g0000-95 2006 diag prot unidad generadora ciclo comb turbina vapor c int de máquina (generador)

MÉXICO

DIAGRAMA DE PROTECCIÓN DE LA UNIDAD GENERADORA DE CICLO COMBINADO TURBINA DE VAPOR CON

INTERRUPTOR DE MÁQUINA (GENERADOR)

GUÍACFE G0000-95

MAYO 2006 REVISA Y SUSTITUYE A LA

EDICIÓN DE JUNIO 2000



GUÍA

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C O N T E N I D O

1 OBJETIVO_________________________________________________________________________ 1

2 CAMPO DE APLICACIÓN ____________________________________________________________ 1

3 DEFINICIONES _____________________________________________________________________ 1

3.1 Interruptor de Máquina (Generador) ___________________________________________________ 1

3.2 Interruptor de Máquina (Subestación) __________________________________________________ 1

3.3 Disparo Simultáneo _________________________________________________________________ 1

3.4 Disparo del Generador Eléctrico ______________________________________________________ 2

3.5 Disparo del Interruptor de Máquina ____________________________________________________ 2

3.6 Disparo Secuencial _________________________________________________________________ 2

4 SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS________________________________________________________ 2

5 CARACTERÍSTICAS Y CONDICIONES GENERALES ______________________________________ 2

5.1 Desarrollo del Diagrama _____________________________________________________________ 2

5.2 Diagrama de Protección de la Unidad __________________________________________________ 2

5.3 Presentación del DPU _______________________________________________________________ 3

5.4 División de Responsabilidades _______________________________________________________ 3

6 CONDICIONES DE SEGURIDAD INDUSTRIAL ___________________________________________ 3

7 BIBLIOGRAFÍA _____________________________________________________________________ 3

APÉNDICE A SIMBOLOGÍA LÓGICA UTILIZADA EN EL DPU ________________________________________ 8

APÉNDICE B LISTA DE NÚMEROS CONVENCIONALES, PARA DESIGNACIÓN DE DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN _______________________________________________ 10

FIGURA 1 Diagrama unifilar ___________________________________________________________________ 4

FIGURA 2 Diagrama lógico de protecciones (sección 1)____________________________________________ 5

FIGURA 2 Diagrama lógico de protecciones (sección 2)____________________________________________ 6

FIGURA 3 Matriz de disparos __________________________________________________________________ 7



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1 OBJETIVO

Establecer los lineamientos para la preparación del diagrama de protección de la unidad (abreviado DPU).

El diagrama de protección de la unidad es una representación lógica del sistema de protección de la unidad que incluye: al generador eléctrico, la turbina y el recuperador de calor; sus principales funciones son:

a) Indicar las condiciones anormales que provocan el disparo de recuperador de calor, de la turbina y del generador eléctrico.

b) Representar las interacciones de disparo existentes entre los componentes de equipo principal.

c) Asistir al operador en la determinación de las causas de disparo de la unidad.

d) Servir como documento de coordinación del diseño entre las disciplinas de instrumentación y control, eléctrica y mecánica.

e) Asistir en la determinación de las entradas al registrador o programa de secuencia de eventos (post-disparo).

El diagrama de protección de la unidad debe considerarse como un diagrama lógico maestro, es decir, un resumen simplificado de las características lógicas de los diversos equipos que afectan en un disparo de la unidad.

2 CAMPO DE APLICACIÓN

Aplica para todos los proyectos de centrales termoeléctricas.

3 DEFINICIONES

Para los fines de esta guía de diseño se establecen las siguientes definiciones:

3.1 Interruptor de Máquina (Generador)

Es el interruptor instalado entre el generador eléctrico y el transformador principal (véase figura 1).

3.2 Interruptor de Máquina (Subestación)

Es el interruptor de alta tensión asociado al generador eléctrico instalado en la subestación (véase figura 1).

3.3 Disparo Simultáneo

Dispara a la vez: turbina, interruptor de máquina (generador), el interruptor de campo e inicia transferencia de auxiliares.

Un disparo simultáneo es aceptable para todas las fallas del generador eléctrico, proporcionando un alto grado de protección al turbogenerador aunque permite una pequeña probabilidad de sobrevelocidad.

Una variante de este disparo, es la correspondiente a los relevadores de sobrecorriente del transformador auxiliar, cuya operación puede ser como respaldo por fallas en el bus de media tensión, ante lo cual no debe permitir la transferencia de auxiliares. Pero como la falla bien puede ser en el transformador auxiliar, o en los elementos de conexión con el bus de media tensión, si debe disparar turbina, interruptor de generador eléctrico e interruptor de campo.



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3.4 Disparo del Generador Eléctrico

Dispara el interruptor de generador eléctrico e inicia la transferencia de auxiliares, mantiene a la turbina rodando cerca de su velocidad nominal, para lo cual el generador de vapor se mantiene con fuegos mínimos. Si la central puede operar después de un rechazo de carga y si la causa del disparo es identificada y rectificada se puede volver a sincronizar en un tiempo más corto que con disparo simultáneo.

3.5 Disparo del Interruptor de Máquina

Dispara el interruptor del generador eléctrico e inicia la transferencia de auxiliares, no dispara el interruptor de campo, ni la turbina, para lo cual el generador de vapor se mantiene con fuegos mínimos. Este disparo tiene ventajas similares a las del disparo del generador eléctrico cuando la falla permite mantener aplicada la excitación.

3.6 Disparo Secuencial

Dispara primero turbina y cuando sus válvulas de entrada de vapor están cerradas y el relevador de potencia inversa paso uno opera (normalmente, después de un retardo de tiempo), debe disparar el interruptor de generador efectuando transferencia de auxiliares. Una vez realizado lo anterior, entonces dispara interruptor de campo.

4 SIMBOLOGÍA Y ABREVIATURAS

Para la preparación del DPU se debe utilizar la simbología que se describe en los apéndices A y B de esta guía de diseño.

5 CARACTERÍSTICAS Y CONDICIONES GENERALES

5.1 Desarrollo del Diagrama

El DPU debe desarrollarse desde el inicio del proyecto, considerando como mínimo lo indicado en el diagrama unifilar de la figura 1, en el diagrama lógico protecciones de la figura 2 y en la matriz de disparos de la figura 3, incorporándose las recomendaciones del fabricante del generador de vapor y turbogenerador, así como de las áreas de producción, teniendo presente que el objetivo es proporcionar una visión general, de comprensión clara y fácil del sistema de protección de la unidad.

5.2 Diagrama de Protección de la Unidad

5.2.1 Generalidades

El DPU está compuesto por un grupo de señales de entrada que indican condiciones anormales y una red lógica para iniciar las acciones. Los sistemas de seguimiento y rechazo de carga parcial no se consideran parte del DPU.

5.2.2 Recomendaciones de diseño

A continuación se indican recomendaciones generales para el diseño del diagrama de protección de la unidad:

a) Los disparos del generador de vapor y del generador eléctrico deben ser independientes. Una señal de disparo del generador de vapor no debe utilizarse como entrada directa de disparo del generador eléctrico y viceversa.

b) Un disparo del generador de vapor debe disparar la turbina mientras que un disparo del generador eléctrico no siempre debe dispararla.



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c) Un disparo de turbina inicia un disparo del generador de vapor cuando el interruptor del generador eléctrico esta cerrado. Como consecuencia natural de su posición en el ciclo de generación (acoplado a la fuente de energía que es el generador de vapor y la demanda impuesta por la carga del generador eléctrico), la turbina actúa como interfase de disparo.

d) Para la protección del generador eléctrico y el sistema eléctrico se recomienda utilizar por lo menos dos canales separados de disparo. Para las señales del generador de vapor, se recomienda lógica 2 de 3 así como para turbina; adicionalmente se deben considerar las recomendaciones del fabricante.

e) Respecto a la interrelación a cuidar entre el cierre y apertura del interruptor de campo (41E) y el interruptor del generador, por su importancia a continuación se consignan algunas recomendaciones.

En general, el 41E no se debe cerrar ni abrir si el interruptor del generador está cerrado, pero la operación de las protecciones eléctricas por fallas "internas" debe disparar directamente el 41E, mientras que el disparo de las protecciones por fallas "externas" debe estar supervisado por la condición del interruptor de generador abierto.

En el DPU de la figura 2, se muestran configuraciones mínimas de sistemas de protección. Si bien en general deben seguirse los lineamientos presentados en estos diagramas normalizados, cada proyecto debe preparar su propio diagrama de protección de la unidad, tomando en cuenta las diferencias en el diseño del equipo y las recomendaciones de los proveedores en cada caso así como de la Subdirección de Generación.

5.3 Presentación del DPU

Debe ser simple y clara, debido a que son utilizados para comunicar conceptos importantes de diseño, es esencial que sean precisos y estén completos. Debe evitarse la complejidad para obtener una visión general fácilmente comprensible del sistema de protección. Deben agruparse para delimitar las áreas en que se presenta cada equipo principal (generador de vapor, turbina, generador eléctrico). Las entradas a la lógica deben indicar la redundancia necesaria.

Se deben indicar las notas aclaratorias pertinentes, nombres y números de los diagramas lógicos asociados.

5.4 División de Responsabilidades

Los diagramas de cada proyecto deben ser preparados por el grupo de instrumentación y control del proyecto y enviados para revisión y firma de los jefes de proyecto respectivos.

6 CONDICIONES DE SEGURIDAD INDUSTRIAL

No aplica.

7 BIBLIOGRAFÍA

ANSI/IEEE C37.102-1995; IEEE-Guide for AC Generator Protection.

IEEE 502-1985; Guide for Protection, Interlocking and Control of Fossil-Fueled Unit-Connected Steam Stations.

NFPA 8502-1999; Prevention of Furnace Explosions/Implosions in Multiple Burner Boiler-Furnaces-Incorporated into the NFPA 85 National Fire Protection Association.

GED-755l2A; Generator Instructions (documento de General Electric).

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FIGURA 1 - Diagrama unifilar



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FIGURA 2 - Diagrama lógico de protecciones (sección 1)


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FIGURA 2 - Diagrama lógico de protecciones (sección 2)


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FIGURA 3 – Matriz de disparos



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APÉNDICE A

SIMBOLOGÍA LÓGICA UTILIZADA EN EL DPU

Función Símbolo Descripción

Y (AND)

Una función que tiene dos o más entradas y que produce una salida sólo cuando todas las entradas están presentes. No existe salida cuando alguna entrada no está presente.

O (OR)

Una función que tiene dos o más entradas y produce una salida cuando uno o más entradas están presentes. No existen salidas cuando ninguna entrada está presente.

NO (NOT)

Una función que tiene una entrada que produce una salida cuando la entrada no está presente. No existe una salida cuando la entrada está presente.

Retardo de tiempo (ON DELAY)

Una función que tiene una entrada y que produce una salida después de que la entrada ha estado presente continuamente durante un tiempo pre-ajustado. No existe salida cuando la entrada no está presente. Indíquese el ajuste de tiempo, o el intervalo de ajuste.

Memoria de tiempo (ON DELAY)

Una función que tiene una entrada y que produce una salida cuando la entrada está presente. La salida continúa existiendo durante un tiempo pre-ajustado después de que la entrada desaparece. Indíquese el ajuste de tiempo o el intervalo de ajuste.

Memoria

Una función que tiene dos entradas y una o dos salidas. La salida de ajuste (A) está presente cuando la entrada de ajuste está presente y continúa existiendo hasta que se presenta la entrada de reajuste (R). La salida de reajuste puede mostrarse y utilizarse si es requerida en la lógica. Esta salida sólo está presente cuando la salida de ajuste no está presente. Úsense notas en el diagrama si se requiere que la memoria se reajuste al ocurrir pérdida de energía o si se requiere alguna acción específica cuando las entradas A y R estén presentes simultáneamente.



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Función Símbolo Descripción

Luces

La luz roja en el tablero ABC se enciende cuando la lógica se cumple. El código de colores es R (rojo), indica condiciones de operación, de flujo o crecientes, V (verde) indica condiciones de no operación, flujo detenido o decrecientes. A (ámbar), indica condiciones automáticas, de espera intermedias. B (blanco), indica condiciones de disparo manual o por protección. A (azul), condiciones especiales. Las luces A, B y Z pueden cambiarse según el proyecto.

Anunciador

Una ventana al anunciador ABC opera cuando la lógica se cumple. Indíquese si la ventana es común o más de una entrada lógica o si tiene indicación de primera falla.

Entrada a computadora

La entrada B123 a la computadora es activada cuando la lógica se cumple. Puede indicarse la función de la entrada, tal como alarma o control.

Líneas de conexión

Las líneas llenas indican conexiones lógicas, utilizándose flechas sólo cuando se requiera para aclaración. La distribución y los cruces de líneas se hacen como se muestra. El tipo de señal puede indicarse al lado de la línea.

Líneas de marcación

Las líneas cortadas indican los límites de aquellas áreas de la lógica que son suministradas por un proveedor, incluidas en algún paquete, implementadas mediante cierto tipo de circuito, entre otros. Debe indicarse al margen la situación correspondiente.

Temporizador

Una función que tiene una entrada y que produce una salida después de que la entrada ha estado presente

. A ciclos al cerrar (pick-up)

. B ciclos al abrir (drop-out)



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APÉNDICE B

LISTA DE NÚMEROS CONVENCIONALES, PARA DESIGNACIÓN DE DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN

1 Elemento principal.

2 Relevador con ajuste de tiempo, o relevador de cierre.

3 Relevador de verificación o interbloqueo.

4 Contactor principal.

5 Dispositivo de interrupción.

6 Interruptor de salida.

7 Interruptor de ánodo.

8 Dispositivo de desconexión de circuito de control.

9 Dispositivo de inversión.

10 Secuenciador.

11 Reserva de futuras aplicaciones.

12 Dispositivo de sobrevelocidad.

13 Dispositivo de rotación síncrona.

14 Dispositivo de baja velocidad en máquinas.

15 Dispositivo comparador de velocidad, o de frecuencia.

16 Número reservado para futuras aplicaciones.

17 Desconectador de descarga o derivación.

18 Dispositivo de aceleración o desaceleración

19 Contactor de transición arranque-operación.

20 Válvula operada eléctricamente.

21 Relevador de distancia.

22 Circuito igualador en interruptores.

23 Dispositivo de control de temperatura.

24 Reservado para aplicaciones futuras.

25 Dispositivo de sincronización, o verificación de sincronización.



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26 Dispositivo térmico.

27 Relevador de baja tensión.


29 Contactor de aislamiento.

30 Relevador anunciador.

31 Dispositivo de excitación separada.

32 Relevador direccional de potencia.

33 Interruptor de posición.

34 Interruptor de secuencia operado por motor.

35 Escobillas y escobillas de anillo colector.

36 Dispositivo de polaridad.

37 Relevador de baja corriente o baja potencia.

38 Dispositivo de protección de chumaceras.


40 Relevador de campo.

41 Interruptor de campo.

42 Interruptor de operación normal

43 Dispositivo de transferencia manual o selector.

44 Relevador de secuencia de arranque.


46 Relevador de corriente de equilibrio de fase.

47 Relevador de secuencia de tensión de fase.

48 Relevador de secuencia incompleta.

49 Relevador térmico para transformador o máquina.

50 Relevador instantáneo de sobrecorriente.

51 Relevador de sobrecorriente.

52 Interruptor de corriente alterna.



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52FO Protección por arqueo (flasheo) en polos del interruptor.

53 Relevador para excitatríz, o generador de c.d.

54 Interruptor de corriente continua de operación rápida.

55 Relevador de factor de potencia.

56 Relevador de aplicación en campo.

57 Dispositivo para puesta en corto circuito a tierra.

58 Relevador de falla de rectificación.

59 Relevador de sobretensión.

60 Relevador de equilibrio de tensión.

61 Relevador de equilibrio de corriente.

62 Relevadores de interrupción o apertura.

63 Relevadores de presiones de nivel o flujo. (líquido o gas).

64 Relevador de protección a tierra.

65 Regulador de tensión.

66 Dispositivo indicador de pérdida de operación.

67 Relevador direccional de sobrecorriente.

68 Relevador de bloqueo.

69 Dispositivo de control permisivo.

70 Reóstato operado eléctricamente.


72 Interruptor en corriente directa. (Quebradora de campo).

73 Contactor para carga resistiva.

74 Relevador de alarma.

75 Mecanismo cambio de posición.

76 Relevador de sobrecorriente directa.

77 Transmisor de impulso.

78 Medidor de ángulo de fase.



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79 Relevador de recierre en corriente alterna.


81 Relevador de frecuencia.

82 Relevador de recierre en corriente directa.

83 Relevador de control automático selectivo.

84 Mecanismo de operación.

85 Relevador receptor, equipo carrier de comunicación e hilo piloto.

86 Relevador de bloqueo.

87 Relevador de protección diferencial.

88 Motor auxiliar.

89 Cuchilla desconectadora.

90 Dispositivo de regulación.

91 Relevador direccional de tensión.

92 Relevador direccional de tensión y potencia.

93 Relevador de disparo.

94 al 99 Utilizados para aplicaciones múltiples.

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