Избор на трансформатор за брегово захранване: специфициране на захранване за кейове с 6,6 kV и 11 kV

 

 

Търговата документация пристигна като двадесет страници гражданско строителство и един ред относно електрическия обхват: доставка и монтаж на брегово захранване 6,6 kV. Попитахме електротехническия инженер на пристанището на каква честота работи посещаващият флот. Последва пауза, след което отговорът беше: каквато и да е стандартната. Този един неразрешен въпрос определя класификацията на трансформатор за крайбрежно захранване , дали кеят изобщо има нужда от статичен преобразувател на честотата и дали круизният кораб всъщност може да се свърже при пристигането си.

„Студеното гвоздеене“ се премести от елемент на пилотен проект към условие за разрешение в растящ брой пристанища, а електрическият пакет обикновено е частта, която се оформя последна и се проверява най-малко. Това ръководство охваща това, на което един трансформатор за крайбрежно захранване трансформатор за брегово захранване

Натоварването при студено гвоздеене не е сградно натоварване

Корабът на кея изключва своите помощни двигатели и получава цялата си енергия от брега: енергия за хотелиерските нужди, рефрижераторни контейнери, помпи, кранове на кораби със собствено разтоварване, а при круизни кораби — цялата климатична инсталация и кухненската енергия. Пиковото натоварване е високо и нараства рязко и едновременно. За голям круизен кей обикновено се планира мощност от около 7,2 МВА при 6,6 кВ, което съответства приблизително на 630 А вторичен ток, докато за кей за контейнери с рефрижераторни стойки мощността е по-близо до 1,5–3 МВА.

Режимът на работа също е повтарящ се по начин, който никога не се среща при разпределителни трансформатори. При всяко присъединяване на кораб трансформаторът се включва и след това се включва и собственият трансформатор на кораба, поради което пусковият ток възниква няколко пъти на ден, понякога чрез кабел с дължина от 200 до 400 м между кейовата кутия и кораба. Добавете температура на околната среда от 45 °C в пристанище в Залива, относителна влажност 90 % и проектен срок на експлоатация от 20 до 30 години — и термичният резерв, който изглежда щедър в техническата документация, започва да изглежда недостатъчен.

 

Напрежение, честота и решението за преобразувател

Високоволтовото присъединяване към брега е стандартизирано в IEC/IEEE 80005-1 , а изменението от 2021 г. към този стандарт съществува предимно поради проблеми в експлоатацията, причинени от ротация на фазите на корабно-пристанищния интерфейс. Практическият извод за купувача на трансформатор е по-ограничен: пристанищната басейнова зона трябва да осигурява напрежението и честотата, които корабът очаква, а трансформаторът е само една част от тази верига.

Три конфигурации обхващат повечето търгове и изискват три различни спецификации за трансформатори.

 

Конфигурация на пристанищната басейнова зона	Режим на работа на трансформатора	Какво се променя в спецификацията
мрежа с честота 60 Hz, флот с честота 60 Hz	Само стъпеново намаляване, напр. от 33 kV до 6,6 kV	Най-близка до нормална разпределителна единица: стандартно съпротивление, охлаждане ONAN или ONAF, боя C5-M за морската атмосфера
мрежа с честота 50 Hz, флот с честота 60 Hz	Подалява статичен преобразувател на честотата или е свързана към изхода на преобразувателя	Ток, богат на хармоници, постояннотокова компонента на изхода на преобразувателя, по-високи загуби от вихрови токове и разпръснати загуби, помощни вентилатори и помпи от страната на преобразувателя
мрежа с честота 50 Hz, флот с честота 50 Hz (фериботи, RoRo)	Само стъпен за намаляване на напрежението, напр. от 11 kV до 6,6 kV	Съотношението на напреженията и обхватът на регулиране чрез превключватели са подбрани според действителния флот, а не според бъдещ флот

 

Където честотите съвпадат, a трансформатор за крайбрежно захранване е конвенционален разпределителен или силов трансформатор с необичайна спецификация за корозия. Където честотите не съвпадат, трансформаторът е разположен наводно от преобразувателя и наследява формата на неговата вълна. Вторият случай е този, при който се концентрират повечето инженерни рискове и при който стандартната оценка на загубите тихо става некоректна.

 

Където хармониците засягат трансформатора

Корабните изправителни предни части са източникът. Шестимпулсната конфигурация поражда характерните 5-та и 7-ма хармоници; дванадесетимпулсната конфигурация измества доминиращите редове към 11-та и 13-та. Тези токове преминават през трансформатора, а вихровите загуби в намотките нарастват приблизително пропорционално на квадрата от реда на хармоника, така че 11-та и 13-та хармоника причиняват далеч по-голямо затопляне на ампер от основната честота.

В спецификацията трябва да се посочат две числови стойности. Първата е допустимата загуба поради хармоници, изразена или като K-фактор, или като зададен спектър от хармоници, който уредът трябва да издържа при номинален ток, без да надвишава повишението на температурата си. Втората е ограничението за изкривяване на напрежението в точката на обща връзка, където Хармоничните ограничения на IEEE 519 предвиждат 5 % общо хармонично изкривяване за системи с напрежение между 1 kV и 69 kV. Берговата точка с 6,6 kV попада точно в този диапазон.

Това е частта, която повечето спецификации за пристанищни включвания пропускат. Повишаването на импеданса на трансформатора за контрол на аварийния ток също повишава напрежението на изкривяване при същия хармоничен ток, тъй като по-голяма част от изкривяването се проявява именно през трансформатора. Импедансът, броят импулси на преобразувателя и конструкцията на филтъра трябва да се избират заедно. Когато постъпи заявка за включване с импеданс 8 %, дванадесетимпулсен преобразувател и без филтър, ние маркираме тази комбинация преди подаване на оферта.

 

Сол, влажност и средата на пристанищното включване

Пристанищното включване е крайбрежен обект с необичайно агресивна атмосфера: солена мъгла, приливна влажност, дизелови изгорели газове и миене с шланг в близост до терминалната сграда. За външна инсталация на кей трябва да се използва бояна система според клас C5-M на ISO 12944, с неръждаема стомана марка 316 за видимите закрепващи елементи и основа на резервоара, която няма да се пробие от корозия в точките на крепене. Често се използват основни рамки с горещо потапяне в цинк, а ние изискваме дебелината на покритието в микрометри, а не името на цвета.

Корпусът и охлаждането зависят от мястото на монтиране. Устройствата с маслено охлаждане са подходящи за външна площадка до кея; устройствата от тип „сух трансформатор с леяна смола“ са подходящи за вътрешно монтиране в терминалната сграда, където изискванията към пожарната опасност и трасирането на кабелите предполагат използването на устройство без течност. Във всеки случай посочете минимална степен на защита IP54, нагреватели против кондензация в нисковолтовия отсек и клас на повишаване на температурата, който е валиден за реалната температура на околната среда на обекта, а не за стандартните 40 °C, посочени в каталога.

Един детайл, който подчертаваме още в началото, тъй като коригирането му по-късно е скъпо: отказ на вентилатор. Устройство ONAF, чийто номинален капацитет е определен за пълната товарна мощност на кея при работещи вентилатори, ще загуби 25–30 % от своята мощност, ако двигателът на един от вентилаторите се заклини през август. Изберете едно от следните решения: или посочете алармена система за група вентилатори, свързана към системата за мониторинг на пристанището, или проектирайте номиналния капацитет на ONAN за реалистичната непрекъсната товарна мощност и считайте стадия с принудително охлаждане за резервна мощност при върховите товари на хотела.

 

 

 

Какво да поставите в Трансформатор за крайбрежно захранване Спецификация

Таблицата по-долу съдържа минималния набор от данни, необходими преди да може да се определи точна цена за предложение за пристанищен басейн. Липсващите данни се заместват с предположения, а предположенията водят до променени поръчки.

 

Параметър	Типични изисквания за пристанищен басейн	Защо е важно
Номинална мощност	7,2 MVA на пристанищен басейн за круизни кораби; 1,5 до 3 MVA на пристанищен басейн за контейнерови кораби	Определя цялата топлинна конструкция и размера на кабела от кутията на пристанищния басейн
Напрегателен коэфициент	първично напрежение 33 kV или 11 kV, вторично напрежение 6,6 kV или 11 kV	Трябва да съответства на разпределителното табло на кораба, а не на електрическата мрежа на пристанището
Честота	60 Hz за флот с честота 60 Hz, 50 Hz за флот с честота 50 Hz; използва се преобразувател при различия	Определя дали в конструкцията трябва да се включи преобразувател и какъв ще е спектърът на хармониците му
Импеданс	обикновено 6 до 8 %, координирано с нивото на късо съединение	Твърде ниско — разпределителното табло на кораба подлежи на прекомерен ток при късо съединение; твърде високо — нараства изкривяването на напрежението
Хармонично натоварване	Заявена спектрална характеристика или коефициент K, 5 % THDv в точката на свързване с мрежата (PCC)	Предотвратява образуването на локални горещи точки в намотките, които не могат да бъдат открити чрез стандартните изпитания за загуби
Хладна	Охлаждане ONAN с допълнителен режим ONAF, сигнал за тревога от вентилаторите към SCADA-порт	Поддържа причала в експлоатация при повреда на един вентилатор
Корозия	Антикорозионно покритие C5-M според ISO 12944, винтове от неръждаема стомана марка 316, степен на защита IP54	Петнадесетгодишното излагане на морски въздух е истинското изпитание за приемане
ТЕСТОВЕ	Рутинни изпитания, измерване на температурното издигане и частични разряди (PD) за лити резинови трансформатори	Осигурява на пристанището референтна база за сравнение при следващото търгово предложение

 

 

Как Райън подхожда към заявката за причал

Произвеждаме течностно охлаждани и лити резинови трансформатори в завода с площ 120 000 м², оборудван с над 180 комплекта производствени и изпитателни устройства; имаме 37 патента, а от 2023 г. действаме като партньор в съвместно предприятие с Eaton. Това има по-малко значение от инженерния диалог, но означава, че заявката за причал достига до хора, които вече са водили дискусии за импеданс.

За смесен флот полезна опция е двойното вторично напрежение с избор на връзки извън веригата, така че един и същ проект обслужва кораби с 6,6 kV и 11 kV, без да се налага наличието на втора резервна единица на място. Връзките извън веригата са също и най-евтиният начин за компенсиране на мрежово напрежение, което се отклонява от проектните стойности. Всеки агрегат напуска производството със записани рутинни изпитания като измерени стойности, изпитание за повишаване на температурата при номинален ток и снимка на табелката, направена преди опаковането, тъй като табелката е първото нещо, което инспекторът в пристанището проверява при пристигане.

Интерфейсът за високо напрежение за връзка с брега е мястото, където се водят повечето спорове, и те обикновено възникват между трима участници, които никога не се срещат: електротехническият консултант на пристанището, техническият мениджър на кораба и доставчикът на трансформатори. Ние поискваме еднолинейната схема на кораба още в началото. Дванадесетимпулсният преобразувател на борда променя хармоничната товарна характеристика на нашата намотка, а кораб с разпределителна табла от 6,6 kV и генератор от 60 Hz не може да бъде обслужван от кея с честота 50 Hz без преобразувател, независимо колко щедра изглежда номиналната мощност на трансформатора в документацията.

Ако сега подготвяте спецификация за кей, изпратете ни състава на флота, напрежението и честотата на електрическата мрежа и нивото на ток при късо съединение в кейовата кутия. Тези три входни параметъра определят повече от всеки друг раздел на търговата документация, а обикновено са и трите, които пристигат най-късно. трансформатор за крайбрежно захранване нашият инженерен екип ще ви предостави писмено препоръчителна мощност, препоръчително съпротивление и допустимо ниво на хармоници, така че електротехническият пакет да може да бъде прегледан преди започване на строителството.

За автора : Тази статия е подготвена от инженерния екип на Ryan Electric (Jiangsu Ryan Electric Co., Ltd.), производител на трансформатори, основан през 2007 г. и партньор в съвместно предприятие с Eaton от 2023 г. Екипът проектира маслени, леяни смолени и наземни трансформатори за пристани, центрове за обработка на данни, електроенергийни и индустриални проекти и подпомага клиентите чрез преглед на техническите спецификации преди подаване на оферти. За запитвания относно пристанищни места се свържете с [email protected].