EN
De aanbesteding kwam binnen als twintig pagina’s civieltechnische werken en één regel elektrische scope: levering en installatie van 6,6 kV walstroom. We vroegen de elektrisch ingenieur van de haven op welke frequentie de bezoekende vloot draaide. Er volgde een stilte, gevolgd door het antwoord: wat standaard is. Deze ene onbeantwoorde vraag bepaalt de classificatie van de kadevoedingstransformator , of de ligplaats al dan niet een statische frequentieomvormer nodig heeft, en of een cruiseschip daadwerkelijk kan aansluiten bij aankomst.
Koud ijzeren is in een groeiend aantal havens verplaatst van een proefprojectpost naar een vergunningsvoorwaarde, en het elektrische pakket is meestal het onderdeel dat als laatste wordt opgesteld en het minst wordt beoordeeld. Deze gids behandelt wat een kadevoedingstransformator moet overleven op een ligplaats, welke waarden in de specificatie thuishoren, en de harmonische en corrosiegerelateerde details die bepalen of de unit na vijftien jaar zoutlucht nog steeds in bedrijf is.
Koud-ijzerbelasting is geen gebouwbelasting
Een schip aan de kade schakelt zijn hulpaggregaten uit en haalt al zijn stroombehoefte vanaf de kade: hotelbelasting, koelcontainers, pompen, kraaninstallaties op zelflossende schepen en bij cruiseschepen de volledige HVAC- en keukenbelasting. De piekbelasting is hoog en treedt in één keer op. Een grote cruise-kade wordt meestal ontworpen voor ca. 7,2 MVA bij 6,6 kV, wat overeenkomt met ca. 630 A secundaire stroom, terwijl een containerkade met koelcontainerstellingen meestal in het bereik van 1,5 tot 3 MVA ligt.
De belasting is ook op een manier herhalend waarop een distributietransformator dat nooit ervaart. Bij elke scheepsaansluiting wordt de transformator geactiveerd, gevolgd door de eigen transformator van het schip, waardoor de inschakelstroom meerdere keren per dag optreedt, soms via een kabel van 200 tot 400 m tussen de kadebox en het schip. Voeg daar een omgevingstemperatuur van 45 °C in een haven in de Golfregio, een relatieve vochtigheid van 90 % en een ontwerplevensduur van 20 tot 30 jaar aan toe, en de thermische marge die op de technische specificatie nog ruim leek, begint plots dun te lijken.
Spanning, frequentie en de keuze voor een omvormer
De aansluiting van hoge spanning vanaf de kade is genormaliseerd in IEC/IEEE 80005-1 , en de wijziging van 2021 van die norm bestaat grotendeels doordat faseomkering bij de scheep-kade-interface problemen in gebruik veroorzaakte. De praktische conclusie voor een koper van transformatoren is beperkter: de ligplaats moet de spanning en frequentie leveren die het schip verwacht, en de transformator is slechts één onderdeel van die keten.
Drie configuraties dekken de meeste aanbestedingen af en vereisen drie verschillende transformatorspecificaties.
| Ligplaatsconfiguratie | Transformatorbelasting | Wat verandert er in de specificatie |
| 60 Hz-net, 60 Hz-vloot | Alleen spanningsverlaging, bijv. 33 kV naar 6,6 kV | Het dichtst bij een normale distributietransformator: standaardimpedantie, ONAN- of ONAF-koeling, C5-M-verf voor de marineomgeving |
| 50 Hz-net, 60 Hz-vloot | Voedt een statische frequentieomzetter, of is aangesloten op de uitgang van de omzetter | Stroom met veel harmonischen, gelijkstroomcomponent op de omzetteruitgang, hogere wervelstroom- en streuverliezen, ventilator- en pomp-hulpsystemen aan de omzetterzijde |
| 50 Hz-net, 50 Hz-vloot (veerboten, RoRo) | Alleen spanningsverlaging, bijv. 11 kV naar 6,6 kV | Spanningsverhouding en tapbereik afgestemd op de werkelijke vloot, niet op een toekomstige vloot |
Wanneer de frequenties overeenkomen, is een kadevoedingstransformator een conventionele distributie- of vermogenstransformator met een ongebruikelijke corrosiespecificatie. Wanneer ze niet overeenkomen, bevindt de transformator zich stroomafwaarts van een omzetter en neemt hij diens golfvorm over. Deze tweede situatie is waar het grootste technische risico ligt, en waar een standaardverliesbeoordeling stilletjes onjuist wordt.
Waar harmonischen de transformator raken
Scheepvaartgelijkrichters aan de voorkant zijn de bron. Een zes-pulsconfiguratie genereert karakteristieke 5e- en 7e-bovenharmonischen; een twaalf-pulsconfiguratie verplaatst de dominante bovenharmonischen naar de 11e en 13e. Deze stromen lopen door de transformator, en wervelstroomverliezen in de wikkelingen nemen ongeveer kwadratisch toe met de orde van de bovenharmonische, dus de 11e en 13e veroorzaken per ampère veel meer verwarming dan de basisfrequentie.
Twee cijfers behoren in de specificatie te staan. Het eerste is een toegestane bovenharmonische verlieswaarde, uitgedrukt als K-factor of als een gespecificeerd bovenharmonisch spectrum dat het apparaat bij nominale stroom moet kunnen doorlaten zonder de toegestane temperatuurstijging te overschrijden. Het tweede is de spanningvervormingslimiet op het punt van gemeenschappelijke koppeling, waar De IEEE 519-bovenharmonische limieten voor systemen tussen 1 kV en 69 kV een totale harmonische vervorming van 5% vaststellen. Een 6,6 kV-kade valt volledig binnen deze band.
Dit is het onderdeel dat de meeste haven-specificaties over het hoofd zien. Het verhogen van de transformatorimpedantie om de kortsluitstroom te beheersen, verhoogt ook de spanningsvervorming bij dezelfde harmonische stroom, omdat een groter deel van de vervorming zich over de transformator zelf voordoet. Impedantie, pulsaantal van de omzetter en filterontwerp moeten gezamenlijk worden gekozen. Wanneer een aanvraag voor een ligplaats binnenkomt met 8% impedantie, een twaalfpuls-omzetter en geen filter, markeren we deze combinatie al vóór het opstellen van een offerte.
Zout, vochtigheid en de ligplaatsomgeving
Een ligplaats is een kustlocatie met een ongewoon agressieve atmosfeer: zoutnevel, getijdenvochtigheid, dieseluitlaatgassen en spoeling met een slang in de buurt van het terminalgebouw. Voor buiteninstallatie op de steiger dient het laksystem te voldoen aan klasse C5-M van ISO 12944, met roestvrij staal 316 voor blootgestelde bevestigingsmiddelen en een tankvoet die niet doorroest op de verankerpunten. Warmgedippte gegalvaniseerde onderbouwframes komen veel voor; wij vragen naar de laagdikte in micrometer, niet naar de kleurnaam.
Behuizing en koeling volgen uit de plaatsing. Oliegevulde eenheden zijn geschikt voor een buitenterrasje naast de aanlegplaats; gietverharde droge eenheden zijn geschikt voor het binnenlandse terminalgebouw, waar brandbelasting en kabelaanleg een eenheid zonder vloeistof gunstig maken. Specificeer in beide gevallen ten minste IP54, anti-condensatieverwarmers in het laagspanningscompartiment en een temperatuurstijgingsklasse die geldt bij de omgevingstemperatuur op locatie, niet bij de standaardtemperatuur van 40 °C uit de catalogus.
Een detail dat we vroeg ter sprake brengen, omdat het later duur wordt: ventilatorstoring. Een ONAF-eenheid die is gecertificeerd voor volledige aanlegplaatsbelasting met draaiende ventilatoren, verliest 25 tot 30% van haar capaciteit wanneer een ventilatormotor in augustus vastloopt. Specificeer daarom ofwel een groepsalarm voor ventilatoren dat is aangesloten op het bewakingssysteem van de haven, of dimensioneer de ONAN-vermogenswaarde op basis van de realistische continue belasting en behandel de geforceerde koeling als extra capaciteit voor piekbelasting van het hotel.
Wat in de Kadevoedingstransformator Specificatie
De onderstaande tabel bevat de minimale gegevensverzameling die wij nodig hebben voordat een aanlegplaatsaanvraag correct geprijsd kan worden. Ontbrekende regels worden aangevuld met aannames, en aannames leiden tot wijzigingsopdrachten. Indien een regel ook voorkomt in IEC/IEEE 80005-1, vermeld dan de desbetreffende normclausule er naast, zodat leverancier en haveninspecteur dezelfde eis lezen.
| Parameter | Typische aanlegplaatsvereiste | Waarom dit belangrijk is |
| Geregistreerde vermogen | 7,2 MVA per cruiseaanlegplaats; 1,5 tot 3 MVA per containeraanlegplaats | Bepaalt het gehele thermische ontwerp en de kabeldoorsnede vanaf de aanlegplaatsdoos |
| Spanningsverhouding | 33 kV of 11 kV primaire spanning naar 6,6 kV of 11 kV secundaire spanning | Moet overeenkomen met het scheepsstuurpaneel, niet met het havenstroomnet |
| Frequentie | 60 Hz voor een 60 Hz-vloot, 50 Hz voor een 50 Hz-vloot; frequentieomzetter waar zij verschillen | Bepaalt of een frequentieomzetter, en diens harmonisch spectrum, in het ontwerp wordt opgenomen |
| Impedantie | 6 tot 8 % typisch, afgestemd op de kortsluitstroom | Te laag: het scheepsstuurpaneel ondervindt te veel kortsluitstroom; te hoog: de spanningsvervorming neemt toe |
| Harmonische belasting | Opgegeven spectrum of K-factor, 5% THDv op het PCC | Voorkomt warmtepieken in de wikkeling die door geen enkele standaardverliesproef worden blootgelegd |
| Afkoeling | ONAN met ONAF-trap, ventilatoralarm naar poort-SCADA | Houdt de ligplaats in bedrijf wanneer een ventilator uitvalt |
| Corrosie | C5-M-verf volgens ISO 12944, roestvaststaalbevestigingsmiddelen van type 316, IP54 | Vijftien jaar zoutlucht is de echte acceptatietest |
| TESTS | Routineproeven, temperatuurstijgingsproef, PD-meting voor gegoten hars | Geeft de haven een referentie om te vergelijken met de volgende aanbesteding |
Hoe Ryan een ligplaatsaanvraag benadert
Wij bouwen oliegekoelde en gegoten hars-apparaten in een fabriek van 120.000 m² met meer dan 180 sets productie- en testapparatuur, ondersteund door 37 octrooien; sinds 2023 opereren wij als joint-venturepartner van Eaton. Dat telt minder dan het technische gesprek, maar het betekent wel dat een ligplaatsaanvraag bij mensen terechtkomt die al eerder over impedantie hebben gedebatteerd.
Voor een gemengde vloot is de nuttige optie een dubbele secundaire spanning met off-circuit tap-linkselectie, zodat één ontwerp geschikt is voor schepen van 6,6 kV en 11 kV zonder dat er ter plaatse een tweede reserve-eenheid nodig is. Off-circuit tap-links zijn ook de goedkoopste manier om een netspanning te compenseren die afwijkt van de specificatie op de tekening. Elke eenheid verlaat de fabriek met routineproeven waarvan de gemeten waarden zijn vastgelegd, een temperatuurstijgingsproef bij nominale stroom en een foto van het typeplaatje die is genomen voordat de eenheid wordt ingepakt, omdat het typeplaatje het eerste is wat een haveninspecteur bij aankomst leest.
De hoogspanningsaansluiting voor walstroom is het gebied waar de meeste discussies plaatsvinden, en die vinden meestal plaats tussen drie partijen die elkaar nooit ontmoeten: de elektrische adviseur van de haven, de technisch manager van het schip en de leverancier van de transformator. Wij vragen vroegtijdig de eendradschema’s van de schepen op. Een twaalfpulsige omvormer aan boord verandert de harmonische belasting op onze wikkeling, en een vaartuig met een 6,6 kV-schakelbord en een 60 Hz-generator kan niet worden bediend door een 50 Hz-afslagplaats zonder omvormer, hoe generositeit de nominale vermogenswaarde van de transformator op papier ook lijkt.
Als u nu een specificatie voor een afslagplaats opstelt, stuur ons dan de samenstelling van de vloot, de netspanning en -frequentie, en het kortsluitniveau bij de afslagkast. Deze drie gegevens bepalen meer over de kadevoedingstransformator dan welke andere pagina van de aanbesteding ook, en ze zijn meestal de drie die het laatst binnenkomen. Onze engineers sturen u schriftelijk een nominale vermogenswaarde, een impedantieaanbeveling en een toegestane harmonische vervorming terug, zodat het elektrische pakket kan worden beoordeeld voordat de civiele werken worden uitgevoerd.
Over de auteur dit artikel is opgesteld door het engineeringteam van Ryan Electric (Jiangsu Ryan Electric Co., Ltd.), een transformatorfabrikant die in 2007 werd opgericht en sinds 2023 een joint venture-partner is van Eaton. Het team ontwerpt oliegevulde, gegoten hars- en padgemonteerde transformatoren voor haven-, datacenter-, nuts- en industriële projecten, en ondersteunt klanten bij het beoordelen van specificaties vóór de inschrijving. Voor aanvragen over ligplaatsen kunt u contact opnemen met [email protected].