Shore Power Transformers: Cara Menentukan Gardu Induk HVSC untuk Elektrifikasi Pelabuhan

Shore Power Transformers: Cara Menentukan Gardu Induk HVSC untuk Elektrifikasi Pelabuhan

Insinyur terminal yang menghubungi kami mengenai elektrifikasi dermaga biasanya membuka percakapan dengan cara yang sama: "Kami membutuhkan sekitar 2 MVA di dermaga." Lalu kami bertanya kapal mana yang akan singgah di dermaga itu. Jawabannya bisa menaikkan angka itu sepuluh kali lipat. Atransformator daya pantaidiukur berdasarkan kapal yang menghubungkannya, bukan berdasarkan beban yang dilihat terminal saat ini - dan satu-satunya perbedaan itulah yang menyebabkan sebagian besar kesalahan pada spesifikasi first-pass.

Apa yang Dapat Dilakukan oleh Shore Power Transformer yang Tidak Dapat Dilakukan oleh Unit Distribusi

Mulailah dengan arsitektur. Di pelabuhan besar, pasokan utilitas dapat mencapai tegangan mulai dari 34,5 kV hingga 230 kV, dan gardu listrik massal di dalam pelabuhan menurunkannya ke bus distribusi tegangan menengah di pantai. Dari sana, setiap tempat berlabuh mendapatkan trafo khusus yang membawa tegangan menjadi 6,6 kV atau 11 kV dan menyalurkan sistem manajemen kabel yang mengalirkan daya ke kapal. Setelah sambungan dibuat, kapal mematikan generator tambahannya dan terminal mengambil alih muatan. Pemilik menyebutnya demikianmenyetrika dinginataucatu daya darat (OPS); standar menyebut keseluruhan pengaturan akoneksi pantai tegangan tinggi (HVSC)sistem, dan trafo di bawahnya adalah hewan yang berbeda dari unit distribusi.

Trafo tidak ada untuk konversi tegangan saja. Ini adalah penghalang isolasi galvanik antara jaringan pantai dan sistem kelistrikan kapal. Praktik standar, dan pengaturan sebagian besar spesifikasi yang dituliskan, adalah satu trafo khusus per tempat berlabuh dengan satu kapal terhubung pada satu waktu, sehingga masalah grounding, arus nyasar, atau gangguan di tempat lain di pelabuhan tidak dapat menjangkau kapal dan mengacaukan proteksi gangguan tanahnya.

Dokumen yang mengaturnya adalah IEC/IEEE 80005-1, yang dikembangkan bersama oleh IEC, ISO, dan IEEE. Hal ini mencakup distribusi tegangan tinggi di darat, sambungan darat ke kapal dan peralatan antarmuka, transformator dan reaktor, semikonduktor dan konverter frekuensi berputar, serta sistem kontrol, pemantauan, dan interlocking yang menyatukan tempat berlabuh. Ini berlaku untuk kapal yang membutuhkan 1 MVA atau lebih, atau kapal dengan suplai utama tegangan tinggi; sambungan pantai tegangan rendah berada di bagian terpisah dari rangkaian. Catatan standar dipublikasikan dihalaman standar IEEE 80005-1- bukti yang berguna ketika lembaga utilitas atau lembaga klasifikasi menanyakan dari mana suatu persyaratan berasal.

Regulasi inilah yang mengubah teori teknik menjadi jadwal konstruksi. Peraturan At Berth California telah mewajibkan kapal peti kemas, reefer, dan kapal pesiar untuk menggunakan strategi pengendalian emisi yang disetujui di terminal yang diatur sejak Januari 2023, memperluas persyaratan tersebut ke kapal Ro-Ro di semua terminal yang diatur dan ke kapal tanker di Los Angeles dan Long Beach mulai Januari 2025, dan akan memperluas persyaratan tersebut ke kapal tanker di setiap terminal yang diatur mulai Januari 2027. Listrik pantai adalah rute yang diambil sebagian besar terminal. Jadwal kepatuhan lengkap dipublikasikan diCARB Di halaman Regulasi Berth.

Ukuran Berdasarkan Jenis Kapal: Angka Kekuatan di Balik Setiap Tempat Berlabuh

Inilah bagian yang dianggap remeh oleh pembeli: komposisi kapal menentukan rating, bukan permintaan terminal itu sendiri. Permintaan listrik tempat berlabuh dalam standar mencakup rentang yang luas.

Rancang kapal terbesar dalam rencana tempat berlabuh, lalu periksa apakah kapal yang lebih kecil tetap ekonomis untuk dilayani. Sebuah unit berukuran untuk lalu lintas kapal pesiar berada pada beban ringan melalui kunjungan Ro-Ro dan masih mendekati kehilangan tanpa muatan penuh, yang merupakan subjek dari bagian berikutnya.

Kemampuan kelebihan muatan juga lebih penting di sini dibandingkan dalam aplikasi distribusi standar, karena muatan berlabuh dilakukan secara bertahap.Menyetrika dinginmelibatkan dua operasi sinkronisasi per panggilan - satu untuk memindahkan muatan tambahan kapal ke pantai, satu lagi untuk mengembalikannya pada saat keberangkatan. Pendinginan udara paksa memberi Anda ruang kepala yang terdokumentasi di atas papan nama: untuk unit tipe kering sekitar 33% kapasitas tambahan hingga 3,75 MVA dan sekitar 25% di atasnya; untuk unit terendam cairan sekitar 12% sampai dengan 2,5 MVA dan 25% diatasnya. Panduan pemuatan di balik angka tersebut adalah IEEE C57.96 untuk tipe kering dan IEEE C57.91 untuk unit terendam cairan. Pemasok yang tidak dapat menghasilkan kurva kemampuan beban untuk siklus tugas Anda adalah pemasok yang nantinya akan menjadi bahan perdebatan Anda.

Kehilangan Tanpa Beban Adalah Item Baris 24/7 untuk Shore Power Transformers

Trafo distribusi mendapatkan kembali kerugiannya seiring bertambahnya beban. Trafo tempat berlabuh tidak mendapatkan kemewahan itu. Aset tersebut tetap berenergi di antara kedatangan kapal, terkadang selama berhari-hari, sehingga kehilangan tanpa muatan menjadi item energi terbesar dalam masa pengoperasian aset.

Lakukan aritmatika sebelum membandingkan kutipan. Sebuah unit dengan kehilangan daya tanpa beban sebesar 8 kW yang diberi energi selama 8.000 jam per tahun akan mengonsumsi sekitar 64.000 kWh. Pada tingkat industri sebesar $0,10/kWh, berarti sekitar $6.400 per tahun, atau sekitar $160.000 selama masa pakai 25 tahun - sebelum kehilangan beban dan sebelum pemeliharaan. Tarif Anda akan berbeda; pemesanan tidak akan. Struktur biaya itu terpisahpasokan listrik di daratanproyek dari pembelian trafo industri biasa, dan itulah sebabnya kami meminta evaluasi kerugian yang dikapitalisasi pemilik bermaksud untuk menerapkan dan merancang inti dan belitan di sekitarnya.

Frekuensi, Isolasi Galvanik, dan Pembumian: Tiga Detail yang Menenggelamkan Proyek

Frekuensi adalah yang utama. Sebagian besar kapal dipesan dengan sistem kelistrikan 60 Hz, sehingga pelabuhan yang dialiri oleh utilitas 50 Hz memerlukan konversi frekuensi sebelum trafo sisi pantai. Lewati pemeriksaan itu dan tempat berlabuh tidak sesuai dengan armada yang dibangun untuk melayaninya - sebuah penemuan mahal saat commissioning.

Isolasi adalah prioritas kedua. Di dalamHVSCdesain trafo khusus adalah penghalang isolasi, dan tidak dapat dibagi antara dua tempat berlabuh untuk menghemat uang. Lembaga klasifikasi menerbitkan kriteria penerimaan mereka sendiri di atas standar bersama, sehingga tinjauan sejawat atas IEC/IEEE 80005-1 bersama dengan panduan masyarakat kelas merupakan pemeriksaan silang yang berguna ketika spesifikasi teknis harus bertahan dalam tinjauan pihak ketiga. Salah satu studi tersebut layak disimpan dalam file proyek:Menavigasi Keselamatan dan Kepatuhan dalam Sistem Sambungan Pantai Tegangan Tinggi.

Pembumian berada di urutan ketiga, dan di sinilah rekayasa menjadi lebih spesifik. Tempat berlabuh dirancang sebagai sistem pembumian resistansi tinggi dengan resistor pembumian netral, dan nilai resistor mengikuti arus pengisian gabungan sistem darat dan kapal:

R_N=E_LN / (1,25 × I_C)

dimana R_N adalah resistor pembumian netral, E_LN adalah tegangan saluran ke netral, dan I_C adalah total arus pengisian gabungan sistem pantai dan kapal, dengan faktor 1,25 diterapkan untuk menutupi ketidakpastian pengukuran. Resistor dipantau terus menerus untuk kondisi hubung singkat dan terbuka, dan pemutus terbuka di kedua sisi sambungan jika pemantauan tersebut gagal. Gunakan arus pengisian yang dipinjam alih-alih arus yang dihitung atau diukur dan tempat berlabuh akan menimbulkan tegangan lebih sementara yang merusak peralatan di kedua sisi kabel.

Perangkat Perlindungan dan Keamanan Pembeli Perangkat Keras Lupa Menentukan

Trafo adalah bagian sederhana dari spesifikasi tempat berlabuh. Paket perlindungan dan antarmuka membuat proyek kehilangan waktu.

Pada trafo itu sendiri, unit koil cor tipe kering memerlukan perlindungan termal belitan (perangkat 49W). Unit terendam oli menambahkan perangkat suhu belitan, suhu oli, dan ketinggian oli ditambah perlindungan tekanan mendadak dan pelepas tekanan. Di sisi sekunder paket biasanya mencakup arus lebih dan arus lebih netral, tegangan lebih dan tegangan kurang, daya balik, arus dan tegangan urutan negatif, frekuensi berlebih dan kurang, dan pemeriksaan sinkronisasi sebelum pasokan kapal diparalelkan dengan daya pantai.

Pada antarmuka kabel, rakitan steker dan stopkontak diberi nilai 350 A atau 500 A pada 6,6 kV dan 11 kV. Setiap konektor membawa tiga pin daya, satu pin ground, dan dua pin pilot, dan sirkuit ground dan pilot menjadi yang terakhir dan putus terlebih dahulu - yang menjaga keselamatan operator saat kabel sedang disambungkan. Interlock kunci Kirk menghubungkan penutup wadah, sakelar pembumian, dan pemutus utama sehingga kabel dilepaskan sebelum disentuh, dan sistem manajemen kabel menggunakan sakelar batas keselamatan untuk menghentikan kapal yang berangkat menarik kabel dan menyambungkannya saat memuat.

Pendekatan Ryan Electric terhadap Paket Shore Power Transformer

Spesifikasi Berth menjangkau kami dalam setiap format. Beberapa pembeli mengirim lengkapoperasipaket dari integrator sistem; yang lain mengirimkan tiga baris teks dan daftar kapal. Pabrik kami di Jiangsu telah membangun trafo sejak 2007, dengan basis manufaktur seluas 120.000 m², lebih dari 180 set peralatan produksi dan pengujian, dan 37 paten dalam portofolio. Sejak tahun 2023 Ryan Electric telah beroperasi sebagai mitra usaha patungan Eaton. Sertifikasi kami mencakup UL, CSA, IEEE, DEKRA, CNAS, dan CE - file yang penting ketika gardu induk pelabuhan diperiksa berdasarkan kode kelistrikan Amerika Utara atau diaudit oleh lembaga klasifikasi.

Unit untuk proyek tempat berlabuh menjalani pengujian rutin yang sama dengan transformator utilitas kami: rasio, resistansi belitan, tegangan yang diterapkan dan diinduksi, tanpa beban dan kehilangan beban, dengan data kenaikan suhu dicatat selama pengujian tipe, berdasarkan prosedur pengujian ANSI/IEEE C57.12.90 dan IEC 60076-1. Jika pemasangan di sisi dermaga ditentukan, kami membangun unit terendam cairan dengan pengawetan minyak tersegel dan perlindungan korosi yang disetujui untuk kelas paparan. Jika trafo diletakkan di dalam ruangan atau di ruang gardu induk yang berventilasi, unit tipe kering yang terbuat dari resin cor biasanya merupakan jawaban yang lebih baik.

Satu pertanyaan dari tahun lalu menjadikan titik pengukuran lebih baik daripada brosur mana pun. Terminal yang meningkatkan tempat berlabuh tunggal mengirimkan spesifikasi untuk unit tipe kering 3 MVA. Lebih jauh lagi dalam dokumen yang sama, rencana kapal mereka mencakup panggilan pelayaran sesekali - dan sebuah kapal pesiar menarik hingga 20 MVA pada 6,6 kV. Trafo yang ditentukan akan berukuran terlalu kecil dengan selisih yang besar pada kelas kapal yang paling membutuhkan tenaga pantai. Kami mengutip dua konfigurasi: satu unit berukuran untuk panggilan pelayaran, dan pengaturan bertahap dengan ruang trafo kedua yang disiapkan untuk tempat berlabuh di masa depan.

Merencanakan Proyek Elektrifikasi Berth?

Lima hal menentukan peringkat, harga, dan jadwal: campuran kapal dan jumlah tempat berlabuh; tegangan dan frekuensi utilitas di pelabuhan, dan apakah diperlukan konversi frekuensi; target sertifikasi gardu induk pantai; apakah unit tersebut berada di dalam ruangan atau di dermaga; dan angka evaluasi kerugian yang diinginkan pemilik diterapkan. Kirimkan itu ke tim teknik kami melaluiryan-transformers.comdan kami akan kembali dengan rekomendasi peringkat untuk Andatransformator daya pantai, perbandingan kerugian, dan tanggal produksi yang berlaku.

Tentang Penulis:Artikel ini ditulis oleh tim teknik di Ryan Electric, mitra usaha patungan Eaton dan produsen transformator bersertifikasi UL/CSA di Jiangsu, Tiongkok, yang melayani klien pelabuhan, utilitas, pusat data, dan industri di Amerika Utara, Timur Tengah, Asia Tenggara, dan Afrika.