background image

Safety instructions

Read the safety instructions in the 

User Manual

.

WARNING!

 Obey the safety instructions to prevent physical injury or death, or 

damage to the equipment.

 Read and make sure that you understand the operating and safety 

instructions before you operate the unit.

 If you are not a qualified electrician, do not do electrical installation or 

maintenance work.

 Use personal protective equipment, such as, safety shoes and gloves.

Obey these safety precautions before you do work on the system:
1.

Clearly identify the work location and equipment.

2.

Disconnect all possible voltage sources. Make sure that reconnection is not 

possible. Lock out and tag out.

Open the main disconnecting device of the AVR.

Disconnect any external power sources from the control circuits before 

you do work on the control cables.

If you have a permanent magnet generator connected to the AVR, 

disconnect it from the AVR with a safety switch or by other means.

After you disconnect the AVR, always wait for 5 minutes to let the 

intermediate circuit capacitors discharge before you continue.

Do not do work on the AVR when the amber warning LED flashes.

3. Protect any other energized parts in the work location against contact.
4. Take special precautions when you are near bare conductors.
5. Measure that the installation is de-energized.

Use a multimeter with an impedance of at least 1 Mohm.

Make sure that the voltage between the AVR input power terminals 

(PWR L1, PWR L2 and PWR L3) and the grounding terminal (PE) is near 

0 V.

Make sure that the voltage between the AVR output terminals (IE+, IE- 

and ExCap) and the grounding terminal (PE) is close to 0 V.

6. Install temporary grounding as required by the local regulations.
7.

Ask for a permit to work from the person in control of the electrical 

installation work.

Residual danger areas

WARNING!

 Do not do work on the AVR when the amber warning LED 

flashes.

When the AVR operates,

The voltage in the power section can be up to 300 V AC and the short-circuit 

current is very high.

The voltage in the control cabinet is more than 50 V.

When the AVR is disconnected from power supplies, the large capacitors in the 

AVR hold a charge for some time. Wait for at least 5 minutes for the capacitors 

to discharge before you do work on the AVR. An amber warning LED flashes if 

the internal voltage is more than 30 V DC.
Warning labels are attached to all of the cubicle doors to warn personnel against 

opening the doors during operation.
If the device is built into a larger system, additional warning labels are attached 

to the inside of the cubicle doors and to the covers of the power converter 

modules.
Consider the residual danger areas when you do work on the excitation system:

Danger from live equipment inside the excitation system, if the protective 

covers are removed.

Hazardous voltages from the rotor field winding and the secondary side of 

the excitation transformer.

Danger from charged capacitors if a cabinet door is open immediately after 

the system stops.

Danger from main and auxiliary voltages when cubicle doors are open.

Introduction

This document is a quick installation guide for the UNITROL 1010 and 

UNITROL 1020 automatic voltage regulator. Make sure that you read and 

understand this document before you install or use the product. This document 

is meant only as a brief guide to the product. For detailed information on the 

product, refer to the

 User Manual

.

Device description

UNITROL 1010 and UNITROL 1020 are automatic voltage regulators (AVR) for 

synchronous machines of up to 80 MVA. The AVRs can be used for the excitation 

of indirectly excited synchronous machines and motors. The AVRs can also 

operate as a reactive power regulators, power factor regulators or field current 

regulators.

Product package

Contents of the product package:

UNITROL 1000 series AVR

Special red USB cable that is used to power and to connect with the AVR. 

Keep this USB cable in a safe place.

Red jumper blocks (3 pcs.)

Quick installation guide and test certificate

Make sure that all of the listed items are in the product package and that there is 

no damage to the items.

Hardware overview

Primary parts of the AVR. Refer to the 

User Manual

 for more information.

Warning and status indicators

Mechanical installation

For detailed information on mechanical installation, refer to the 

User Manual

.

Install the AVR in an indoor area that is dry and dust-free, and that does not 

contain volatile gases, acid fumes or similar hazards.
Examine the installation area and refer to technical data to make sure that:

The maximum ambient temperature is in the permitted range.

The vibration is limited and within the permitted class.

The ingress protection and pollution degree are suitable.

The EMC environment is suitable.

Installation requirements:

Install the AVR vertically to make sure that cooling operates correctly.

Free space requirements:

50 mm above the AVR

20 mm below the AVR

10 mm on the left and right sides of the AVR

Make sure that there is sufficient cooling air flow around the AVR.

Make sure that other devices do not blow hot air on to the AVR.

The AVR is designed to be installed with suitable hardware to an installation 

plate.

Make sure that the frame of the AVR is electrically grounded (PE) to the 

installation plate with a grounding wire (≥4 mm

2

) through a mounting hole. 

Use toothed washers to get a good electrical ground contact.

Installation procedure:
1.

Refer to Dimensions for the mounting hole dimensions.

2. Make the appropriate holes in the installation plate.
3. Attach the AVR to the installation plate with suitable hardware, for example, 

M6 screws to a torque of 10 Nm. The mounting holes have a diameter of 

6.5 mm.

4. Make sure that there is a good electrical ground connection between the 

installation plate and the AVR. The installation plate must be electrically 

grounded (PE).

Electrical installation

For detailed information on electrical installation, refer to the

 User Manual

.

CAUTION!

 Separate control (I/O) cables from the excitation (power and 

measurement) cables to avoid electromagnetic interference.

Cable dimension requirements:

Grounding

Connect the AVR to the protective earth at terminal 17 with a 4 mm

2

 grounding 

wire.
Make an additional grounding connection through the mounting holes to the 

installation plate (if it is connected to the protective earth) or with a 4 mm

2

 

cable to the protective earth.
Make sure that the grounding connections are as short as possible.
Additional signal ground terminals are provided for the control cables.

Inrush current limitation

The large internal DC capacitor of the AVR can cause a high inrush current 

especially with a strong voltage source.

WARNING!

 To prevent damage to the AVR, make sure that the inrush 

current is not more than 200 A for 10 ms.

To prevent damage to the AVR from a high inrush current:

To calculate the inrush current, you can use a capacitor voltage of 0 V at startup. 

The external resistor for a 200 V AC input is typically 1.5 Ω.

Power and measurement terminals

1) To reduce wiring, you can connect each phase of the excitation power inputs 

(PWR) and auxiliary power supply inputs (AUX) with the included jumpers.

Commissioning

For detailed instructions on commissioning, refer to

 

the

 User Manual

.

Commissioning procedure overview:
1.

Make sure that all of the connections are correct and safe.

2.

Download the configuration file to the AVR. Make sure that the parameters 

are correct.

3.

Examine the digital and analog I/Os in standstill.

4. Do tests with the machine:

a) Standstill

Measure resistance of exciter stator winding.

b) No load condition

Increase the speed of the machine to nominal.

Start excitation in Manual mode and increase the manual setpoint until 

machine voltage is 50%.

Use CMT 1000 to verify the AVR measurements and compare them with 

other equipment used, such as protection devices.

Increase the setpoint until the machine voltage is 100% and tune the 

AVR with the AVR tuning assistant.

Do step response tests to examine performance in Manual mode and 

Auto mode.

c) Machine connected to grid

Select AUTO (voltage regulator).

Increase the AUTO setpoint to verify the polarity of the of I

M

 

measurement. Q must increase.

d) Do step response tests to examine performance in Auto mode and direct 

VAR regulator modes.

5. Finalizing commissioning

a) Save the parameters on the AVR and verify the status with CMT 1000.

b) Save backup files for project documentation.

WARNING!

 To prevent unstable regulation and damage to the machine, 

do tests for all used regulator modes and limiters.

WARNING!

 If you use synchronization, refer to the procedure in the user 

manual. Take special care with synchronization to prevent physical 

injury or death, or damage to the equipment.

ABB EXCITATION SYSTEMS

UNITROL

®

 1010 and UNITROL

®

 1020

Quick installation guide

Color

Description

Amber

Warning LED

Flashes: 

Do not do work on the AVR! The internal voltage is more than 30 V DC.

Green

Operating status

ON:

 Device controllers are active

Flashes: 

Device software is active

Yellow

Excitation status

ON: 

Excitation is active

Flashes: 

A limiter is active

Red

Alarm status

ON: 

An alarm or a trip is active

Flashes:

• Startup failure

• Parameter download failure

• Excitation output is blocked

?

LOC

REM

MENU

AUTO    

NoLoad

0.00    %  UM

0.00     A    Ie

100.0%     S  

12:45

SETPNT

REM

No. Description

No. Description

1

Heat sink

9

RS-485 (X1300) terminal

2

Mounting holes

10

CAN (X1302) terminal

3

Unit type designation

11

Digital I/Os

4

Warning LED

12

Analog I/Os

5

Front cover

13

Power terminals

• Protective earth (PE)

• Input power U

PWR

• Auxiliary power U

AUX

• Excitation output

6

USB port

14

Measurement terminals

U

M

, U

NET

, I

M

7

Status LEDs

15

Control panel (UNITROL 1020 only)

8

Ethernet port

1

2

3

4

5

6

8

9

10

11

12

7

13

14

2

2

2

15

SM

E

2

1

3
4
5

6

7

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

No. Description

No. Description

1

Digital I/Os

Max. cable length 30 m

9

Power electronics control (PWM)

2

Analog I/Os

Max. cable length 30 m

10

Communication MCU

3

Network voltage measurement U

NET

11

Control Power Supply input AUX L1–L3

4

Machine voltage measurement U

M

12

Ethernet connection

Max. cable length 100 m

5

Machine current measurement I

M2

13

USB connection

Max. cable length 3 m

6

External capacitor ExCap (-)

14 RS-485 connection

Max. cable length 500 m

7

Excitation output I

e

 & U

e

15

CAN connection

Max. cable length 3 m

8

Measurement and control unit (DSP)

16

Excitation Power Supply input

PWR L1–L3

Connection type

Cross-section area requirement

Excitation cables

Terminals 1 to 17

0.2 to 4 mm

2

AWG 24 to AWG 10

Control cables (I/O)

Terminals 20 to 77

0.2 to 2.5 mm

2

AWG 24 to AWG 12

Method

Description

Shunt supply

The excitation power is taken from the generator output over a shunt 

transformer. Use an excitation supply transformer with a maximum 

power of 10 kVA.

PMG supply

The excitation power is taken from a permanent magnet generator 

(PMG). The maximum permitted output power of the PMG is 10 kVA.

Auxiliary windings

The excitation power is taken from an additional stator winding of 

the generator.

Auxiliary supply

The excitation power is taken from an auxiliary power source. Use an 

excitation supply transformer with a maximum power of 10 kVA.

DC battery

The excitation power is taken from a battery. Limit the inrush current 

with a resistor.

Terminals

Type

Ref.

Label

Signal description

Power 

terminals

17

PE

Protective earth

16

1

PWR L1

Input power L1

15

1

AUX L1 (+)

Auxiliary supply L1

14

1

PWR L2

Input power L2

13

1

AUX L2 (-)

Auxiliary supply L2

12

1

PWR L3

Input power L3

11

1

AUX L3

Auxiliary supply L3

10

IE+

Exciter c

9

IE-

Exciter current -

8

ExCap (-)

External capacitor -

Measurement 

terminals

7

ML1

Machine voltage L1

6

ML2

Machine voltage L2

5

ML3

Machine voltage L3

4

NW1

Network voltage L1

3

NW3

Network voltage L3

2

MC2+

Machine c

1

MC2-

Machine current -

Reviews: