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入札書類は、土木工事に関する20ページと、電気工事に関するたった1行——6.6kVの岸壁電源の供給および設置——で構成されていました。当社は港湾の電気技師に対し、寄港する船舶が使用する周波数を尋ねました。一瞬の沈黙の後、返答はこうでした。「標準的なものなら何でもよい」。この1つの未解決の問いが、 岸壁給電用変圧器 の定格を決定し、その係留地に静止型周波数変換装置（SFC）を設置する必要があるかどうか、さらにはクルーズ船が実際に到着時に接続できるかどうかを左右します。
「コールド・アイロニング（船舶停泊時における岸壁電源供給）」は、もはや実証実験段階の項目ではなく、多くの港湾において許認可条件の一つとして明記されるようになってきています。しかし、電気設備に関する仕様書は、通常、最後に作成され、最も審査が疎かになりがちです。本ガイドでは、係留地で実際に運用される際に 岸壁給電用変圧器 岸壁電源装置が耐えなければならない要件、仕様書に記載すべき技術的数値、そして15年間にわたる塩害環境下でも装置が現役で稼働し続けるかどうかを左右する高調波対策および腐食対策の詳細について解説します。
コールド・アイロニング負荷は、建物の負荷とは異なる
船が岸壁に係留されると、補助エンジンを停止し、ホテル負荷、リーファー（冷凍コンテナ）、ポンプ、自走式卸船機のクレーンなど、すべての電力を陸上から供給します。クルーズ船の場合は、空調設備（HVAC）や厨房の全負荷も陸上から供給します。ピーク需要は非常に高く、一気に負荷がかかる特徴があります。大型クルーズ船用の岸壁では、一般的に6.6 kVで7.2 MVA程度の電力供給を想定しており、二次側電流は約630 Aとなります。一方、リーファーラックを備えたコンテナ岸壁では、1.5～3 MVA程度が典型的です。
この用途における負荷パターンは、配電用変圧器が通常経験しないほど反復的です。船舶が接続されるたびに、まず岸壁側の変圧器が励磁され、その後船舶自身の変圧器が励磁されるため、インラッシュ電流が1日に数回発生します。場合によっては、岸壁の電源ボックスと船舶との間に200～400 mのケーブルが接続されることもあります。さらに、湾岸地域の港では周囲温度が45 °C、相対湿度が90％に達することもあり、設計寿命は20～30年と長期間に及ぶため、カタログ上の余裕ある熱余裕率も実際には十分とは言えなくなってきます。
電圧・周波数およびコンバーター選定
高電圧岸上電源接続は、以下の規格で標準化されています。 IEC/IEEE 80005-1 、そしてこの規格の2021年改正版が制定された主な理由は、船舶と岸壁の接続部における位相回転によって実際の運用で問題が生じたためである。変圧器購入者にとっての実務上の要点は、やや限定的である：係留場所（バース）が船舶が要求する電圧および周波数を確実に供給できなければならないという点であり、変圧器はその供給チェーンの一部にすぎない。
3つの構成パターンが、ほとんどの入札案件をカバーしており、それぞれ異なる変圧器仕様を要求する。
| バース構成 | 変圧器の用途 | 仕様で変更される項目 |
| 60Hz電源網、60Hz船隊 | 降圧専用（例：33kVから6.6kVへ） | 通常の配電用変圧器に最も近いもの：標準インピーダンス、ONANまたはONAF方式の冷却、海洋雰囲気対応のC5-M塗装 |
| 50Hz電源網、60Hz船隊 | 静止形周波数変換装置（SFC）に電力を供給する、あるいはその出力側に設置される | 高調波成分を多く含む電流、コンバータ出力における直流オフセット、渦電流損失および漏れ磁束による損失の増加、コンバータ側に設置されるファンやポンプなどの補機 |
| 50Hzの送配電網、50Hz対応の船舶（フェリー、ローロー船） | 降圧専用（例：11kVから6.6kVへ） | 電圧比およびタップ範囲は、将来の艦隊ではなく、実際に運用される艦隊に合わせて設計する |
周波数が一致する場合、 岸壁給電用変圧器 は通常の配電用または電源用変圧器であり、腐食に対する仕様が特殊なだけである。一方、周波数が一致しない場合は、変圧器はコンバータの下流に配置され、その波形をそのまま受け継ぐことになる。この後者のケースこそが、エンジニアリング上のリスクが最も高く、標準的な損失評価が知らぬ間に不適切になってしまう状況である。
高調波が変圧器に及ぼす影響
整流器の入力側（フロントエンド）が発生源です。6パルス構成では5次および7次高調波が特徴的に発生し、12パルス構成では支配的な高調波次数が11次および13次に押し出されます。これらの電流は変圧器を通過し、巻線の渦電流損失はおおよそ高調波次数の2乗に比例して増加するため、11次および13次の高調波は基本波1Aあたりずっと大きな発熱を引き起こします。
仕様書には2つの数値を記載する必要があります。1つ目は「高調波損失許容値」で、K係数で示すか、あるいは定格電流下で温度上昇限界を超えないように許容される高調波スペクトルを明示します。2つ目は「共通結合点における電圧ひずみ限界」であり、その地点とは IEEE 519の高調波制限規程が適用される箇所です。 同規程では、1kV～69kVの系統について全高調波ひずみ率（THD）を5％と定めています。6.6kVの岸壁電源は、この範囲に明確に含まれます。
ここが、多くのポート仕様書が見落としがちなポイントです。短絡電流を制御するために変圧器のインピーダンスを高めると、同じ高調波電流に対して電圧ひずみも増大します。これは、ひずみの多くが変圧器自体に現れるためです。したがって、インピーダンス、コンバータのパルス数、フィルタ設計は、相互に関連づけて選定する必要があります。例えば、8％のインピーダンス、12パルスコンバータ、かつフィルタなしという条件で岸壁設置依頼が来た場合、当社では見積提出前にこの組み合わせに注意喚起します。
塩分・湿度・岸壁周辺環境
岸壁とは、塩霧・潮汐による高湿度・ディーゼル排気ガス・ターミナル建物付近でのホース洗浄など、異常に厳しい大気環境にさらされる沿岸地点です。屋外の突堤への設置に際しては、塗装系をISO 12944のC5-Mクラスに準拠させ、露出部の締結具にはサステンレス鋼316を用い、アンカーポイントで腐食貫通しないタンク台座を採用してください。ベースフレームには溶融亜鉛めっきが一般的ですが、色名ではなく、めっき厚さ（マイクロメートル単位）を明記していただきます。
筐体および冷却方式は設置場所に応じて決定します。油入式変圧器は、岸壁横の屋外パッド設置に適しています。一方、難燃性・不燃性を重視し、ケーブル配線の観点から液体を含まない機種が望まれる場合は、屋内ターミナルビルへのキャストレジン製乾式変圧器の採用が適しています。いずれの場合も、最低でもIP54相当の防塵・防水性能、低圧側ボックス内に結露防止ヒーターを装備すること、およびカタログ記載の標準値（40°C）ではなく、現場の実際の周囲温度条件においても維持可能な温度上昇クラスを指定してください。
後で対応するとコストが大幅に増加するため、早期に確認が必要な要点の一つが「ファン故障」です。ONAF方式の変圧器は、ファン作動時の定格出力で岸壁全負荷に対応可能ですが、8月の高温時にファンモーターが停止した場合、その出力は25～30％低下します。このため、以下のいずれかの対策を講じてください：（a）ファン群の異常を検知し、港湾監視システムへ信号出力するアラーム回路を別途指定する、または（b）実際の連続負荷に応じてONAN方式の定格容量を設定し、強制空冷段階（ONAF）はホテル負荷のピーク時などに備えた余裕容量として扱う。
何を設置するか 岸壁給電用変圧器 仕様
以下の表は、岸壁の見積もりを適切に算出するために必要な最低限のデータセットです。記載が欠落している項目については、当社で仮定値を用いて対応しますが、そのような仮定は後続の変更依頼（チェンジオーダー）として発行されます。また、IEC/IEEE 80005-1規格において同様の項目が規定されている場合は、該当する規格条項番号を併記してください。これにより、サプライヤーと港湾検査官が同一の要求事項を参照できます。
| 仕様 | 代表的な岸壁要件 | なぜ重要なのか |
| 定位電源 | クルーズ船用岸壁：7.2MVA／岸壁、コンテナ船用岸壁：1.5～3MVA／岸壁 | 岸壁ボックスから接続ケーブルまでの熱設計およびケーブル断面積を決定します。 |
| 電圧比 | 一次側：33kVまたは11kV、二次側：6.6kVまたは11kV | 港湾の送配電網ではなく、船舶のスイッチボードに合致させる必要があります。 |
| 周波数 | 60Hz対応船隊には60Hz、50Hz対応船隊には50Hzを採用。周波数が異なる場合には周波数変換装置（コンバーター）を設置。 | コンバーターの採否およびその高調波スペクトルが設計に影響します。 |
| インピーダンス | 通常6～8％（地絡電流レベルと整合を図る） | 値が低すぎると船舶スイッチボードに過大な短絡電流が流れ込み、高すぎると電圧ひずみが増加します。 |
| 高調波負荷条件 | PCCにおける指定スペクトルまたはK係数（電圧全高調波歪率：5％） | 標準の損失試験では検出できない巻線の局所過熱（ホットスポット）を防止 |
| 冷却 | ONAN＋ONAF段階冷却方式、ファン異常時SCADAへのアラーム出力 | ファンが故障してもバーストを運用継続可能 |
| 腐食 | ISO 12944準拠C5-M耐食塗装、SUS316ステンレス製締結部品、防塵・防滴保護等級IP54 | 15年間の塩害環境下での使用が、実際の受入試験である |
| テスト | 通常試験、温度上昇試験、キャストレジン絶縁変圧器における部分放電（PD）測定 | 次回の入札に際して港湾当局が比較検討できる基準を提供 |
ライアンがバースト照会に対応する方法
当社は、液体浸漬式およびキャストレジン式変圧器を、延床面積12万m²の工場で製造しています。生産・試験設備は180セット以上を有し、37件の特許を保有。また、2023年よりイートン社との合弁事業パートナーとして活動しています。こうした実績も重要ですが、それ以上に重視しているのは技術的な対話です。ただし、バースト照会を受けた担当者は、インピーダンスについて議論した経験のあるエンジニアであるという点は、確かな強みです。
混合艦隊向けには、回路外タップリンク切替式の2段階二次電圧方式が実用的です。これにより、6.6 kVおよび11 kVの船舶に同一設計の装置を適用でき、現場に2台目の予備機を備える必要がなくなります。また、回路外タップリンクは、設計図と異なる電圧変動が生じる送配電網に対応する最もコスト効率の高い方法でもあります。すべての装置は、定格電流による温度上昇試験を実施し、測定値として記録された通常試験データ、および梱包前に撮影された銘板写真を添えて出荷されます。これは、港湾検査官が到着直後にまず確認する項目が銘板であるためです。
高電圧岸上接続インターフェースは、議論が最も多く発生する箇所であり、通常は互いに顔を合わせることのない3者の間でやりとりが行われます。すなわち、港湾の電気コンサルタント、船舶の技術マネージャー、およびトランスフォーマー（変圧器）供給業者です。当社では、船舶の単線結線図を早期にご提供いただくようお願いしています。船上に設置された12パルス整流装置は、当社の巻線にかかる高調波負荷を変化させます。また、6.6kVスイッチボードと60Hz発電機を備えた船舶は、変換装置なしでは50Hzの岸壁電源では運用できません。たとえ変圧器の定格容量が紙面上では十分に大きく見えても、それは変わりません。
現在、岸壁仕様書を作成中であれば、以下の情報を当社へお送りください：就航船隊の構成、系統電圧および周波数、および岸壁分電盤における短絡電流値（故障レベル）。これらの3つの情報は、入札仕様書のどのページよりも、その後の設計を左右する重要な要素です。にもかかわらず、これらはしばしば最後に到着する項目でもあります。 岸壁給電用変圧器 当社のエンジニアは、書面にて定格容量、インピーダンス推奨値、および高調波許容値をご提示いたします。これにより、土木工事の施工前に電気設備仕様のレビューが可能となります。
著者について 本記事は、2007年に設立され、2023年よりイートン社との合弁パートナーであるトランスフォーマー製造メーカー「ライアン・エレクトリック（江蘇ライアン・エレクトリック有限公司）」のエンジニアリングチームが作成しました。同チームでは、港湾、データセンター、送配電、産業向けに油入式、キャストレジン式、パッドマウント式トランスフォーマーの設計を手掛けており、入札前の仕様書レビューを通じて顧客をサポートしています。 berth（岸壁）に関するお問い合わせは、[email protected] までご連絡ください。