de cable suministrado Número de salidas moduladas Número de salidas demoduladas Dimensiones y tipo de montaje Alimentación auxiliar Software de configuración




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TABLA B11 - 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 las UCE’s.

Designación comercial del software para configuración y diagnóstico del receptor GPS.

Designación comercial del software para configuración, diagnóstico y extracción de registros del registrador de disturbios.

TABLA B12 - Panel de mandos y medición en consola de control de unidad (sala de control)



Medidores Dimensiones Tipo Exactitud Corriente de campo Tensión de campo Balance canales automático – manual Balance UCE1 – UCE2 Indicadores Dimensiones Tipo UCE en servicio Canal en servicio PSS en servicio Posición de interruptor de campo Sistema alarmado Mandos Dimensiones Tipo Transferencia entre UCE1 y UCE2 Transferencia de canales automático – manual Apertura - Cierre de interruptor de campo Subir – Bajar referencia de canal automático Subir – Bajar referencia de canal manual Habilitación – Deshabilitación de PSS




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TABLA B13 - Panel de mandos y medición en los gabinetes de electrónica de control



Medidores Dimensiones Tipo Exactitud Corriente de campo Tensión de campo Balance canales automático – manual Balance UCE1 – UCE2 Indicadores Dimensiones Tipo UCE en servicio Canal en servicio PSS en servicio Posición de interruptor de campo Sistema alarmado Mandos Dimensiones Tipo Transferencia entre UCE1 y UCE2 Transferencia de canales automático – manual Apertura - Cierre de interruptor de campo Subir - Bajar referencia de canal automático Subir - Bajar referencia de canal manual Habilitación – Deshabilitación de PSS

TABLA B14 - Equipo portátil para configuración, diagnóstico, mantenimiento, pruebas del sistema de

excitación, extracción y análisis de registros de transitorios y configuración de receptor GPS



Se suministra equipo portátil de configuración, diagnóstico y extracción de registros

Velocidad mínima procesador principal Capacidad y tipo de disco duro Tipo de unidad de disco óptico de alta capacidad Unidad de disco flexible Tipo puerto de red Tipo de módem Tipo y capacidad de monitor Sistema operativo Se incluye el software de configuración, prueba, diagnóstico y extracción de registros de eventos en las UCE’s

Se incluye el software de configuración, prueba, diagnóstico y análisis para el registrador de transitorios

Se incluye el software de configuración, prueba, diagnóstico de receptor GPS

Se incluye el sistema operativo requerido para el software de configuración, prueba, diagnóstico y extracción de registros

Se suministra los accesorios de conexión completos (cables, convertidores, conectores, entre otros)




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TABLA B15 - Componentes varios

Concepto Valor Folio de página para


Relación corriente – tensión de resistencias “Shunt” requeridas entre el banco rectificador y el interruptor de campo

Relación corriente – tensión de resistencias “Shunt” requeridas entre el interruptor de campo y la salida hacia las escobillas

Dispone de “Block” de pruebas con la distribución de señales según se indica en el inciso 6.1.23

Dispone de arreglo para cambio de polaridad en las barras de corriente directa




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APÉNDICE C (Informativo)

CARACTERÍSTICAS REGISTRADOR DE DISTURBIOS

TABLA C1 - CARACTERÍSTICAS GENERALES

TABLA C2 - CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES

Velocidad de muestreo mínima en registro de transitorios 18 000 mps Velocidad de muestreo mínima en registro de disturbios 1/60 S Resolución de conversión analógica mínima 16 bits Canales analógicos con acoplamiento óptico 16 Canales digitales con acoplamiento óptico 32 Intervalos de entrada canales analógicos ± 3.0 V conmutable a ± 300 V Intervalo de ajuste tiempo de preevento registro de transitorios 1 a 8 S Intervalo de ajuste tiempo de postevento registro de transitorios 1 a 25 S Intervalo de ajuste tiempo de preevento registro de disturbios 5 S a 5 min Intervalo de ajuste tiempo de postevento registro de disturbios 15 S a 5 min Longitud mínima de registro a máxima velocidad de muestreo 1 Semana Capacidad de almacenamiento RAM mínima 300 MB Capacidad de almacenamiento masivo (Disco Duro) mínimo 12 GB Puerto de sincronía de tiempo IRIG-B Puerto de comunicación para transferencia de datos, configuración y diagnóstico Ethernet TCP/IP RJ-45

Rango de entrada a fuentes de alimentación 80 a 300 V

Canales independientes de captura muestreo y conversión para cada canal Capacidad de registro de transitorios de alta velocidad de formas de onda Capacidad de registro de disturbios de baja velocidad de valores promedio, eficaces y datos combinados

Arranque de registros por cambio en entradas analógicas

Sobre y bajo nivel con histéresis Velocidad de cambio Tendencia de distorsión armónica Nivel de componentes de secuencia positiva, negativa y cero Nivel de potencia activa, reactiva, aparente y factor de potencia Nivel de frecuencia Nivel de oscilación de potencia Velocidad de cambio de frecuencia desbalance de carga

Arranque de registros por cambio de estado de entradas digitales Confuración de registrador vía software Función PMU (Phasor Measurement Unit) integrada IEEE C37.118.2005 Receptor GPS (si se requiere debe incluir antena externa y cable de conexión antena– receptor)




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TABLA C3 - DISTRIBUCIÓN DE CANALES DE REGISTRO

Canales Analógicos 1 Tensión TP gen Fase a 2 Tensión TP gen Fase b 3 Tensión TP gen Fase c 4 Corriente TC gen fase a 5 Corriente TC gen fase b 6 Corriente TC gen fase c 7 Corriente TC neutro AT Tpal 8 Tensión de campo salida convertidor 9 Tensión de campo anillos deslizantes 10 Corriente de campo salida convertidor 11 Corriente de campo anillos deslizantes 12 Tensión Bus sincronización “Red en Marcha” 13 Salida de control UCE 1 14 Salida de control PSS UCE1 15 Salida de control UCE 2 16 Salida de control PSS UCE 2 Canales Digitales 1 Posición interruptor principal 17 Op. Limitador por Sobreexcitación UCE 1 2 Posición interruptor medio 18 Op Limitador V/Hz UCE 1 3 Posición Interruptor de campo 19 Prot. Sobretensión de campo UCE 1 4 Posición contactor Excit Inicial 20 Op. Limitador Mínima Excitación UCE 2 5 Inicio secuencia de desexcitación 21 Op. Limitador por Sobreexcitación UCE 2 6 Paro por falla en sistema de excit. 22 Op Limitador V/Hz UCE 2 7 UCE 1 en servicio 23 Prot. Sobretensión de campo UCE 2 8 UCE 2 en servicio 24 Falla UCE 1 9 Estado Auto – Man 25 Falla UCE 2 10 Falla Retro canal Auto UCE 1 26 Falla fusibles convertidor 11 Falla Retro canal Auto UCE 2 27 Falla enfriamiento convertidor 12 Falla Alimentación UCE1 28 Paro de emergencia 13 Falla Alimentación UCE 2 29 Falla banco de tiristores 1 14 PSS en servicio UCE 1 30 Falla banco de tiristores 2 15 PSS en servicio UCE 2 31 Falla banco de tiristores 3 16 Op. Limitador Mínima Excitación UCE 1 32 Falla banco de tiristores 4




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TABLA C4 - CONFIGURACIÓN DE ARRANQUE Y ALMACENAMIENTO DE REGISTROS

Canales Analógicos

Parámetro de Registro Arranque Límite Alto Arranque Límite Bajo Histéresis Valor de Referencia

1 Tensión en terminales de generador 107 % 95 % 2 % Tensión Nominal

2 Corriente de Generador 102 % 30 % 2 % Corriente Nominal

3 Tensión de Campo 110 % -5 % 2 % Tensión Nominal 4 Corriente de Campo 105 % N/A 2 % Corriente Nominal

5 Frecuencia 99 % 101 % 0 % 60 Hz

Canales Digitales

Parámetro de Registro Arranque 1 Arranque 2 Filtro anti reebote

1 Todos los canales digitales Transición On - Off Transición Off - On 2 mS

Dimensionamiento de registros

Prefalla Registro de Transitorios 1.5 s Postfalla Registro de Transitorios 0.5 s Tipo de Almacenamiento Registro de Distrubios Circular




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APÉNDICE D (Informativo)

ALCANCE DE LA INSPECCIÓN Y PRUEBAS EN FÁBRICA

1.- Verificación de características técnicas conforme a reporte de pruebas prototipo y Anexo 1 de la convocatoria de

licitación o contrato de los siguientes componentes:

Hardware de los módulos de proceso de controlador (PLC’s). Interruptor de campo. Componentes del Convertidor de Tiristores. Protección de falla a tierra en campo de generador. Protección de transformador de excitación. Sistema de monitoreo de balance de puentes rectificadores. Transformadores auxiliares. Transformadores de sincronía de pulsos. Sistema de excitación inicial. Resistencia de descarga de campo. Sistema de protección por sobretensiones (crow-bar). Componentes de filtros de CA y CD (Filtros de componente armónicos). Panel de control local (Interface hombre – máquina). Panel de control remoto. Instrumentos de indicación de medición del tablero local. Componentes auxiliares del panel de control local (Indicadores luminosos, botones y conmutadores). Fuentes de alimentación y esquema de transferencia de respaldo de fuentes. Generador de pulsos. Amplificador de pulsos. Transductores.

2.- Tableros.

Tablero de control NEMA 4 para rectificadores y NEMA 12 para todos los demás (Establecer los tipos de NEMA para cada tipo de tablero). Calefacción. Sellado en puertas. Sistema de aterrizamiento. Sistema de ventilación.

3.- Interruptor de campo CD/CA.

Verificación de marca y modelo de acuerdo con reporte de pruebas prototipo. Capacidad Interruptiva. Tiempos de apertura – cierre por cámara seccionadora. Tiempo de inserción de contactor de descarga. Mecanismo de accionamiento.

4.- Tablillas de conexión y terminales de conexión.

Establecer características de tablillas de corriente y tensión de medición. Establecer características de tablillas alambrado de relevadores auxiliares. Establecer características de tablillas alambrado de electrónica de control. Establecer características de tablillas alambrado de potencia excitación inicial. Establecer características de tablillas alambrado calefacción, alumbrado, entre otras.




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5.- Plataforma de proceso UCE’s.

Verificación de marca y modelo de acuerdo con reporte de pruebas prototipo. 4.- Bancos de Tiristores.

Prueba de mínima a máxima conducción. Prueba de disparos por fallas en tiristores. Prueba de disparos por fallas en elementos auxiliares.

5.- Sistema de excitación Inicial. 6.- Redundancia sistema de generación de pulsos. 7.- Esquema de protección de falla a tierra en el campo. 8.- Esquema de protección de transformador de excitación. 9.- Pruebas funcionales con un simulador de Pruebas a Sistema de Excitación.

Referencia del canal automático (90-D). Referencia del canal manual (70-D). Compensador de reactivos. Limitador de mínima excitación. Limitador de máxima corriente de campo. Limitador de Volts/Hertz. Seguidores automáticos. Lógica de transferencia entre canales de regulación. Respuesta transitoria (escalones del 5 % y 10 %). PSS.

10.- Verificación de implantación de protocolo de comunicaciones para enlace con la estación de control de unidad.




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APÉNDICE E (Informativo)

DIAGRAMA A BLOQUES ESTABILIZADADOR DE POTENCIA

FIGURA E1 - Estabilizador de potencia IEEE PSS2B [1]




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APÉNDICE F (Informativo)

EJEMPLOS CURVAS CARACTERÍSTICAS DE GENERADOR

FIGURA F1 - Características de excitación de Generador Síncrono a circuito abierto y circuito cerrado [3]




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FIGURA F2 Curva de capacidad típica generador de polos lisos [3]




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FIGURA F3 - Curva de capacidad típica generador de polos salientes




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APÉNDICE G (Informativo)

TRANSFERENCIA DE DATOS ENTRE EL SISTEMA DE EXCITACIÓN Y LA ESTACIÓN DE CONTROL DE UNIDAD

CARACTERÍSTICAS DE ESTACIÓN DE CONTROL DE UNIDAD

MARCA TIPO

MODELO N/S

TIPO Y VELOCIDAD DE PUERTO DE COMUNICACIÓN

TIPO DE PROTOCOLO PARA TRANSFERENCIA DE DATOS

VARIABLES Y MANDOS REQUERIDOS EN EL SISTEMA DE EXCITACIÓN

VARIABLES ANALÓGICAS VARIABLE 1 BALANCE UCE 1 –UCE 2

VARIABLE 2 BALANCE AUTO 1 – MAN 1

:

VARIABLE N

VARIABLES DE ESTADO

VARIABLE 1 POSICIÓN INTERRUPTOR DE CAMPO

VARIABLE 2 UNIDAD DE CONTROL DE EXCITACIÓN EN SERVICIO :

VARIABLE N LIMITADOR OPERADO

MANDOS DE ESTADO

MANDO DE ESTADO 1 ARRANQUE SISTEMA DE EXCITACIÓN

MANDO DE ESTADO 2 PARO SISTEMA DE EXCITACIÓN :

MANDO DE ESTADO N PSS DENTRO - FUERA

MANDOS DE CONTROL

MANDOS DE CONTROL 1 REFERENCIA DE TENSIÓN DE GENERADOR

MANDO DE CONTROL 2 REFERENCIA DE CORRIENTE DE CAMPO DE ROTOR

:

MANDO DE CONTROL N

PERFIL DE PROTOCOLO DE DATOS ESCLAVO

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