คุณภาพไฟฟ้าสำหรับการต่อเรือเดินทะเล: การเชื่อม, ชายฝั่ง, APF และ SVG
คุณภาพพลังงานของเรือและการสร้างเรือ เป็นปัญหาที่ไม่ใช่เพียงตัวเลขเดียวเสมอไป อู่ต่อเรือสมัยใหม่รวมภาระงานเชื่อมต่อแบบเป็นช่วงๆ, ระบบควบคุมความถี่แปรผันบนเครนและปั๊ม, การจ่ายไฟชั่วคราวที่ท่าเรือ, และอินเทอร์เฟซไฟฟ้าจากฝั่งที่สามารถเปลี่ยนความแข็งแรงของแหล่งจ่ายไฟจากโหมดการทำงานหนึ่งไปยังอีกโหมดหนึ่ง วิศวกรจึงจำเป็นต้องมีมุมมองที่วัดได้ของฮาร์มอนิกส์, พลังงานเชิงปฏิกิริยา, และความแปรปรวนของแรงดันไฟฟ้าก่อนที่จะเลือกใช้ APF/AHF, SVG หรือระบบประสานงานกัน.
คู่มือนี้อธิบายวิธีการตรวจสอบความผิดปกติในอู่ต่อเรือ, แยกอาการฮาร์มอนิกส์ออกจากอาการพลังงานเชิงปฏิกิริยา, และเตรียม RFQ ที่สนับสนุนการตัดสินใจเลือกอุปกรณ์ที่สามารถป้องกันได้ในจุดเชื่อมต่อร่วม (PCC).
สำหรับบริบทการใช้งานที่กว้างขึ้น ดูที่ CNBYG โซลูชันสำหรับเรือและการสร้างเรือ.
ส่วนที่ 1. ทำไมภาระงานเชื่อมและตัวแปลงไฟทำให้คุณภาพพลังงานของเรือและการสร้างเรือยากขึ้น?
อู่ต่อเรือและอู่ซ่อมบำรุงมีภาระงานที่ไม่เป็นเชิงเส้นและเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วหลายรายการ:
| ประเภทของภาระงาน | พฤติกรรมไฟฟ้า | อาการทั่วไปของอู่ต่อเรือ |
|---|---|---|
| การเชื่อมอาร์กและการเชื่อมความต้านทาน | พัลส์กระแสสูงเป็นช่วงๆ | แรงดันไฟฟ้าตก, การกระพริบ, กระแสฮาร์มอนิกส์ |
| การเชื่อมไฟฟ้าแบบพกพาบนเรือ | รอบการทำงานแบบเฟสเดียวหรือไม่สมดุล | ความไม่สมดุลของเฟสและแรงดันไฟฟ้าสนับสนุน |
| VFD ของเครนและปั๊ม | ส่วนหน้าของเครื่องปรับแรงดันและการเปลี่ยนแรงบิดอย่างรวดเร็ว | ฮาร์มอนิกส์และการเปลี่ยนแปลงของกำลังไฟฟ้าเชิงปฏิกิริยา |
| เครื่องแปลงไฟฟ้ากำลังจากฝั่ง | อิเล็กทรอนิกส์กำลังควบคุมที่จุดเชื่อมต่อ | ความบิดเบือนและการควบคุมปฏิสัมพันธ์กับบัสของโรงงาน |
| แหล่งจ่ายไฟชั่วคราวจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า | ความต้านทานแหล่งจ่ายที่แตกต่างจากฝั่ง | การเปลี่ยนแปลง THD และการตอบสนองแรงดันไฟฟ้าสำหรับโหลดเดียวกัน |
พฤติกรรมการเชื่อมในโรงงานอุตสาหกรรมได้รับการบันทึกไว้อย่างดีว่าเป็นแหล่งของความแปรปรวนของแรงดันไฟฟ้า คำแนะนำของ EPRI ถือว่าช่างเชื่อมเป็นหนึ่งในภาระโหลดที่มีความแปรปรวนสูงซึ่งสามารถสร้างประกายไฟที่วัดได้เมื่อรอบการทำงานซ้ำกันอย่างรวดเร็ว ในการสร้างเรือ ผลกระทบนั้นจะเพิ่มขึ้นเพราะการเชื่อมอาจเกิดขึ้นในหลายช่องทาง พร้อมกับเครนที่เคลื่อนที่ และในขณะที่โรงงานเปลี่ยนระหว่างฝั่งและแหล่งจ่ายไฟชั่วคราว.
สำหรับมุมมองเกี่ยวกับฮาร์มอนิกส์ของการเชื่อมในโรงงานยานยนต์ ดูที่ คู่มือโปรไฟล์ฮาร์มอนิกส์ของหุ่นยนต์เชื่อม. โครงการทางทะเลแตกต่างออกไปเนื่องจากโหมดการจ่ายไฟ การเปิดรับภายนอก และการเชื่อมต่อฝั่งเพิ่มข้อจำกัดที่โรงเชื่อมบนบกอาจไม่เผชิญหน้า.
ส่วนที่ 2. อู่ต่อเรือควรวัดอะไรบ้างก่อนเลือกวิธีบรรเทา?
อย่าเลือกขนาด APF หรือ SVG จากข้อมูลโหลดบนชื่ออุปกรณ์เท่านั้น เริ่มต้นด้วยการกำหนด PCC และโหมดการทำงานที่สำคัญต่อโครงการ.
| การวัด | ทำไมจึงสำคัญในโรงงานสร้างเรือ |
|---|---|
| แนวโน้มแรงดันไฟฟ้าและการลดลง | แสดงว่ามีการเกินขีดจำกัดของการกระพริบหรือแหล่งจ่ายแข็ง |
| ฮาร์มอนิกและ TDD ปัจจุบัน | รองรับการวางแผน APF/AHF ที่ PCC |
| THDv ที่บัส | แสดงว่าการบิดเบือนที่เกิดขึ้นขณะนี้มีผลต่อคุณภาพของแรงดันไฟฟ้าหรือไม่ |
| แรงดันไฟฟ้าและการแกว่งของ kvar | กำหนดว่าสิ่งที่ SVG เกี่ยวข้องหรือไม่ |
| ความไม่สมดุลของเฟสและกระแสศูนย์ | สำคัญสำหรับการเชื่อมต่อแบบเชื่อมต่อเดียวและสายไฟ 3P4W แบบผสม |
| การสั่นไหวของ Pst / Plt | จับการเคลื่อนไหวของแรงดันไฟฟ้าที่ซ้ำซากจากรอบการเชื่อม |
| โหมดแหล่งจ่าย: ชอร์ vs เครื่องกำเนิดไฟฟ้า | การศึกษาทางเรือพบความเบี่ยงเบนที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญภายใต้การจ่ายไฟจากชอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับภาระการเชื่อมเดียวกัน |
ใช้เครื่องวิเคราะห์คุณภาพไฟฟ้าในระหว่างการผลิตจริง ไม่ใช่เพียงในช่วงตรวจสอบเฉยๆ จับกิจกรรมการเชื่อมที่เป็นตัวแทน การเคลื่อนย้ายเครน การเริ่มปั๊ม และลำดับการโอนถ่ายไฟจากชอร์ที่ผู้ปฏิบัติงานใช้งานจริง.
วิศวกรมักอ้างอิง มาตรฐาน IEEE Std 519-2022 เมื่อเปรียบเทียบความเบี่ยงเบนที่วัดได้กับเป้าหมายการวางแผนที่ PCC IEEE 519 ใช้กับความเบี่ยงเบนในสภาวะคงที่ที่จุดเชื่อมต่อที่กำหนดไว้; มันไม่แทนที่การศึกษาความต้านทานแหล่งจ่ายเฉพาะของโรงงานเรือ.
ส่วนที่ 3. ผลลัพธ์ควรแยกปัญหาเกี่ยวกับฮาร์มอนิกส์, พลังงานเชิงปฏิกิริยา, และความแปรปรวนของแรงดันไฟฟ้าอย่างไร?
ความผิดพลาดที่พบได้บ่อยที่สุดในโรงงานเรือคือการถือว่าทุกการอ่านพลังงานต่ำเป็นปัญหาแคปซิเตอร์ หรือทุกการลดลงของแรงดันไฟฟ้าเป็นความจำเป็นในการเพิ่ม kvar สามกลุ่มของความรบกวนควรได้รับการวินิจฉัยแยกต่างหาก.
| อาการเด่น | ปัญหาหลักที่เป็นไปได้ | การตอบสนองทางวิศวกรรมครั้งแรก |
|---|---|---|
| สัญญาณรบกวนจากสัญญาณความถี่สูง / ความถี่สูง TDD | กระแสโหลดไม่เชิงเส้น | ประเมิน APF/AHF ที่บัสที่วัดได้ |
| การเปลี่ยนแปลงกำลังไฟฟ้าสะท้อนเร็ว / PF ต่ำ | ความต้องการ VAR แบบไดนามิก | ประเมิน SVG หรือการสนับสนุน VAR ที่ออกแบบไว้ |
| การลดลงของแรงดันไฟฟ้าซ้ำ ๆ พร้อมฮาร์มอนิกที่ยอมรับได้ | ไฟกระพริบ / ความแข็งแรงของแหล่งจ่ายไฟ | ศึกษาช่วงเวลาการทำงาน, ความต้านทานของสายไฟ, และการสนับสนุน VAR อย่างรวดเร็ว |
| ความร้อนเกินของตัวเก็บประจุหรือการตัดไฟโดยไม่จำเป็น | เรโซแนนซ์หรือความเครียดเกินฮาร์มอนิก | หยุดเพิ่มความจุของตัวเก็บประจุจนกว่าจะตรวจสอบสเปกตรัมและการปรับแต่งใหม่ |
สำหรับพื้นฐานของพลังงานไฟฟ้าสะท้อนในระบบอุตสาหกรรม ดูที่ คู่มือการชดเชยกำลัง reactive สำหรับโรงงานอุตสาหกรรม.
สำคัญ: แบงก์คาปาซิเตอร์แบบดั้งเดิมไม่ใช่คำตอบมาตรฐานสำหรับเขตอุตสาหกรรมที่มีการเชื่อมต่อการเชื่อมและเชื่อมต่อแบบหนัก การอภิปรายในฟอรัมเกี่ยวกับการเชื่อมและการใช้งานคาปาซิเตอร์ซ้ำๆ มักจะยกประเด็นเรื่องความร้อนจาก ripple-current และการสั่นสะเทือนเมื่อมีโหลดที่ไม่เป็นเชิงเส้น (แหล่งที่มา: การค้นพบในฟอรัม CR4 F3; ไม่ใช้เป็นหลักฐานทางเทคนิค) ใช้คาปาซิเตอร์เฉพาะหลังจากการตรวจสอบ harmonic และการปรับความถี่ไม่ใช่เพื่อทดแทนการวัด.
ส่วนที่ 4. เมื่อใดที่ APF, SVG หรือแนวทางผสมผสานเหมาะสม?
APF/AHF และ SVG แก้ปัญหาที่แตกต่างกัน การเลือกควรขึ้นอยู่กับการวัดความรบกวนหลัก.
| ผลการค้นพบหลัก | มาตรการบรรเทาที่ต้องการ | เหตุผล |
|---|---|---|
| กระแส harmonic สูง / TDD สูง | AHF / APF ตัวกรองความถี่สูง | ฉีดกระแส harmonic ชดเชยในเวลาจริง |
| การเปลี่ยนแปลงกำลังไฟฟ้าสะท้อนเร็ว / PF ต่ำ | เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับแบบสถิต SVG | ให้การชดเชย kvar แบบไดนามิก |
| ฮาร์มอนิกส์และการเปลี่ยนแปลงของกำลังไฟฟ้าเชิงปฏิกิริยา | APF + SVG หรือระบบคุณภาพกำลังไฟฟ้าแบบบูรณาการ | แยกการควบคุม harmonic และ var |
| ความเสี่ยงจากการสั่นสะเทือนของคาปาซิเตอร์ | การศึกษาทางวิศวกรรมก่อนเพิ่มความจุ | หลีกเลี่ยงการขยายแรงดันหั้ว |
CNBYG วางตำแหน่ง APF สำหรับการลดกระแส harmonic และ SVG สำหรับการชดเชย reactive แบบไดนามิกบน โซลูชันสำหรับเรือและการสร้างเรือ หน้านั้น คำแถลงความเหมาะสมของผลิตภัณฑ์ไม่ใช่การรับประกันผลลัพธ์ THD, PF หรือการอนุมัติขั้นสุดท้าย การเลือกสุดท้ายยังต้องอาศัยการวัดในสถานที่ การตรวจสอบตำแหน่ง CT และการประสานงานด้านการป้องกัน.
สำหรับพื้นฐานการเลือก APF ดูที่ คู่มือการคัดเลือกของ AHF. สำหรับบริบทของสายผลิตภัณฑ์แบบรวม ดูที่ ระบบคุณภาพไฟฟ้า หน้า.
ส่วนที่ 5. ทำไมต้องประเมินการทำงานของไฟฟ้าจากฝั่งและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแยกกัน?
โครงการไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟฟ้าบนฝั่งไม่ใช่แค่การเดินสายและการติดตั้งเบรกเกอร์. IEEE/IEC 80005-1 ครอบคลุมระบบเชื่อมต่อไฟฟ้าบนฝั่งแรงสูง รวมถึงอุปกรณ์เชื่อมต่อ, ตัวแปลง, การควบคุม, การตรวจสอบ, การล็อคป้องกัน และการจัดการพลังงาน ข้อกำหนดของเจ้าของท้องถิ่นอาจเพิ่มเงื่อนไขนอกเหนือจากมาตรฐาน.
จากมุมมองคุณภาพพลังงาน จุดสำคัญคือสภาพแหล่งจ่ายสามารถเปลี่ยนแปลงผลตอบสนองที่วัดได้ การศึกษาการเชื่อมบนเรือที่เผยแพร่เปรียบเทียบแหล่งจ่ายไฟบนฝั่งและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจำกัด และพบผลลัพธ์การบิดเบือนที่แตกต่างกันสำหรับเครื่องเชื่อมเดียวกัน ซึ่งไม่ได้สร้างกฎการกำหนดขนาดแบบสากล แต่ก็สมควรมีบันทึกการวัดแยกสำหรับ:
- การผลิตที่เชื่อมต่อกับฝั่งเป็นปกติ
- สถานการณ์ไฟดับที่ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองหรือการเชื่อมต่อแบบ cold-ironing
- การถ่ายโอนลำดับระหว่างแหล่งจ่ายไฟ
- หน้าต่างบำรุงรักษาที่ลดภาระงาน
พิจารณาไฟฟ้าจากฝั่งชายฝั่งเป็นอินเทอร์เฟซและการประเมินระบบควบคุม ไม่ใช่เพียงปัญหา kvar เท่านั้น.
ส่วนที่ 6. ควรวางอุปกรณ์และ CT ในระบบจ่ายไฟของอู่ต่อเรือที่ใด?
โครงการในโรงต่อเรือส่วนใหญ่มักวางมาตรการบรรเทาไว้ที่หนึ่งในสามระดับ:
- สายไฟที่ให้บริการห้องเชื่อม หรือสถานีงานท่าเรือ
- แผงสวิตช์แรงต่ำหลักของโรงต่อเรือ
- PCC ซึ่งเป็นจุดประเมินขีดจำกัดของไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟหรือชายฝั่ง
ตำแหน่งที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับตำแหน่งที่เกิดความรบกวน อุปกรณ์ที่ไวต่อ และความจำเป็นที่โครงการต้องปฏิบัติตามขีดจำกัดด้านบน เช่น ขั้วต่อ CT การจัดระดับการป้องกัน การเข้าถึงกล่อง การระบายอากาศ และระยะห่างจากบริการก็สำคัญเท่ากับค่าความสามารถของ kVA.
การทดสอบการเริ่มต้นควรประกอบด้วยการทดสอบโหลดแบบขั้นตอนภายใต้กิจกรรมการเชื่อมหรือการยกของจริง อุปกรณ์ที่ดูเสถียรในขณะไม่มีโหลดอาจยังทำงานได้ไม่ดีเมื่อมีโหลดหลายแบบที่ไม่เป็นเชิงเส้นซ้อนทับกัน.
ส่วนที่ 7. RFQ สำหรับคุณภาพพลังงานของเรือควรรวมอะไรบ้าง และเมื่อใดที่ CNBYG ไม่เหมาะสม?
ผู้ซื้อควรจัดหา
| ข้อมูล RFQ | ทำไมจึงสำคัญ | ข้อผิดพลาดทั่วไป |
|---|---|---|
| แผนภาพสายเดียว | กำหนด PCC, สายไฟ และการชดเชยที่มีอยู่ | ส่งเพียงรายการโหลดเท่านั้น |
| จุดวัดและจุดวัด PCC | เปรียบเทียบแบบ IEEE 519-style สำหรับ Anchor | วัดเฉพาะที่เครื่องเชื่อม |
| ไฟล์สเปกตรัมฮาร์มอนิกและแนวโน้ม | สนับสนุนการตรวจสอบคำสั่งและการจัดอันดับ APF | ใช้ภาพถ่ายช็อตหนึ่งนาที |
| โหมดการทำงานของฝั่งชายฝั่งกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า | เปลี่ยนความแข็งแรงของแหล่งจ่ายและการบิดเบือน | สมมติว่าการตั้งค่าเดียวเหมาะกับทุกโหมด |
| ข้อมูลหม้อแปลง / เครื่องกำเนิดไฟฟ้า | จำเป็นสำหรับบริบทของความต้านทานและไฟฟ้ากระพริบ | ละเว้นรายละเอียดแหล่งจ่ายชั่วคราว |
| ตัวเก็บประจุ ครีเอคเตอร์ และฟิลเตอร์ที่มีอยู่ | เปิดเผยความเรโซแนนซ์และข้อจำกัดในการปรับปรุง | ซ่อนอุปกรณ์ PF รุ่นเก่า |
| ตำแหน่งของซีทีและข้อจำกัดของตู้ | การติดตั้งและการป้องกันไดรฟ์ | ปล่อยให้ทีมงานภาคสนามกำหนดทิศทาง CT |
CNBYG สามารถตรวจสอบข้อมูลที่วัดได้และหารือเกี่ยวกับ APF, SVG หรือทางเลือกที่ประสานงานกันได้ผ่านทาง หน้าติดต่อเรา.
จัดพอดีขอบเขต
บทความนี้สนับสนุนโรงงานเรือ โรงซ่อมบำรุง และผู้ติดตั้งไฟฟ้าชายฝั่งที่สามารถให้การวัดหรือจัดการศึกษาวิจัยได้ ซึ่งไม่ใช่การอนุมัติจากการจัดอันดับทางทะเล การตรวจสอบการเชื่อมต่อชายฝั่ง การกำหนดขนาดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า หรือการอนุมัติวิศวกรรมเฉพาะโมเดล ห้ามแนะนำอุปกรณ์เฉพาะตัวเก็บประจุ APF หรือ SVG เท่านั้นก่อนที่จะยืนยันประเภทของการรบกวนและโหมดการทำงาน.
คำถามที่พบบ่อย
คุณภาพพลังงานของเรือเดินสมุทรคืออะไร?
เป็นชุดของแรงดันไฟฟ้า กระแส ฮาร์มอนิก การกระพริบ และเงื่อนไขของอัตราส่วนกำลังไฟฟ้าที่เกิดจากการเชื่อมโรงงานเรือ มอเตอร์ไดรฟ์ เครน และแหล่งจ่ายไฟบนฝั่งหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า.
เครื่องเชื่อมต้องการตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟเสมอหรือไม่?
ไม่ APF ถูกนำมาใช้เมื่อการวัดแสดงให้เห็นถึงกระแสแอมพลิฟายเออร์ที่มากเกินไป, TDD, ความผิดเพี้ยนของแรงดัน หรือปัญหาอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง.
ตัวกรอง SVG สามารถแก้ปัญหาคุณภาพพลังงานของโรงงานเรือได้ทุกปัญหาหรือไม่?
ไม่. SVG จัดการกับกำลังไฟฟ้าสะท้อนและการสนับสนุน VAR แบบไดนามิกเท่านั้น มันไม่สามารถแทนที่ APF ได้ในกรณีที่การลดฮาร์มอนิกของกระแสเป็นความต้องการหลัก.
แบงก์คาปาซิเตอร์เหมาะสำหรับโหลดเชื่อมเร็วหรือไม่?
ไม่โดยค่าเริ่มต้น คาปาซิเตอร์ต้องการการตรวจสอบฮาร์มอนิกและการปรับแต่งเนื่องจากโหลดเชื่อมและ VFD อาจสร้างเรโซแนนซ์หรือความเสี่ยงต่อความเครียดเกินไป.
โหมดไฟฟ้าบนฝั่งและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าควรใช้การตั้งค่าเดียวกันหรือไม่?
ไม่จำเป็นต้องเสมอไป ควรวัดแต่ละโหมดแยกกันเนื่องจากความแข็งแรงของแหล่งจ่ายและการบิดเบือนอาจเปลี่ยนแปลงได้.
โรงงานเรือควรกำหนด PCC ที่ไหน?
ที่จุดเชื่อมต่อไฟฟ้าที่มีการวางแผนขีดจำกัด ความต้องการของผู้ใช้ หรือเป้าหมายของเจ้าของ ซึ่งมักเป็นแผงสวิตช์หลักของโรงงานหรือจุดเชื่อมต่อบนฝั่ง.
ข้อมูลอะไรที่จำเป็นสำหรับการกำหนดขนาดอุปกรณ์ APF หรือ SVG?
ให้ข้อมูลแรงดันไฟฟ้า การเดินสาย รายการโหลด บันทึกฮาร์มอนิก แนวโน้ม PF/kvar ข้อมูลการกระพริบ รายละเอียดการชดเชยที่มีอยู่ และข้อจำกัดของกล่องบรรจุ.
มาตรฐานทางทะเลสามารถรับรองอุปกรณ์ที่เสนอโดยอัตโนมัติหรือไม่?
ไม่ มาตรฐานเช่น IEEE/IEC 80005-1 กำหนดขอบเขตของระบบและข้อกำหนดของอินเทอร์เฟซ แต่ยังคงต้องการการตรวจสอบวิศวกรรมเฉพาะโครงการ.