EN
Výzva k podání nabídky přišla ve formě dvaceti stránek stavebních prací a jediného řádku elektrického rozsahu: dodávka a instalace přístavního napájení 6,6 kV. Zeptali jsme se elektrického inženýra přístavu, na jakém kmitočtu provozují návštěvní lodě svou elektrickou síť. Následovala pauza a poté odpověď: na jakémkoli běžném kmitočtu. Tato jediná nezodpovězená otázka rozhoduje o hodnocení transformátoru přístavního napájení , o tom, zda je na místě kotviště vůbec nutný statický měnič kmitočtu, a o tom, zda se skutečně může plavba lodí pro cestující připojit po příjezdu.
Studené železo se přesunulo z položky pilotního projektu na povinnost stanovenou v povolení v čím dál větším počtu přístavů a elektrický balíček je obvykle tou částí, která se píše jako poslední a kontroluje se nejméně. Tato příručka popisuje, co musí transformátoru přístavního napájení přístavní napájení
Zátěž studeného železa není budovová zátěž
Lod u přístavního molu vypne své pomocné motory a odebírá veškerou energii z břehu: provozní zátěž lodi, chlazené kontejnery, čerpadla, jeřáby na lodích se samonakládáním a u křižníků celou klimatizační a kuchyňskou zátěž. Špičkový odběr je vysoký a nastává najedou. Pro velký křižníkový mol se obvykle počítá s výkonem kolem 7,2 MVA při napětí 6,6 kV, což odpovídá přibližně sekundárnímu proudu 630 A, zatímco pro kontejnerový mol s chlazenými kontejnery se typicky počítá s výkonem 1,5 až 3 MVA.
Zátěž je také opakující se způsobem, jaký distribuční transformátor nikdy nezná. Každé připojení lodi napájí transformátor na břehu i vlastní transformátor lodi, takže nárazový proud vzniká několikrát denně, někdy i přes kabel dlouhý 200 až 400 m mezi rozvaděčem u molu a lodí. Přidejte teplotu okolí 45 °C v přístavu v Perském zálivu, relativní vlhkost 90 % a požadovanou životnost konstrukce 20 až 30 let – a tepelná rezerva, která na technických údajích vypadala štědrá, začne vypadat tenká.
Napětí, kmitočet a rozhodnutí o měniči
Připojení ke zdroji vysokého napětí na břehu je normalizováno v IEC/IEEE 80005-1 , a změna tohoto standardu z roku 2021 vznikla převážně kvůli problémům se směrem otáčení fází na rozhraní lodě–přístav, které se projevily v provozu. Pro kupujícího transformátoru je praktický závěr úžeji zaměřený: přístavní doku musí dodat napětí a kmitočet, které loď očekává, a transformátor je pouze jednou součástí této řetězové struktury.
Tři konfigurace pokrývají většinu zakázek a vyžadují tři různé specifikace transformátorů.
| Konfigurace doky | Zátěž transformátoru | Co se ve specifikaci mění |
| síť 60 Hz, loď 60 Hz | Pouze snižující transformace, např. 33 kV na 6,6 kV | Nejblíže běžnému distribučnímu zařízení: standardní impedance, chlazení ONAN nebo ONAF, nátěr C5-M pro námořní prostředí |
| síť 50 Hz, loď 60 Hz | Napájí statický měnič kmitočtu nebo je umístěn na výstupu měniče | Proudí bohaté na harmonické složky, stejnosměrný posun na výstupu měniče, vyšší vířivé a rozptýlené ztráty, pomocné zařízení (ventilátory a čerpadla) na straně měniče |
| síť 50 Hz, flotila 50 Hz (přívozy, lodě pro vozidla a náklad) | Pouze snižující transformace, např. 11 kV na 6,6 kV | Poměr napětí a rozsah zapojení jsou dimenzovány pro skutečnou flotilu, nikoli pro budoucí flotilu |
Kde se frekvence shodují, je transformátoru přístavního napájení konvenční distribuční nebo silový transformátor s neobvyklou specifikací odolnosti proti korozi. Kde se frekvence neshodují, je transformátor umístěn za měničem a přebírá jeho tvar vlny. Právě tento druhý případ představuje většinu inženýrského rizika a právě zde se běžné vyhodnocení ztrát tiše stává chybným.
Kde harmonické složky zasahují do transformátoru
Zdrojem jsou usměrňovací čelní strany lodí. Šestipulzní uspořádání vytváří charakteristické 5. a 7. harmonické složky; dvanáctipulzní uspořádání posouvá dominantní řády až na 11. a 13. Tyto proudy procházejí transformátorem a vířivé ztráty vinutí rostou přibližně se čtvercem řádu harmonické složky, takže 11. a 13. harmonická způsobují mnohem vyšší zahřívání na ampér než základní vlna.
Do specifikace patří dvě čísla. První je povolená hodnota harmonických ztrát, vyjádřená buď jako K-faktor, nebo jako stanovené spektrum harmonických složek, které zařízení musí nést při jmenovitém proudu bez překročení svého nárůstu teploty. Druhé je limit zkreslení napětí v bodě společného připojení, kde Harmonické limity IEEE 519 stanovují celkové zkreslení napětí 5 % pro systémy v rozsahu mezi 1 kV a 69 kV. Přístavní přípojka 6,6 kV spadá přesně do tohoto rozsahu.
Zde je část, kterou většina specifikací přípojek vynechává. Zvyšování impedanci transformátoru pro omezení zkratového proudu zároveň zvyšuje napěťové zkreslení při stejném harmonickém proudu, protože větší část tohoto zkreslení se projeví právě na transformátoru. Impedance, počet pulsů měniče a návrh filtru je třeba volit společně. Pokud nám dorazí dotaz na přípojku s impedancí 8 %, dvanáctipulzním měničem a bez filtru, tuto kombinaci označíme jako problematickou ještě před vyhotovením cenové nabídky.
Sůl, vlhkost a prostředí přípojky
Přípojka je pobřežní lokalita s neobvykle agresivním prostředím: mlha obsahující sůl, přílivová vlhkost, výfukové plyny z dieselových motorů a čištění stříkáním vody v blízkosti terminálové budovy. Pro venkovní instalaci na bráně by měl být systém nátěru specifikován podle úrovně C5-M normy ISO 12944, s použitím nerezové oceli 316 pro viditelné spojovací prvky a základny nádrží, které nebudou korodovat až k bodu protržení v místech kotvení. Běžně se používají základní rámy s náplní zinkem metodou ponorného zinkování a my požadujeme udání tloušťky povlaku v mikrometrech místo názvu barvy.
Ochranný kryt a chlazení vyplývají z umístění. Jednotky s olejovým chlazením jsou vhodné pro venkovní plošinu vedle přístavního doku; jednotky suchého typu s litou pryskyřicí jsou vhodné pro vnitřní prostor terminálové budovy, kde požární zátěž a uspořádání kabelů upřednostňují jednotku bez kapaliny. V obou případech uveďte minimální stupeň krytí IP54, topné těleso proti kondenzaci v LV oddělení a třídu zvýšení teploty, která platí pro skutečnou okolní teplotu na místě, nikoli pro výchozí hodnotu 40 °C uvedenou v katalogu.
Jeden detail, na který upozorňujeme již na začátku, protože jeho následné řešení je nákladné: porucha ventilátoru. Jednotka ONAF, jejíž jmenovitý výkon je stanoven pro plnou zátěž doku při běžících ventilátorech, ztratí 25 až 30 % svého výkonu, pokud se motor ventilátoru zablokuje v srpnu. Buď specifikujte alarm skupiny ventilátorů zapojený do monitorovacího systému přístavu, nebo dimenzujte výkon ONAN tak, aby odpovídal reálné trvalé zátěži, a povinné chlazení považujte za rezervu pro špičkovou zátěž hotelu.
Co umístit do Transformátoru přístavního napájení Specifikace
Níže uvedená tabulka obsahuje minimální soubor údajů, které potřebujeme před tím, než lze správně stanovit cenu nabídky pro kotviště. Chybějící údaje jsou nahrazovány předpoklady, a ty se později objeví jako změnové příkazy. Pokud je některý řádek také uveden v normě IEC/IEEE 80005-1, uveďte vedle něj číslo příslušného odstavce normy, aby dodavatel i inspektor přístavu pracovali se stejným požadavkem.
| Parametr | Typický požadavek na kotviště | Proč je to důležité |
| Nominální výkon | 7,2 MVA na kotviště pro lodě pro zájezdy; 1,5 až 3 MVA na kontejnerové kotviště | Určuje celý tepelný návrh a velikost kabelu od rozvaděče kotviště |
| Poměr napětí | primární napětí 33 kV nebo 11 kV, sekundární napětí 6,6 kV nebo 11 kV | Musí odpovídat lodnímu rozvaděči, nikoli síti přístavu |
| Frekvence | 60 Hz pro flotilu s frekvencí 60 Hz, 50 Hz pro flotilu s frekvencí 50 Hz; měnič tam, kde se frekvence liší | Rozhoduje o tom, zda do návrhu vstupuje měnič a jaký má spektrum harmonických složek |
| Impedance | typicky 6 až 8 %, koordinováno s úrovní zkratového proudu | Příliš nízká hodnota způsobí nadměrný zkratový proud v lodním rozvaděči; příliš vysoká hodnota zvyšuje zkreslení napětí |
| Harmonické zatížení | Uvedené spektrum nebo koeficient K, 5 % THDv na bodu připojení k síti (PCC) | Zabraňuje vzniku horkých míst na vinutí, která neodhalí žádný standardní test ztrát |
| Chlazení | Chlazení ONAN s etapou ONAF, poplach ventilátoru do portu SCADA | Udržuje přístavní kotviště v provozu i v případě poruchy ventilátoru |
| Korozce | Ochranný nátěr C5-M dle normy ISO 12944, upevňovací prvky z nerezové oceli třídy 316, krytí IP54 | Patnáctiletá expozice slanému vzduchu je skutečným zkouškovým kritériem pro přijetí |
| Testy | Běžné zkoušky, zkouška teplotního vzestupu, měření parciálních výbojů u litých pryskyřičných transformátorů | Poskytuje přístavu referenční hodnotu pro porovnání s další výběrovou soutěží |
Jak Ryan přistupuje k dotazu ohledně kotviště
Vyrábíme olejem chlazené i lité pryskyřičné transformátory ve výrobní hale o rozloze 120 000 m², vybavené více než 180 sadami výrobního a zkušebního zařízení; podporujeme svou činnost 37 patenty a od roku 2023 působíme jako partner společnosti Eaton v rámci společného podniku. Tato skutečnost má menší význam než technická diskuze, avšak znamená, že dotaz ohledně kotviště zpracovávají odborníci, kteří již dříve diskutovali o impedanci.
Pro smíšený park je užitečnou možností dvojnásobné sekundární napětí s výběrem odpojeného spojovacího prvku, takže jeden typ zařízení vyhovuje lodím s napětím 6,6 kV i 11 kV bez nutnosti mít na místě druhou záložní jednotku. Odpojené odbočkové spojky jsou také nejlevnějším způsobem, jak pokrýt síťové napětí, které se odchyluje od projektových hodnot. Každá jednotka opouští výrobní závod s protokolem běžných zkoušek obsahujícím naměřené hodnoty, zkouškou zvýšení teploty při jmenovitém proudu a fotografií typového štítku pořízenou před zabalením, protože typový štítek je první věc, kterou při příjezdu do přístavu kontroluje inspektor.
Rozhraní vysokonapěťového přístavního připojení je místem, kde vzniká nejvíce sporů, a obvykle se tyto spory odehrávají mezi třemi stranami, které se nikdy nesetkají: elektrickým poradcem přístavu, technickým manažerem lodi a dodavatelem transformátorů. Již v rané fázi požadujeme jednopólové schéma lodi. Dvanáctipulzní měnič na palubě mění harmonické zatížení na našem vinutí a loď se sítí 6,6 kV a generátorem 60 Hz nelze napájet z přístavního místa 50 Hz bez měniče, a to i v případě, že jmenovitý výkon transformátoru na papíře vypadá velmi příznivě.
Pokud nyní připravujete specifikaci přístavního místa, zašlete nám složení flotily, napětí a frekvenci sítě a zkratový výkon v přístavním rozvaděči. Tyto tři údaje rozhodují o více než jakákoli jiná stránka výzvy k podání nabídek a obvykle jsou právě tyto tři údaje doručeny jako poslední. transformátoru přístavního napájení naši inženýři vám písemně zašlou doporučený jmenovitý výkon, doporučenou impedanci a povolení pro harmonické složky, aby bylo možné elektrické zařízení zkontrolovat ještě před zahájením stavebních prací.
O autorovi : Tento článek připravil inženýrský tým společnosti Ryan Electric (Jiangsu Ryan Electric Co., Ltd.), výrobce transformátorů založený v roce 2007 a od roku 2023 partner Eatonu v rámci společného podniku. Tým navrhuje olejem chlazené, litinové a sloupcové transformátory pro námořní přístavy, datová centra, veřejné služby a průmyslové projekty a podporuje zákazníky při revizi technických specifikací ještě před vyhlášením zakázky. Pro dotazy týkající se přístavních míst kontaktujte [email protected].