Paggamit ng Transformer para sa Shore Power: Pagtukoy sa Cold Ironing Supply para sa mga Berth na may 6.6 kV at 11 kV

 

 

Ang bid ay dumating bilang dalawampung pahina ng mga sibil na gawa at isang linya ng saklaw sa kuryente: pagkain at pag-install ng 6.6 kV na shore power. Tinanong namin ang inhinyero sa kuryente ng pantalan kung anong frequency ang ginagamit ng bisita na armada. May isang paghinto, at ang sagot: anuman ang karaniwan. Ang isang tanong na hindi nasagot na iyon ang nagpapasya sa rating ng shore Power Transformer , kung ang berth ay nangangailangan ng isang static frequency converter o hindi, at kung ang isang cruise ship ay talagang makakakonekta kapag ito ay dumating.

Ang cold ironing ay lumipat mula sa isang item sa pilot project patungo sa isang kondisyon sa permit sa isang dumaraming bilang ng mga pantalan, at ang pakete ng kuryente ay karaniwang ang bahagi na isinusulat huli at binibigyang pansin paling mababa. Ang gabay na ito ay sumasaklaw sa kung ano ang dapat harapin ng isang shore Power Transformer sa isang berth, kung aling mga halaga ang dapat ilagay sa specification, at ang mga detalye tungkol sa harmonic at corrosion na nagpapasya kung ang unit ay nananatiling operasyonal pa rin pagkalipas ng limampung taon sa salt air.

Ang Cold Ironing Load Ay Hindi Isang Building Load

Isang barko na naka-dock ay tumitigil sa pagpapatakbo ng mga auxiliary engine nito at kumu-konsumo ng lahat mula sa shore: hotel load, reefers, pumps, cranes sa mga self-unloader, at sa isang cruise vessel ang buong HVAC at galley load. Ang peak demand ay mataas at biglang dumadagdag nang isang beses. Karaniwang ina-planong 7.2 MVA sa 6.6 kV ang isang malaking cruise berth, na katumbas ng humigit-kumulang 630 A na secondary current, samantalang ang isang container berth na may reefer racks ay nasa pagitan ng 1.5 hanggang 3 MVA.

Ang duty ay paulit-ulit din sa paraan na hindi kailanman nakikita ng isang distribution transformer. Bawat koneksyon ng barko ay nagpo-power sa transformer at sa sariling transformer ng barko, kaya ang inrush ay nangyayari ilang beses sa isang araw, minsan kasama ang kable na may haba na 200 hanggang 400 metro sa pagitan ng berth box at ng barko. Idagdag ang 45 °C na ambient temperature sa isang Gulf port, 90% na relative humidity, at isang design life na 20 hanggang 30 taon, at ang thermal margin na dati ay tila sapat sa datasheet ay unti-unting nagiging napakabagal.

 

Voltage, Frequency, at ang Desisyon sa Converter

Ang high voltage shore connection ay standardised sa IEC/IEEE 80005-1 , at ang pagbabago noong 2021 sa pamantayang iyon ay umiiral nang malawakan dahil sa mga problema sa serbisyo dulot ng pag-ikot ng phase sa interface ng barko at daungan. Ang praktikal na kahulugan nito para sa isang bumibili ng transformer ay mas tiyak: ang daungan ay dapat maghatid ng voltahen at frequency na inaasahan ng barko, at ang transformer ay isa lamang sa mga bahagi ng chain na iyon.

Ang tatlong konpigurasyon ay sumasaklaw sa karamihan ng mga bid, at kinakailangan nila ang tatlong iba’t ibang teknikal na tukoy sa transformer.

 

Konpigurasyon ng daungan	Gawain ng transformer	Ano ang nagbabago sa teknikal na tukoy
grid na may 60 Hz, armada na may 60 Hz	Pababain lamang, halimbawa: mula 33 kV papunta sa 6.6 kV	Pinakamalapit sa isang karaniwang yunit ng distribusyon: karaniwang impedance, pagpapalamig na ONAN o ONAF, pinturang C5-M para sa marine atmosphere
grid na may 50 Hz, armada na may 60 Hz	Nagpapakain sa isang static frequency converter, o nakatayo sa output ng converter	Kasalukuyang mayaman sa harmoniko, DC offset sa output ng converter, mas mataas na eddy at stray losses, mga auxiliary na kipas at bomba sa gilid ng converter
grid na 50 Hz, fleet na 50 Hz (mga ferry, RoRo)	Pababa lamang, halimbawa mula 11 kV papunta sa 6.6 kV	Ang ratio ng boltahe at saklaw ng tap ay binigyan ng sukat para sa aktwal na fleet, hindi para sa isang hinaharap na fleet

 

Kung ang mga frequency ay tugma, ang shore Power Transformer ay isang karaniwang distribution o power transformer na may di-karaniwang espesipikasyon sa corrosion. Kung hindi tugma ang mga frequency, ang transformer ay nasa downstream ng isang converter at kumuha ng kanyang waveform. Ang ikalawang kaso ang kung saan nakatuon ang karamihan ng engineering risk, at kung saan ang isang karaniwang pag-evaluate ng loss ay tahimik na nagiging mali.

 

Kung Saan Hinahampas ng mga Harmoniko ang Transformer

Ang mga front end ng rectifier na isinasaad para sa barko ang pinagmulan. Ang isang six-pulse na pagkakaayos ay gumagawa ng karakteristikong 5th at 7th harmonics; ang isang twelve-pulse na pagkakaayos naman ay inililipat ang pangunahing order papuntang 11th at 13th. Ang mga kasalukuyang ito ay dumaan sa transformer, at ang eddy losses sa mga winding ay tumataas nang humigit-kumulang sa kwadrado ng harmonic order, kaya ang 11th at 13th ay nagdudulot ng mas malaking init bawat amp kaysa sa fundamental.

May dalawang numero na dapat isama sa teknikal na talaan. Ang una ay ang pahintulot sa harmonic loss, na ipinapahayag bilang K-factor o bilang isang tinukoy na harmonic spectrum na kailangang mabuhay ng yunit sa rated current nang hindi lalampas sa temperature rise nito. Ang pangalawa ay ang limitasyon sa voltage distortion sa point of common coupling, kung saan Ang IEEE 519 harmonic limits ay nagtatakda ng 5% total harmonic distortion para sa mga sistema sa pagitan ng 1 kV at 69 kV. Ang isang 6.6 kV berth ay nasa loob ng bandang iyon.

Ito ang bahagi na kadalasang iniiwanan ng maraming mga teknikal na tukoy sa port. Ang pagtaas ng impedance ng transformer upang kontrolin ang fault current ay nagdudulot din ng pagtaas ng voltage distortion para sa parehong harmonic current, dahil mas maraming distortion ang lumalabas sa mismong transformer. Ang impedance, ang bilang ng pulse ng converter, at ang disenyo ng filter ay dapat pinili nang sabay-sabay. Kapag dumating ang isang katanungan tungkol sa isang berth na may 8% impedance, isang twelve-pulse converter, at walang filter, sinusuri namin agad ang kombinasyon bago magbigay ng quote.

 

Asin, Umid, at ang Kapaligiran ng Berth

Ang isang berth ay isang pampang na lokasyon na may lubhang agresibong atmospera: asin na ulap, tidal na umid, usok ng diesel, at paghuhugas gamit ang hose malapit sa gusali ng terminal. Para sa outdoor na instalasyon sa jetty, ang sistema ng pintura ay dapat tukuyin ayon sa C5-M ng ISO 12944, kasama ang 316 stainless steel para sa mga nakalantad na fastener at isang base ng tangke na hindi maaaring mabuwal sa pamamagitan ng rust sa mga punto ng anchor. Karaniwan ang mga base frame na hot-dip galvanised, at hinihingi namin ang kapal ng coating sa micrometres imbes na sa pangalan ng kulay.

Ang kahon at pagpapalamig ay sumusunod sa pagkakalagay. Ang mga yunit na naka-immersed sa langis ay angkop para sa isang outdoor pad na nasa tabi ng berth; ang mga yunit na cast resin dry type ay angkop para sa indoor terminal building kung saan ang panganib sa sunog at pag-uugnay ng kable ay pabor sa isang yunit na walang likido. Sa parehong kaso, tukuyin ang IP54 bilang minimum, mga heater laban sa kondensasyon sa LV compartment, at isang klase ng temperature rise na nananatili pa rin sa ambient temperature ng site imbes na sa default na 40 °C sa katalogo.

Isang detalye na inilalahad namin nang maaga, dahil mahal ito kapag naipasa na: ang pagkabigo ng bintilador. Ang isang ONAF na yunit na may rating para sa buong berth load na may gumagana ang mga bintilador ay mawawalan ng 25 hanggang 30% ng kakayahan nito kapag ang isang bintilador ay tumigil sa paggana noong Agosto. Pumili ng alinman: tukuyin ang isang alarm para sa grupo ng bintilador na nakakabit sa sistema ng monitoring ng port, o i-size ang ONAN rating para sa tunay na patuloy na load at ituring ang forced-cooling stage bilang karagdagang kapasidad para sa peak hotel load.

 

 

 

Ano ang Ilalagay sa Shore Power Transformer Espesipikasyon

Ang talahanayan sa ibaba ay ang pinakamaliit na hanay ng datos na kailangan namin bago ma-quote nang tama ang presyo ng isang berth. Ang mga nawawalang linya ay ibabalik bilang mga pagpapalagay, at ang mga pagpapalagay ay ibabalik bilang mga order ng pagbabago. Kung ang isang linya ay lumilitaw din sa IEC/IEEE 80005-1, isulat ang kaukulang kabanata ng pamantayan sa tabi nito, upang ang tagapag-suplay at ang inspektor ng port ay basahin ang parehong kinakailangan.

 

Parametro	Karakteristikang pangangailangan ng berth	Bakit ito mahalaga
Tayahering Karagdagang Gana	7.2 MVA bawat cruise berth; 1.5 hanggang 3 MVA bawat container berth	Nagtatakda ng buong disenyo ng thermal at sukat ng kable mula sa berth box
Relasyon ng Voltas	33 kV o 11 kV primary papunta sa 6.6 kV o 11 kV secondary	Dapat tugma sa ship switchboard, hindi sa port grid
Dalas	60 Hz para sa fleet na gumagamit ng 60 Hz, 50 Hz para sa fleet na gumagamit ng 50 Hz, converter kung magkaiba ang dalawa	Nagdedesisyon kung ang isang converter, at ang kanyang harmonic spectrum, ay kasali sa disenyo
Impedance	6 hanggang 8% karaniwan, na koordinado sa fault level	Kung sobrang mababa, ang ship switchboard ay makakakita ng labis na fault current; kung sobrang mataas, tataas ang voltage distortion
Tungkulin sa harmonic	Ipinahayag na spectrum o K-factor, 5% THDv sa PCC	Nagpapigil sa mga mainit na lugar sa pabilog na bahagi na hindi makikita sa anumang karaniwang pagsubok sa pagkawala
Paglamig	ONAN kasama ang ONAF na yugto, alarm ng kipas papunta sa SCADA ng daungan	Pinapanatili ang serbisyo sa berth kahit kapag nabigo ang isang kipas
Pagkakalason	Pinturang C5-M ayon sa ISO 12944, mga fastener na gawa sa stainless steel na grado 316, IP54	Labinlimang taon ng hangin na may asin ang tunay na pagsubok sa pagtanggap
PAGSUSULIT	Mga karaniwang pagsubok, pagsubok sa pagtaas ng temperatura, pagsukat ng PD para sa cast resin	Nagbibigay sa daungan ng isang batayan para ikumpara sa susunod na tender

 

 

Paano tinutugunan ni Ryan ang isang katanungan tungkol sa berth

Ginagawa namin ang mga liquid-immersed at cast resin na yunit sa isang planta na may sukat na 120,000 m² na may higit sa 180 na hanay ng kagamitan sa produksyon at pagsubok, na suportado ng 37 na patent, at simula noong 2023 ay nagsasagawa kami bilang joint venture partner ng Eaton. Mas kaunti ang kahalagahan nito kaysa sa teknikal na usapan, ngunit nangangahulugan ito na ang isang katanungan tungkol sa berth ay nararating sa mga taong nakipagtalo na dati tungkol sa impedance.

Para sa isang mixed fleet, ang kapaki-pakinabang na opsyon ay ang dalawang secondary voltage kasama ang off-circuit link selection, kaya’t isang disenyo lamang ang kailangan para sa mga barko na may 6.6 kV at 11 kV nang walang pangalawang spare unit sa lugar. Ang off-circuit tap links ay ang pinakamura ring paraan upang takpan ang grid voltage na nagbabago mula sa nakasaad sa drawing. Bawat unit ay inilalabas kasama ang mga nakatalang resulta ng karaniwang pagsusulit bilang mga sukat na halaga, isang temperature rise run sa rated current, at isang litrato ng nameplate na kinuha bago ilagay sa kahon—dahil ang nameplate ang unang bagay na basahin ng isang port inspector kapag dumating.

Ang mataas na boltahe na interface ng shore connection ang pinakakaraniwang lugar kung saan nangyayari ang mga pagtatalo, at karaniwang nangyayari ito sa pagitan ng tatlong partido na hindi kailanman nagkikita: ang electrical consultant ng port, ang technical manager ng barko, at ang supplier ng transformer. Humihingi kami ng single-line diagram ng barko nang maaga. Ang isang twelve-pulse converter sa loob ng barko ay binabago ang harmonic duty sa aming winding, at ang isang barko na may 6.6 kV switchboard at 60 Hz generator ay hindi maaaring pasilbihan ng isang 50 Hz berth nang walang converter, kahit gaano man kaganda ang transformer rating sa papel.

Kung sumusulat ka ngayon ng specification para sa isang berth, ipadala mo sa amin ang fleet mix, ang grid voltage at frequency, at ang fault level sa berth box. Ang tatlong input na ito ang mas malaki ang epekto sa shore Power Transformer kaysa sa anumang iba pang pahina ng tender, at karaniwan silang tatlo ang huling dumadating. Ang aming mga inhinyero ay babalik sa iyo ng isang rating, isang rekomendasyon sa impedance, at isang harmonic allowance sa pagsulat, upang ang electrical package ay maaaring suriin bago pa man ilagay ang civil works.

Tungkol sa may-akda : Ito ang artikulo ay inihanda ng engineering team ng Ryan Electric (Jiangsu Ryan Electric Co., Ltd.), isang tagagawa ng transformer na itinatag noong 2007 at kasalukuyang joint venture partner ng Eaton mula noong 2023. Ang koponan ay nagdidisenyo ng oil-immersed, cast resin, at pad mounted transformers para sa mga proyekto sa port, data centre, utility, at industrial, at sumusuporta sa mga customer sa pamamagitan ng specification review bago ang tender. Para sa mga katanungan tungkol sa berth, mangyaring makipag-ugnayan sa [email protected].