EN
Udbudsmaterialet ankom som tyve sider med bygningsarbejde og én linje om det elektriske omfang: levering og installation af 6,6 kV kajstrøm. Vi spurgte havnens elektriske ingeniør, hvilken frekvens den besøgende flåde kører på. Der opstod en pause, og så kom svaret: hvad der end er standard. Det ene ubesvarede spørgsmål afgør klassificeringen af kajstransformator , om kajpladsen overhovedet har brug for en statisk frekvensomformer og om et cruisefartøj rent faktisk kan tilsluttes, når det ankommer.
Kold jernning er flyttet fra en linje i et pilotprojekt til en vilkårsbetingelse for tilladelser i et stigende antal havne, og det elektriske pakke er normalt den del, der skrives sidst og gennemgås mindst. Denne vejledning dækker, hvad en kajstransformator har at klare ved en kajplads, hvilke værdier der hører hjemme i specifikationen samt de harmoniske og korrosionsrelaterede detaljer, der afgør, om enheden stadig er i drift efter femten år med salt luft.
Belastningen ved kold jernning er ikke en bygningsbelastning
Et skib ved kaj slukker sine hjælpemotorer og tager al strøm fra land: hotelbelastning, køleskibe, pumper, kraner på selvudlastere og – på et cruiseskib – hele HVAC- og køkkenbelastningen. Topforbruget er højt og sker pludseligt i ét trin. En stor cruise-kaj planlægges typisk til ca. 7,2 MVA ved 6,6 kV, hvilket svarer til ca. 630 A sekundærstrøm, mens en containerkaj med køleskibsstativer ligger tættere på 1,5–3 MVA.
Driften er også gentagende på en måde, som en distributionstransformator aldrig oplever. Ved hver skibsforsyning aktiveres transformatorerne – både landtransformatoreren og skibets egen transformator – så indløbsstrømmen opstår flere gange dagligt, nogle gange med en kabelstrækning på 200–400 m mellem kajboksen og skibet. Tilføj en omgivende temperatur på 45 °C i en golfhavn, 90 % relativ luftfugtighed og en designlevetid på 20–30 år, og den termiske margin, der så generøs ud på dataarket, begynder at se tynd ud.
Spænding, frekvens og valg af konverter
Højspændingskajforsyning er standardiseret i IEC/IEEE 80005-1 , og ændringen fra 2021 af den pågældende standard eksisterer i høj grad, fordi faseombytning ved skib-kaj-grænsen forårsagede problemer i drift. Den praktiske konklusion for en transformatorkøber er mere begrænset: kajpladsen skal levere den spænding og frekvens, som skibet forventer, og transformatorerne udgør kun én del af denne kæde.
Tre konfigurationer dækker de fleste udbud, og de kræver tre forskellige transformatorspecifikationer.
| Kajpladskonfiguration | Transformatorbelastning | Hvad ændrer sig i specifikationen |
| 60 Hz-net, 60 Hz-flåde | Kun nedtransformering, f.eks. 33 kV til 6,6 kV | Tættest på en almindelig distributionsenhed: standardimpedans, ONAN- eller ONAF-køling, C5-M-maling til den marine atmosfære |
| 50 Hz-net, 60 Hz-flåde | Forsyner en statisk frekvensomformer eller er placeret på omformerns output | Strøm med rigtig mange harmoniske komponenter, jævnstrømsforskydning på konverterens output, højere hvirvel- og spredt tab, ventilatorer og pumper som hjælpeudstyr på konvertersiden |
| 50 Hz-net, 50 Hz-flåde (ferger, RoRo) | Kun nedtransformering, f.eks. fra 11 kV til 6,6 kV | Spændingsforhold og trinområde dimensioneret ud fra den faktiske flåde, ikke en fremtidig flåde |
Hvor frekvenserne stemmer overens, er en kajstransformator en konventionel distributions- eller krafttransformator med en usædvanlig korrosionsspecifikation. Hvor frekvenserne ikke stemmer overens, er transformeren placeret nedstrøms for en konverter og arver dennes bølgeform. Det andet tilfælde er, hvor størstedelen af ingeniørrisikoen ligger, og hvor en standardtabsevaluering stille og roligt bliver forkert.
Hvor harmoniske rammer transformeren
Skibets rettifierens frontender er kilde til harmoniske forstyrrelser. En seks-puls-anordning frembringer karakteristiske 5. og 7. harmoniske; en tolv-puls-anordning forskyder de dominerende harmoniske ud til 11. og 13. Disse strømme passerer gennem transformatoren, og hvirvelstrømtab i viklingerne stiger cirka med kvadratet af harmonisk orden, så 11. og 13. forårsager langt mere opvarmning pr. ampere end grundfrekvensen.
To tal skal angives i specifikationen. Det første er en tilladt harmonisk tabværdi, udtrykt enten som en K-faktor eller som et specificeret harmonisk spektrum, som enheden skal kunne bære ved mærkestrøm uden at overskride dens temperaturstigning. Det andet er spændingsforvrængningsgrænsen ved fælles koblingspunkt, hvor IEEE 519-harmoniske grænseværdier fastsætter 5 % total harmonisk forvrængning for systemer mellem 1 kV og 69 kV. En 6,6 kV-broplads ligger præcist inden for denne interval.
Her er den del, som de fleste havneinstallationers specifikationer undlader. At øge transformatorimpedansen for at kontrollere fejlstrømmen øger også spændingsforvrængningen ved samme harmoniske strøm, fordi mere af forvrængningen opstår over transformator selv. Impedans, konverterens pulsantal og filterdesign skal vælges sammen. Når en anmodning om en kajplads ankommer med 8 % impedans og en tolv-puls konverter uden filter, markerer vi kombinationen, inden vi udarbejder et tilbud.
Salt, fugtighed og kajmiljøet
En kajplads er et kystnært sted med en usædvanlig aggressiv atmosfære: salttåge, tidevandsfugtighed, dieselauspågning og rengøring med slange nær terminalbygningen. For udendørs broinstallering bør malingssystemet specificeres i henhold til C5-M i ISO 12944, med rustfrit stål af type 316 til udsatte beslag og en tankbase, der ikke vil ruste gennem ved forankringspunkterne. Almindeligt anvendte bundrammer er varmforgalvaniserede, og vi anmoder om belægningstykkelsen i mikrometer i stedet for farvens navn.
Kapsling og køling følger af placeringen. Oliefyldte enheder er velegnede til en udendørs plads ved siden af kajen; gipsstøbte tørretypens enheder er velegnede til det indendørs terminalbygning, hvor brandbelastning og kabelføring favoriserer en enhed uden væske. I begge tilfælde specificeres mindst IP54, anti-kondensationsvarmere i lavspændingskompartmentet samt en temperaturstigningsklasse, der stadig gælder ved stedets omgivende temperatur i stedet for ved standardens 40 °C fra kataloget.
En detalje, vi fremhæver tidligt, fordi den er dyr at rette senere: ventilatorfejl. En ONAF-enheds nominel kapacitet ved fuld kajbelastning med køreventilatorer vil falde med 25–30 %, hvis en ventilatormotor går i stykker i august. Enten specificeres en gruppealarm for ventilatorer, der tilsluttes havnens overvågningssystem, eller dimensioneres ONAN-kapaciteten efter den realistiske kontinuerlige belastning, mens den tvungne kølingskapacitet betragtes som reservekapacitet til spidsbelastningen fra hotellet.
Hvad der skal anbringes i Kajstransformator Specifikation
Tabellen nedenfor indeholder det mindste datasæt, vi har brug for, før en kajkotationspris kan fastsættes korrekt. Manglende linjer behandles som antagelser, og antagelser resulterer i ændringsordrer. Hvor en linje også fremgår af IEC/IEEE 80005-1, angiv standardens paragraf ved siden af den, så leverandøren og havnens inspektør læser den samme kravspecifikation.
| Parameter | Typisk kajkrav | Hvorfor det er vigtigt |
| Anslagsværdi for effekt | 7,2 MVA pr. cruisekaj; 1,5 til 3 MVA pr. containerekaj | Fastlægger hele den termiske konstruktion samt kabelstørrelsen fra kajboksen |
| Spændingsforhold | 33 kV eller 11 kV primær til 6,6 kV eller 11 kV sekundær | Skal matche skibets distributionsanlæg, ikke havnens net |
| Frekvens | 60 Hz for et 60-Hz-flåde, 50 Hz for et 50-Hz-flåde; frekvensomformer, hvor de adskiller sig | Afgør, om en frekvensomformer – og dens harmoniske spektrum – indgår i konstruktionen |
| Impedans | 6 til 8 % typisk, koordineret med fejlstrømniveauet | For lavt, og skibets distributionsanlæg udsættes for for stor fejlstrøm; for højt, og spændingsforvrængningen stiger |
| Harmonisk belastning | Angivet spektrum eller K-faktor, 5 % THDv ved PCC | Forhindrede varmeplekser i viklinger, som ingen standardtabstest vil afsløre |
| Køling | ONAN med ONAF-trin, ventilatoralarm til SCADA-port | Holder kajpladsen i drift, når en ventilator svigter |
| Korrosion | C5-M-maling iht. ISO 12944, rustfrie skruer i stål 316, IP54 | Femten år med saltluft er den egentlige godkendelsestest |
| TESTE | Rutinetests, temperaturstigningstest, PD-måling for støbte harpiksenheder | Giver havnen noget at sammenligne med ved næste udbud |
Sådan håndterer Ryan en kajpladsanmodning
Vi fremstiller væskeimmurerede og støbte harpiksenheder i en 120.000 m² stor produktionsanlæg med mere end 180 sæt produktions- og testudstyr, støttet af 37 patenter, og siden 2023 har vi opereret som joint venture-partner for Eaton. Det betyder mindre end den tekniske samtale, men det betyder også, at en kajpladsanmodning nåer folk, der tidligere har diskuteret impedans.
For en blandet flåde er den nyttige mulighed en dobbelt sekundær spænding med afkoblet tap-link-valg, så én konstruktion kan bruges til både 6,6 kV- og 11 kV-skibe uden behov for en ekstra reservedel på stedet. Afkoblede tap-links er også den billigste måde at dække en netsspænding, der afviger fra tegningen. Hver enhed forlader fabrikken med registrerede værdier fra rutinetests, en temperaturstigningsprøve ved mærkespænding samt et billede af typeskiltet taget før emballering – fordi typeskiltet er det første, en havneinspektør læser ved ankomst.
Grænsefladen til højspændingsstrømforsyning fra kaj er stedet, hvor de fleste diskussioner finder sted, og de sker normalt mellem tre parter, der aldrig mødes: havnens elektriske rådgiver, skibets tekniske leder og transformatorleverandøren. Vi anmoder om skibets enkeltlinjeskema tidligt. En tolv-pulsomformer om bord ændrer harmonisk belastning på vores vikling, og et skib med et 6,6 kV distributionsanlæg og en 60 Hz generator kan ikke betjenes fra en 50 Hz kaj uden en omformer – uanset hvor generøs transformatorernes nominelle effekt ser ud på papiret.
Hvis du i øjeblikket udarbejder en kajspecifikation, send os venligst flådens sammensætning, nettilslutningens spænding og frekvens samt fejlstrømniveauet ved kajboksen. Disse tre oplysninger afgør mere om kajstransformator end enhver anden side i udbudsmaterialet, og de er normalt de tre, der modtages sidst. Vores ingeniører vil give dig en skriftlig tilbagemelding med en anbefalet effektkapacitet, en impedansanbefaling og en tilladt harmonisk belastning, så det elektriske anlæg kan gennemgås, inden bygningsarbejdet påbegyndes.
Om forfatteren denne artikel er udarbejdet af ingeniørteamet hos Ryan Electric (Jiangsu Ryan Electric Co., Ltd.), en transformatorproducent, der blev grundlagt i 2007, og som har været joint venture-partner med Eaton siden 2023. Teamet designer oliefyldte, støbte resin- og pladsmonterede transformatorer til havne-, datacenter-, forsynings- og industriprojekter samt støtter kunderne gennem specifikationsgennemgang før udbud. Til anlægsforespørgsler kontakt [email protected].