Modernização da cogeração - Reguladores de velocidade, Automação e proteção elétrica das...

Soluções integradas para geração de energia

CLIENTE: SUZANO – Papel e Celulose – Unidade Mucuri/ BA PROJETOS: Modernização e Cogeração – Linha 1 Integração das Linhas 1 e 2

Dados dos Geradores:

TG1: 13,8 kV

47MVA

Projeto

TG2: 13,8 kV

47MVA

TG3: 13,8 kV

21MVA

TG4: 13,8 kV

76,3MVA

TG5: 13,8 kV

76,3MVA

Fornecimento SCEPP:

Limitador de corrente de curto-circuito;

Cubículo de interligação de barras;

Retrofit de relés de proteção;

Sistemas elétricos de controle e proteção dos geradores;

Automação do sistema auxiliar e de controle dos geradores;

Automação de subestação e central elétrica;

Automação do sincronismo entre 8 pontos (3 barras);

Implantação de sistema de rejeição de cargas;

Automação do sistema para cogeração de energia com as 2 linhas interligadas;

Sistema de supervisão e controle.

Escopo

Modernização do sistema de supervisão, proteção e controle dos geradores da linha 1, buscando:

• Simplificar os procedimentos operacionais;

• Facilitar a engenharia de manutenção;

Foco do Projeto

Modernização do sistema de supervisão, proteção e controle dos geradores da linha 1, buscando:

• Aumentar a confiabilidade e disponibilidade do sistema, através de

diversos tipos de redundância;

Foco do Projeto

Integrar os diversos elementos de proteção e controle do sistema através de:

• Diversos tipos/níveis de redes de comunicação;

• Disponibilização de dados para níveis gerenciais;

Foco do Projeto

Diagnóstico detalhado, confiável e rápido através de:

• Alarmes, eventos e trends;

• Todos dispositivos sincronizados com GPS;

Foco do Projeto

Flexibilidade no desenvolvimento aliado a curto prazo de implantação;

Foco do Projeto

BARRA A BARRA B

Unifilar Básico

BARRA A

Unifilar Básico – Barra A

BARRA B

Unifilar Básico – Barra B

Unifilar Básico – Barra C

Implantação da Modernização e Sistema de Cogeração:

• Fábrica SCEPP : Processo de industrialização do painéis;

Painel de Automação e Proteção dos Geradores

Implantação da Modernização de Cogeração:

• Fábrica SCEPP : Processo de industrialização dos painéis e desenvolvimento dos softwares e supervisório;

Painel de Automação e Proteção dos Geradores

Implantação do Limitador de Corrente de Curto-Circuito:

• Fábrica SCEPP : painel industrializado pela SCEPP;

Limitador de Corrente de Curto-Circuito


• Fábrica SCEPP : painel fabricado pela SCEPP;

Compartimento de Controle

do LCC

Compartimento LCC


Cubículo do limitador de

curto-circuito

Modernizado



Implantação do Cubículo de Interligação do LCC:

• Fábrica SCEPP : painel industrializado pela SCEPP;

Cubículo de Interligação do LCC


• Fábrica SUZANO : Cubículos do LCC e de Interligação instalados pela SCEPP;


Portas antes do Retrofit

Modernização do sistema de proteção dos cubículos de distribuição da linha 1, buscando:

• Simplificar os procedimentos operacionais;

• Facilitar a engenharia de manutenção;

Retrofit dos Relés de Proteção

Modernização do sistema de proteção dos cubículos de distribuição da linha 1.

• Fabrica SCEPP: produção das portas substitutas com os respectivos Relés

Portas em Produção



• Fabrica SUZANO: Instalação das portas.

Processo de substituição das portas



• Fabrica SUZANO: Instalação das portas.

Portas após o Retrofit


• 7SJ62

Relés utilizados para proteção de linha em altas e medias tensões. Logicas de proteção implementadas através de CFC. Dados de proteção e medições disponibilizados via Profibus-DP. Sincronismo com o GPS através de IRIG-B.

• 7SJ64

Relés utilizados para proteção de linha em alta e media tensões nos disjuntores sincronizáveis.

Logicas de proteção implementadas através de CFC. Synchro-check. Dados de proteção e medições disponibilizados via Profibus-DP. Sincronismo com o GPS através de IRIG-B.


Relés SIEMENS – SIPROTEC 4

• 7UM62 Relés utilizados de modo redundante para proteção dos geradores. Logicas de proteção implementadas através de CFC. Dados de proteção e medições disponibilizados via Profibus-DP. Sincronismo com o GPS através de IRIG-B.

• 7VE61 Relé utilizado para realização de sincronismo entre 8 pontos. Dados do sincronismo e medições disponibilizados via Profibus-DP. Sincronismo com o GPS através de IRIG-B.


Relés de proteção dos geradores e relé de sincronismo.


• 7RW80 Relés utilizados para monitoramento de frequência e tensão das barras. Logicas de proteção implementadas através de CFC. Dados de proteção e medições disponibilizados via Profibus-DP. Sincronismo com o GPS através de IRIG-B.

Relés de monitoramento de subfrequência

Lógicas para sincronismo de 8 pontos;

Alimentãção redundante;

PLCs redundantes;

Relé de sincronismo 7VE61;

Módulo de I/Os remotos via Profibus-DP (ET200M)

Painel de Compra, Venda e Sincronismo

Análise de intertravamentos necessários

Condições de fechamento em barra morta

Definição de gerador a ser ajustado

Seleção de TPs do ponto a ser sincronizado

Controles de exportação e importação

Fornecer comandos para aumentar ou diminuir as

referências das variáveis de sincronismo

Painel de Compra, Venda e Sincronismo

Sistema de alimentação redundante

PLCs redundantes


Comunicação com mais de 40 escravos Profibus-DP

Relés de proteção de subfrequência das barras

Comunicação com demais PLCs

Painel de Rejeição de Cargas – Linha 1

Lógicas de rejeição de cargas das duas linhas de produção integradas:

Link de comunicação ótica Ethernet e

Profibus-DP entre as duas linhas;

PLCs redundantes de alto desempenho

Lógicas de rejeição de cargas por prioridade

Sistema de Rejeição de Cargas Central


Link de comunicação ótica Ethernet e

Profibus-DP entre as duas linhas;

PLCs redundantes de alto desempenho

Lógicas de rejeição de cargas por prioridade


Sistema de Rejeição de Cargas:

Definição das cargas a serem rejeitadas através de tabela de prioridades no supervisório.

Monitoramento em tempo real do Sistema e das ilhas de rejeição formadas.


Sistema de Rejeição de Cargas:

Tempo de processamento de toda lógica de rejeição de cargas da ordem de 20ms.

Relatório detalhado com todas informações relevantes a um evento de rejeição de cargas.


Malhas de controle contínuas e discretas

Controle e supervisão das variaveis de temperatura, pressão e

vazão de vapor de toda linha


Comunicação com demais PLCs

Painel de Processo de Vapor – Linha 1

Sistemas auxiliares do gerador, malhas de controle (frequência, carga, condensados, extração e etc.),

lógicas de proteção e TRIP do gerador com as informações dos relés 7UM62 e sensores de velocidade,

comandos de ajustes para sincronismo, entre outras.

Sistema de alimentação redundante

PLCs redundantes


Comunicação com escravos Profibus-DP (7UM62)

Malhas de controle discretas e contínuas

Proteção do gerador via PLC e intertravamentos elétricos

Painel de Controle de Gerador

Reúne todos os computadores industriais que operam como servidores e estações de operação do

sistema, além de ser o hub das redes de comunicação de chão de fábrica e da rede de supervisão e

controle.

IPCs de alta robustez e confiabilidade.

Servidores de aquisição e banco de dados através de hardware dedicado.

Comunicação no system bus através de anel de fibra ótica gerenciável e ethernet.

Serviços de trends e armazenamento das variáveis de processo

Rack dos Servidores e Estações de Operação

Switchs industriais da rede de supervisão e controle redundantes garantindo maior disponibilidade.

Todos dispositivos sincronizados via GPS.

Dados de processo disponibilizados via OPC server para níveis gerenciais da planta

Rack dos Servidores e Estações de Operação

Integração Linhas 1 e 2

Anteriormente a implantação do projeto as duas linhas

operavam de modo isolado, consequências:

Limitação das condições operacionais e

manobras.

Baixo aproveitamento do excedente energético

para exportação.

Sistemas de rejeição de cargas não unificado.

TGs de maior potência sem disponibilidade de

controles de exportação de energia.

Tela de supervisão do Sistema interligado

Sistema de Supervisão e Controle


Os benefícios principais da implantação foram:

Processos operando de modo integrado entre ambas as linhas: flexibilidade operacional.

Recordes de energia exportada da planta: eficiência energética.

Sistemas de rejeição de cargas e proteções unificadas.

Todos os controles padronizados e comutação disponíveis para os 5 TGs.


Recordes de energia exportada pela planta:

Sistema de controle de exportação.

Análise de tendências e estatísticas de exportação.

Desenvolvido em plataforma SIEMENS: PLCs (S7400H) redundantes + SCADA (WinCC v7.2).

Soluções técnicas avançadas, linguagens de programação de alto nível e alta integração com os

PLCs que controlam os processos.

As seguintes telas de supervisão e controle foram desenvolvidas:

Telas e faceplates de controle e supervisão da central elétrica,

subestação e sincronismo

Telas totalizadoras das informações de exportação

Telas e faceplates de controle e monitoramento dos geradores.

Telas do Sistema de Rejeição de Cargas

Telas do Sistema Interligado

Telas de trends, alarmes e eventos.


Tela de controle e supervisão da central elétrica e subestação.


Tela de controle e supervisão do Sistema de Rejeição de Cargas.


Tela de controle e supervisão da Rejeição de Cargas


Telas de controle e supervisão da central elétrica e subestação.


Telas de sincronismo.


Tela de operação dos geradores.


Tela de monitoramento e controle do Sistema hidráulico dos geradores.


Tela de monitoramento e controle do Sistema de condensado/vapor dos geradores.


Tela de monitoramento dos mancais dos geradores.


Faceplates em PCS7 para controles dos TGs da linha 2.


Faceplates de instrumentos e controladores.


Telas de trends, alarmes e eventos.


Todo o sistema (hardware e software) passou por testes de aceitação em fábrica pré-

comissionamento:

Disponibilização de hardware representando de modo fiel os PLCs da planta.

Simulação dos PLCs de controle dos 5 TGs, Rejeição de Cargas e Sincronismo

Testes de Aceitação em Fábrica

Manuais detalhados de operação e manutenção;

Relatórios e Manuais Detalhados

O fornecimento contemplou Operação Assistida 24 horas após o comissionamento;

Treinamento realizado on-site para a equipe de operação;

Treinamento e Operação Assistida

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