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

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

 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.
 Synchro-check.
Relés SIEMENS – SIPROTEC 4

• 7UM62
 Relés utilizados de modo redundante para proteção dos geradores.
• 7VE61
 Relé utilizado para realização de sincronismo entre 8 pontos.
 Dados do sincronismo e medições disponibilizados via Profibus-DP.
 Relés de proteção dos geradores e relé de sincronismo.

• 7RW80
 Relés utilizados para monitoramento de frequência e tensão das barras.
 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

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

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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