EN
Tarjous saapui kahdenkymmenen sivun mittaisena siviili- ja rakennustöiden dokumenttina ja yhdellä rivillä sähköalan vaatimuksia: 6,6 kV:n satamavirtalaitteiston toimittaminen ja asentaminen. Kysyimme sataman sähköinsinööriltä, millä taajuudella vierailijalaivasto toimii. Tuli hetken hiljaisuus, jonka jälkeen vastaus kuului: mitä tahansa on standardi. Yksi täsmällisesti vastaamaton kysymys määrittää laiturisähkömuuntajaan luokituksen, sillä se ratkaisee, tarvitaanko laiturille lainkaan staattista taajuusmuuttajaa ja voiko risteilyalus todella liittää itseään virtalähteeseen saavuttuaan.
Kylmärautaus on siirtynyt kokeiluhankkeen kohteesta ehtoon, joka on pakollinen saadakseen luvan yhä useammassa satamassa, ja sähkötekniikkaan liittyvä osa on yleensä se, joka kirjoitetaan viimeisenä ja tarkistetaan vähiten. Tämä opas käsittelee sitä, mitä laiturisähkömuuntajaan satamavirtalaitteisto
Kylmärautauksen kuorma ei ole rakennuksen kuorma
Alus satamassa sammuttaa apumoottorinsa ja ottaa kaiken maasta: hotellikuorman, jäähdytyskontit, pumput, nosturit itsepurkavissa aluksissa sekä risteilyaluksessa koko ilmastointi- ja keittiökuorman. Huippukuorma on suuri ja se tulee yhdessä hetkessä. Suuren risteilyalusten satamapaikkoja suunnitellaan yleensä noin 7,2 MVA:ksi 6,6 kV:n jännitteellä, mikä vastaa noin 630 A:n toissijaisvirtaa, kun taas konttialusten satamapaikat, joissa on jäähdytyskonttirakenteita, ovat lähempänä 1,5–3 MVA:ta.
Tehtävä on myös toistuvaa tavalla, jota jakelumuuntaja ei koskaan kohtaa. Jokainen aluksen liittäminen energisoi muuntajan ja sitten aluksen oman muuntajan, joten sisäänvirtaus tapahtuu useita kertoja päivässä, joskus jopa 200–400 metrin pituisen kaapelin kautta satamapaikan laatikosta alukseen. Lisää 45 °C:n ympäristölämpötila Persianlahden satamassa, 90 %:n suhteellinen kosteus ja 20–30 vuoden suunnitteluelinikä, ja lämpövarmuus, joka näytti runsaalta teknisessä tiedossa, alkaa näyttää hyvin pieneltä.
Jännite, taajuus ja muuntimen valinta
Korkeajännitealueen satamaliitäntä on standardoitu IEC/IEEE 80005-1 , ja kyseisen standardin vuoden 2021 tarkistus on olemassa suurelta osin siksi, että vaihejärjestyksen muutos laiva–satama-liitoksessa aiheutti käytössä ongelmia. Käytännön johtopäätös muuntajaa ostavalle on kapeampi: satamapaikan on toimitettava laivan odottama jännite ja taajuus, ja muuntaja on vain yksi tämän ketjun osa.
Kolme konfiguraatiota kattaa suurimman osan tarjouspyyntöjä, ja ne vaativat kolmea erilaista muuntajaspesifikaatiota.
| Satamapaikan konfiguraatio | Muuntajan käyttötilanne | Mitä muuttuu spesifikaatiossa |
| 60 Hz:n verkko, 60 Hz:n laivasto | Vain alaslasku, esimerkiksi 33 kV:sta 6,6 kV:iin | Lähinnä tavallinen jakelumuuntaja: standardimpedanssi, ONAN- tai ONAF-jäähdytys, C5-M-maali meriympäristöä varten |
| 50 Hz:n verkko, 60 Hz:n laivasto | Syöttää staattisen taajuusmuuttajan tai sijaitsee muuttajan ulostulossa | Sisältää runsaasti harmonisia komponentteja, tasajännitepoikkeama muuntimen ulostulossa, korkeammat pyörrevirta- ja hajaantumahäviöt, tuuletin- ja pumppuapulaitteet muuntimen puolella |
| 50 Hz:n sähköverkko, 50 Hz:n laivasto (lautat, ro-ro-alukset) | Vain alaspäin muuntava, esimerkiksi 11 kV → 6,6 kV | Jännitesuhde ja säädettävän kytkimen vaihtoalue mitoitettu todellisen laivaston mukaan, ei tulevaisuuden laivaston mukaan |
Kun taajuudet ovat samat, a laiturisähkömuuntajaan on perinteinen jakelu- tai tehomuunnin, jolla on epätavallinen korroosiosuojausvaatimus. Kun taajuudet eivät täsmää, muunnin sijaitsee muuntimen jälkeen ja perii sen aaltomuodon. Tämä toinen tapaus sisältää suurimman osan teknisestä riskistä, ja siinä perinteinen häviöarviointi hiljaa muuttuu virheelliseksi.
Missä harmoniset komponentit vaikuttavat muuntimeen
Laivojen tasasuuntaajien etupäässä olevat muuntajat ovat harmonisten virtojen lähteitä. Kuusipulssinen kytkentä tuottaa tyypillisiä 5. ja 7. harmonisia taajuuksia; kaksitoistapulssinen kytkentä siirtää hallitsevat harmoniset järjestykset 11. ja 13. taajuudelle. Nämä virrat kulkeutuvat muuntajan läpi, ja käämien häviövirtahäviöt kasvavat likimain harmonisen järjestyksen neliön mukaan, joten 11. ja 13. harmoniset aiheuttavat huomattavasti enemmän lämmönmuodostusta ampeeria kohden kuin perustaajuus.
Määrittelyyn kuuluu kaksi lukuarvoa. Ensimmäinen on harmonisten virtojen sallittu häviö, joka ilmoitetaan joko K-tekijänä tai määritellyn harmonisen spektrinä, jonka laite on kykenevä kantamaan nimellisvirrallaan ylittämättä lämpötilan nousun raja-arvoaan. Toinen on jännitteen vääristymän enimmäisraja yhteisen liitospisteen kohdalla, jossa IEEE 519 -harmonisten rajoitusten mukaan kokonaisharmoninen vääristymä saa olla enintään 5 % järjestelmissä, joiden jännite on välillä 1 kV–69 kV. 6,6 kV:n satamapaikka sijoittuu tässä välissä.
Tässä on se osa, jota useimmat satamaliittimen määrittelyt jättävät huomiotta. Oikosulkuvirran rajoittamiseksi muuntajan impedanssia nostetaan, mutta sama harmoninen virta aiheuttaa suuremman jännitteen vääristymän, koska suurempi osa vääristymästä ilmenee itse muuntajassa. Impedanssi, tasoitinpiikin lukumäärä ja suodattimen suunnittelu on valittava yhdessä. Kun saamme paikanpyyntöä, jossa on 8 %:n impedanssi, kaksitoistapiikkinen tasoitin ja ei suodatinta, merkitsemme yhdistelmän varoituksena ennen tarjouksen laatimista.
Suola, kosteus ja satamapaikan ympäristö
Satamapaikka on rannikkoalue, jonka ilmastolliset olosuhteet ovat erityisen aggressiivisia: suolahöyryä, vuorovesikosteutta, dieselkaasuja ja pesuvesihoseja terminaalirakennuksen läheisyydessä. Ulkoinen laituri-asennus vaatii maalijärjestelmän, joka täyttää ISO 12944 -standardin C5-M -luokan vaatimukset, näkyvien kiinnittimien materiaaliksi 316-ruostumatonta terästä ja säiliön alustan, joka ei ruostu läpi ankkuripisteissä. Kuumasinkitut alustakehikot ovat yleisiä, ja pyydämme pinnoitteen paksuutta mikrometreinä eikä värimääritelmänä.
Kotelo ja jäähdytys riippuvat sijoituksesta. Öljyssä jäähdytetyt muuntajat soveltuvat ulkona laiturin vieressä olevaan alustaan; valurésinä tehdyt kuivamuuntajat soveltuvat sisätiloihin, kuten terminaalirakennukseen, jossa tulipaloriski ja kaapelointi edellyttävät nestemätöntä muuntajaa. Molemmissa tapauksissa vaaditaan vähintään IP54-suojaluokka, alhaisen jännitteen kompartmenttiin asennettavat kosteudenestokuumennukset sekä lämpötilanousuluokka, joka on voimassa paikan ilmastossa eikä katalogissa annetussa 40 °C:n oletuslämpötilassa.
Yksi yksityiskohta, johon kiinnitämme huomiota jo varhaisessa vaiheessa, koska sen korjaaminen myöhemmin on kallista: tuuletimen vikaantuminen. ONAF-muuntaja, jonka nimellisteho on mitoitettu täydelle laiturikuormalle käyttäen tuulettimia, menettää 25–30 % tehostaan, jos tuulettimeen liitetty moottori vikaantuu elokuussa. Joko määritellään tuuletinryhmän hälytys, joka kytketään sataman valvontajärjestelmään, tai ONAN-nimellisteho mitoitetaan todelliseen jatkuvakuormaan ja pakollisen jäähdytyksen vaihe tulkitaan huippukuorman (esim. hotellin) varalta varauduttavaksi ylimääräiseksi kapasiteetiksi.
Mitä laittaa Laiturisähkömuuntajaan Spesifikaatio
Alla oleva taulukko sisältää vähimmäistiedot, jotka tarvitaan laituritarjouksen hinnoitteluun. Puuttuvat tiedot otetaan oletuksina, ja oletukset johtavat muutostilauksiin. Jos rivi esiintyy myös IEC/IEEE 80005-1 -standardissa, mainitse standardin kohta sen viereen, jotta toimittaja ja sataman tarkastaja käyttävät samaa vaatimusta.
| Parametri | Tyypillinen laiturivaatimus | Miksi tästä on merkitystä |
| Nimellinen teho | 7,2 MVA kullekin risteilylaiturille; 1,5–3 MVA kullekin konttilaiturille | Määrittää koko lämpösuunnittelun ja kaapelikoon laiturilaatikosta eteenpäin |
| Jännitekerroin | 33 kV tai 11 kV ensisijainen jännite, 6,6 kV tai 11 kV toissijainen jännite | Täytyy vastata aluksen sähkökeskuksen jännitettä, ei sataman sähköverkon jännitettä |
| Taajuus | 60 Hz 60 Hz -laivastolle, 50 Hz 50 Hz -laivastolle, taajuusmuunnin, jos taajuudet eroavat | Määrittää, tuleeko taajuusmuunnin ja sen harmoninen spektri mukaan suunnitteluun |
| Impedanssi | 6–8 % tyypillisesti, koordinoitu vikatason kanssa | Liian alhainen arvo aiheuttaa liiallista vikavirtaa aluksen sähkökeskuksessa; liian korkea arvo lisää jännitteen vääristymää |
| Ylätaajuuskuormitus | Ilmoitettu spektri tai K-kerroin, 5 % THDv PCC:ssä | Estää käämien kuumat kohdat, jotka mikään standardihäviötesti ei paljasta |
| Jäähdytys | ONAN ONAF-vaiheella, tuulensuojien hälytys portin SCADAan | Pitäytyy satamapaikka käytössä, kun yksi tuulensuoja epäonnistuu |
| Korroosio | C5-M-maali ISO 12944 -standardin mukaisesti, 316-ruostumaton teräs kiinnittimet, IP54 | Viisitoista vuotta suolaisessa ilmastossa on todellinen hyväksyntätesti |
| TESTIT | Tavalliset testit, lämpötilan nousun mittaus, PD-mittaus valurésinille | Antaa satamalle vertailukohteen seuraavaan tarjouspyyntöön |
Kuinka Ryan lähestyy satamapaikan kyselyä
Valmistamme nesteellä jäähdytettyjä ja valurésinisiä muuntajia 120 000 neliömetrin tehtaassa, jossa on yli 180 tuotanto- ja testilaitetta, tuettuna 37 patentilla, ja vuodesta 2023 lähtien olemme toimineet Eatonin yhteisyrityskumppanina. Tämä on vähemmän tärkeää kuin insinöörikeskustelu, mutta se tarkoittaa, että satamapaikan kysely päätyy henkilöille, jotka ovat jo aiemmin keskustelleet impedanssista.
Sekalaiselle laivastolle hyödyllinen vaihtoehto on kaksitasoinen toissijainen jännite sekä piirin ulkopuolinen kytkentävalinta, jolloin yhdellä suunnittelulla voidaan palvella sekä 6,6 kV että 11 kV -alustoja ilman toista varausta paikalla. Piirin ulkopuoliset jännitteen säätökytkimet ovat myös edullisin tapa kattaa verkkojännitteen heilahtelut suunnitteluarvoista. Jokainen yksikkö lähtee tehtaasta rutinitesteillä, joiden tulokset on kirjattu mitattuina arvoina, nimellisvirralla suoritetulla lämpötilan nousukokeella ja nimityskilven valokuvalla, joka otetaan ennen pakkaamista, koska nimityskilpi on se ensimmäinen asia, jonka satamavalvoja lukee saavuttuaan.
Korkeajännitekyläyhteysliittimen suhteen syntyy usein eniten keskustelua, ja se tapahtuu yleensä kolmen osapuolen välillä, jotka eivät koskaan tapaa toisiaan: sataman sähköasiantuntija, aluksen tekninen johtaja ja muuntajan toimittaja. Pyydämme aluksen yksiviivaisen kaavion varhaisessa vaiheessa. Aluksella oleva kaksitoistapulssimuuntaja muuttaa harmonisten jännitteiden kuormitusta meidän käämityksessämme, ja alusta, jonka kytkentälaatikko on 6,6 kV ja generaattori 60 Hz, ei voida tarjota 50 Hz:llä toimivalla laiturilla ilman muuntajaa, vaikka muuntajan nimellisarvo näyttäisi paperilla hyvältä.
Jos olet nyt laatimassa laiturin eritelmää, lähetä meille laivaston koostumus, verkkojännite ja taajuus sekä vikavirtataso laiturilaatikossa. Nämä kolme tietoa määrittävät enemmän laiturisähkömuuntajaan kuin mikään muu tarjouspyynnön sivu, ja ne ovat yleensä myös kolme viimeistä tietoa, jotka saapuvat. Meidän insinöörimme antavat kirjallisesti suositellun nimellisarvon, impedanssisuositukset ja sallitun harmonisen kuormituksen, jotta sähköpaketti voidaan tarkistaa ennen kuin rakennustyöt aloitetaan.
Kirjoittajasta tämä artikkeli on laatinut Ryan Electricin (Jiangsu Ryan Electric Co., Ltd.) insinööritiimi, joka on muuntajavalmistaja, perustettu vuonna 2007 ja Eatonin yhteistyökumppani vuodesta 2023 lähtien. Tiimi suunnittelee öljyssä jäähdytettyjä, valurésiinimuisia ja maanpäällisiä muuntajia satamille, tietokeskuksille, sähköverkolle ja teollisuusprojekteihin sekä tukee asiakkaita teknisten vaatimusten tarkistuksessa ennen tarjouspyyntöä. Laiturikyselyjen osalta ota yhteyttä osoitteeseen [email protected].