Krasta strāvas transformatora izvēle: 6,6 kV un 11 kV krastmalas pieslēgumu aukstās dzelzs nodrošināšana

 

 

Tenderis ieradās kā divdesmit lappušu būvdarbu dokumentācija un viena rinda elektroiekārtu apjoma apraksta: piegādāt un uzstādīt 6,6 kV krasta strāvas padeves sistēmu. Mēs jautājām ostas elektroinženierim, ar kādu frekvenci darbojas iebraucošās kuģu flotes. Iestājās pauze, tad atbilde: ar visu, kas ir standarta. Šis viens neatbildētais jautājums nosaka krasta strāvas transformatorā vērtējumu, vai piestātnē vispār nepieciešams statiskais frekvences pārveidotājs un vai kruīzkuģis patiesībā var pieslēgties, kad tas ierodas.

„Aukstā dzelzs” lietošana ir pārvietojusies no pilotprojekta pozīcijas uz atļaujas noteikumu daļu arvien vairākās ostās, un elektroiekārtu pakotne parasti ir tā daļa, kuru raksta pēdējā vietā un pārskata vismazāk. Šis norādījums aptver to, ko krasta strāvas transformatorā krasta strāvas transformators

Jāiztur piestātnē, kādas vērtības jāiekļauj specifikācijā un kādi harmonisko svārstību un korozijas aspekti nosaka, vai ierīce joprojām būs ekspluatācijā pēc piecpadsmit gadiem sāļa gaisa ietekmes.

Korablis, kas piestāv pie piestātnes, izslēdz palīgdzinējus un saņem visu no krasta: viesnīcas slodzi, aukstuma konteinerus (reefers), sūkņus, krānu aprīkojumu pašizkraujošajās kuģu veidā un kruīzu kuģī — visu gaisa kondicionēšanas un virtuves slodzi. Maksimālā slodze ir augsta un pieaug vienā reizē. Lielas kruīzu piestātnes jauda parasti ir projektēta aptuveni 7,2 MVA pie 6,6 kV, kas atbilst aptuveni 630 A sekundārā strāvā, kamēr konteineru piestātne ar aukstuma konteineru statīviem parasti ir 1,5–3 MVA.

Šī ekspluatācijas slodze arī ir atkārtota veidā, kādu sadalīšanas transformators nekad neredz. Katra kuģa pieslēgšana aktivizē gan piestātnes transformatoru, gan paša kuģa transformatoru, tāpēc iekšējā strāva (inrush) rodas vairākas reizes dienā, dažreiz ar 200–400 m garu kabeli starp piestātnes rozeti un kuģi. Pievienojiet vēl 45 °C apkājējo temperatūru GULFA ostā, 90 % relatīvo mitrumu un 20–30 gadu projektēto kalpošanas laiku — un termiskais rezerves apjoms, kas datu lapā šķita pietiekams, sāk šķist nepietiekams.

 

Spriegums, frekvence un pārveidotāja izvēle

Augstsprieguma krasta pieslēgums ir standartizēts IEC/IEEE 80005-1 , un 2021. gada grozījumi šajā standartā pastāv galvenokārt tāpēc, ka kuģa un ostas savienojumā fāžu secība izraisīja problēmas ekspluatācijā. Praktiskais secinājums transformatora pircējam ir šaurāks: piestātnei jānodrošina spriegums un frekvence, kuru kuģis gaida, un transformators ir tikai viena šīs ķēdes daļa.

Trīs konfigurācijas aptver lielāko daļu iepirkumu konkursu, un tās prasa trīs atšķirīgus transformatoru specifikācijas dokumentus.

 

Piestātnes konfigurācija	Transformatora darbības režīms	Ko maina specifikācijā
60 Hz tīkls, 60 Hz flote	Tikai sprieguma pazemināšana, piemēram, no 33 kV līdz 6,6 kV	Visvairāk līdzīgs parastam sadalīšanas transformatoram: standarta impedances vērtība, ONAN vai ONAF dzesēšana, C5-M krāsa jūras vides apstākļiem
50 Hz tīkls, 60 Hz flote	Baro statisko frekvences pārveidotāju vai atrodas uz pārveidotāja izejas	Harmonikām bagāts strāvas plūsma, līdzstrāvas nobīde pārveidotāja izejā, augstākas vērpļstrāvas un izkliedētās zuduma vērtības, ventilatori un sūkņi kā palīgdzinēji pārveidotāja pusē
50 Hz tīkls, 50 Hz flote (šķērslejas kuģi, RoRo kuģi)	Tikai sprieguma pazemināšana, piemēram, no 11 kV uz 6,6 kV	Sprieguma attiecība un regulējamās pakāpes diapazons pielāgoti faktiskajai flotei, nevis nākotnes flotei

 

Kur frekvences sakrīt, a krasta strāvas transformatorā ir parasts sadalības vai barošanas transformators ar nenovarīgu korozijas izturības prasību. Kur frekvences nesakrīt, transformators atrodas pārveidotāja izvadā un pārņem tā vilnveida formu. Otrajā gadījumā koncentrējas lielākā daļa inženierriska, un standarta zudumu novērtējums klusēm kļūst nepareizs.

 

Kur harmonikas ietekmē transformatoru

Korabļa vienfāžu vai trīsfāžu līdzstrāvas pārveidotāju priekšgali ir harmonisko komponentu avots. Sešu impulsu shēma rada raksturīgos 5. un 7. kārtas harmoniskos komponentus; divpadsmit impulsu shēma pārvieto dominējošās kārtas uz 11. un 13. kārtu. Šie strāvas komponenti plūst caur transformatoru, un tinumu vērpu strāvas zudumi palielinās aptuveni proporcionāli harmonisko komponentu kārtas kvadrātam, tāpēc 11. un 13. kārtas harmoniskie komponenti rada daudz lielāku sasilšanu uz ampēru nekā pamatfrekvences komponents.

Specifikācijā jāiekļauj divi skaitļi. Pirmais ir harmonisko komponentu zudumu pieļaujamība, ko izsaka vai nu kā K-faktoru, vai arī kā norādītu harmonisko spektru, kuru ierīcei jāiztur nominālās strāvas apstākļos, nepārsniedzot tās temperatūras pieaugumu. Otrais ir sprieguma izkropļojuma limits kopīgajā pieslēguma punktā, kur IEEE 519 harmonisko komponentu ierobežojumi nosaka 5 % kopējo harmonisko komponentu izkropļojumu sistēmām ar spriegumu no 1 kV līdz 69 kV. 6,6 kV piegādes punkts ietilpst šajā diapazonā.

Šeit ir tā daļa, kuru lielākā daļa portu specifikāciju izlaiž. Trafo iekšējās pretestības paaugstināšana, lai kontrolētu avārijas strāvu, vienlaikus paaugstina sprieguma izkropļojumu pie tādas pašas harmoniskās strāvas, jo lielāka daļa izkropļojuma parādās pašā transformatorā. Pretestība, pārveidotāja impulsu skaits un filtru dizains jāizvēlas kopā. Kad mums ierodas piegādes vietas pieprasījums ar 8 % pretestību, divpadsmitimpulsu pārveidotāju un bez filtra, mēs šo kombināciju norādām jau pirms piedāvājuma sagatavošanas.

 

Sāls, mitrums un piegādes vietas vides apstākļi

Piegādes vieta ir krasta atrašanās vieta ar īpaši agresīvu atmosfēru: sāls migla, plūdmaiņu radīta mitrums, dīzeļdegvielas izplūdes gāzes un ūdens mazgāšana tuvu termināla ēkai. Ārējai piestātnei uz brieža jāizvēlas krāsu sistēma atbilstoši ISO 12944 standarta C5-M prasībām, redzamajiem stiprinājumiem jābūt no nerūsējošā tērauda 316 un tvertnes pamatnei jābūt tādai, kas neuzrūsēs cauri stiprinājuma punktos. Parasti tiek izmantoti karsti cinkoti pamati, un mēs lūdzam norādīt pārklājuma biezumu mikrometros, nevis krāsas nosaukumu.

Korpuss un dzesēšana ir atkarīgi no novietojuma. Eļļā iegremdēti transformatori piemēroti ārējai platformai pie piestātavas; litie sausie transformatori piemēroti iekštelpu termināla ēkai, kur ugunsbīstamība un kabeļu trases veicina vienības izmantošanu bez šķidruma. Abos gadījumos norādiet vismaz IP54 aizsardzības pakāpi, pretkondensācijas sildītājus zemsprieguma nodalījumā un temperatūras pieauguma klasi, kas ir spēkā vietnes reālajā apkārtējā temperatūrā, nevis katalogā norādītajā standarta 40 °C temperatūrā.

Vienu detaļu mēs uzsvērjam jau agrīnā stadijā, jo vēlāk tā izmaksās dārgāk: ventilatora atteice. ONAF tipa transformators, kas ir aprēķināts pilnai piestātavas slodzei ar darbojošiem ventilatoriem, zaudēs 25–30 % no savas jaudas, ja kāds ventilatora motors bloķēsies augustā. Vai nu norādiet ventilatoru grupas brīdinājumu, kas ir pieslēgts ostas uzraudzības sistēmai, vai arī izvēlieties ONAN jaudas vērtību reālistiskai nepārtrauktai slodzei un uzskatiet piespiedu dzesēšanas posmu par rezervi viesnīcas maksimālās slodzes apkalpošanai.

 

 

 

Ko ievietot Krasta strāvas transformatorā Specifikācija

Zemāk esošajā tabulā ir minimālais datu kopums, kas nepieciešams, lai pareizi noteiktu piestātnes piedāvājuma cenu. Trūkstošas rindas tiek aizvietotas ar pieņēmumiem, bet pieņēmumi izraisa izmaiņu pasūtījumus. Ja kāda rinda arī ietilpst IEC/IEEE 80005-1 standartā, blakus tai norādiet atbilstošo standarta punktu, lai piegādātājs un ostas inspektors lasītu vienu un to pašu prasību.

 

Parametrs	Tipiskā piestātnes prasība	Kāpēc tas ir svarīgs
Nominālā jauda	7,2 MVA uz kruīza piestātni; 1,5 līdz 3 MVA uz konteineru piestātni	Nosaka visu termisko projektēšanu un kabeļa izmēru no piestātnes kastes
Sprieguma attiecība	33 kV vai 11 kV primārā līnija uz 6,6 kV vai 11 kV sekundāro līniju	Jāatbilst kuģa sadales skapja parametriem, nevis ostas tīkla parametriem
Frekvence	60 Hz – 60 Hz flotei, 50 Hz – 50 Hz flotei, frekvences pārveidotājs, ja frekvences atšķiras	Nosaka, vai projektēšanā jāiekļauj frekvences pārveidotājs un tā harmonisko komponentu spektrs
Impedance	parasti 6 līdz 8 %, koordinēts ar avārijas strāvas līmeni	Pārāk zems līmenis rada pārmērīgu avārijas strāvu kuģa sadales skapī; pārāk augsts līmenis palielina sprieguma izkropļojumu
Harmonisko slodze	Norādītais spektrs vai K-faktors, 5 % THDv pie PCC	Novērš tinumu karstos punktus, kurus neviens standarta zudumu tests neatklās
Dzesēšana	ONAN ar ONAF posmu, ventilatora brīdinājums uz SCADA portu	Uztur piestātni darbībā, ja viens no ventilatoriem iziet no darba
Korozija	C5-M krāsa saskaņā ar ISO 12944, 316. klases nerūsējošā tērauda skrūves, IP54	Pietiekami ar 15 gadiem sāls gaisā — tas ir patiesais pieņemšanas tests
Testi	Rutīnas pārbaudes, temperatūras pieauguma tests, plazmas izlādes (PD) mērījumi lietajiem rezinām transformatoriem	Sniedz ostai kaut ko, ar ko salīdzināt nākamo piedāvājumu

 

 

Kā Raijans pieejas piestātnes vaicājumam

Mēs ražojam šķidruma iemērktus un lietos rezinā transformatorus 120 000 m² lielā rūpnīcā ar vairāk nekā 180 ražošanas un testēšanas iekārtu komplektiem, atbalstīti ar 37 patentiem; kopš 2023. gada mēs darbojamies kā Eaton kopuzņēmuma partneris. Tas ir mazāk būtiski nekā inženierzinātniskā saruna, taču tas nozīmē, ka piestātnes vaicājums nonāk pie cilvēkiem, kuri jau agrāk ir diskutējuši par impedanci.

Jauktai flotei noderīga iespēja ir divu sekundāro spriegumu izvēle ar ārpusslēguma tapu saitēm, tādējādi viens dizains der gan 6,6 kV, gan 11 kV kuģiem, un nav nepieciešams otrs rezerves vienības eksemplārs uz vietas. Ārpusslēguma tapu saites ir arī lētākais veids, kā kompensēt tīkla sprieguma svārstības no projekta vērtībām. Katra vienība tiek piegādāta pēc rutīnas testiem, kuru rezultāti ir reģistrēti kā mērītās vērtības, temperatūras paaugstināšanās pārbaude pie nominālās strāvas un fotoattēls ar uzlīmes plāksnīti, kas uzņemts pirms iepakošanas, jo uzlīmes plāksnīte ir pirmais, ko ostas inspektors izlasa ieraugot vienību.

Augstsprieguma krasta savienojuma interfeiss ir vieta, kur notiek lielākā daļa debates, un tās parasti notiek starp trim pusēm, kas nekad nesatiekas: ostas elektrotehniskais konsultants, kuģa tehniskais vadītājs un transformatora piegādātājs. Mēs jau agrīnā stadijā lūdzam kuģa vienlīnijas shēmu. Kuģa 12-pulsu konvertors maina harmonisko slodzi mūsu tinumā, un kuģi ar 6,6 kV barošanas sistēmu un 60 Hz ģeneratoru nevar apkalpot 50 Hz piestātnē bez konvertora, pat ja transformatora nominālā jauda izskatās ļoti augsta dokumentos.

Ja šobrīd sastādāt piestātnes specifikāciju, nosūtiet mums flotes sastāvu, tīkla spriegumu un frekvenci, kā arī avārijas strāvas līmeni pie piestātnes kastes. Šie trīs parametri nosaka vairāk par krasta strāvas transformatorā nekā jebkura cita iepirkuma dokumenta lapa, un parasti tie ir tie trīs, kas ierodas vēlākais. Mūsu inženieri atbildēs ar rakstisku ieteikumu par jaudas nominālvērtību, impedanci un harmonisko slodzi, lai elektriskais komplekts varētu tikt pārskatīts pirms uzsākta būvdarbu veikšana.

Par autoru : Šo rakstu sagatavoja inženieru komanda uzņēmumā Ryan Electric (Dzjansu Rjana Elektrik Ko., Ltd.), transformatoru ražotājs, kas dibināts 2007. gadā un kopš 2023. gada ir Eaton kopuzņēmuma partneris. Komanda projektē eļļā iegremdētus, lietus rezinu un uz pamatnes montējamus transformatorus ostu, datu centru, elektroenerģijas piegādes un rūpnieciskiem projektiem, kā arī atbalsta klientus, pārskatot specifikācijas pirms piedāvājumu iesniegšanas. Jautājumiem par piestātnēm sazinieties ar [email protected].