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港口
英威騰Goodrive5000岸電電源在某運輸碼頭的應用
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一、 時代背景:

* 燃油發電造成嚴重污染

隨著我國經濟持續快速發展,港口建設的步伐不斷加速,船舶??看a頭的數量和密度大幅增加,大多數船舶特別是油船和集裝箱船靠港時都使用燃油發電來滿足船舶的用電需求,為此需要消耗大量燃油,造成大量廢氣和顆粒物排放,從而產生嚴重的環境污染,具體體現在以下幾個方面:

1、燃油在燃燒中產生大量硫化物和氮氧化物,嚴重影響港口周圍環境;

2、燃油發電機產生噪聲污染,不利于船員和港口周圍民眾的生活;

3、船舶上安裝的發電機容量較小,效率較低,造成能源浪費;

4、燃油發電的成本遠高于水電等其它發電方式,不利于降低船舶運營成本。                  

圖1 靠岸船舶

* 岸電電源應運而生

基于以上弊端船用靜止式岸電電源應運而生。其優勢在于:

1、在頻率適應性上,具有 50Hz轉變成60Hz電源功能,具有更高的性價比,可向不同制式的船舶提供岸電;

2、在能耗上,與發電機比較,節能 20%以上,更省去了發電機帶來的噪聲大、運行成本高、損耗大、有污染、維修困難、須專人管理等諸多不便;

3、在功能上,具有更強的適用性,可以實時監控電源的運行情況等優點。

4、在可靠性上和體積上,岸電電源比普通變頻電源標準更高,模塊組采用 IGBT 逆變技術,可靠性高,體積小,大幅度節省制造材料,重量輕,移動方便;結構更緊湊、簡潔、美觀。

  岸電系統示意圖

二、項目概述及客戶需求

在某運輸碼頭,其需要容量1.6MW高壓岸電電源來滿足供電需求;

技術要求:

1、輸入電壓為10KV,要求在-10%~+10%電網電壓波動時必須滿載輸出。

2、變頻電源能對電壓瞬變進行調節,可以抑制電網的電壓擾動。

3、輸出電壓總諧波失真度THD≤3%,輸出各次諧波電流≤標準要求。

4、變頻電源輸出諧波電壓和諧波電流含量應優于GB/T14549《電能質量公用電網諧波》技術要求,輸出電壓總諧波失真度THD≤3%,輸出各次諧波電流≤標準要求;

5、保證船用電與岸電相序和線制的一致性,連船時出現相序不一致時,要求變頻電源具備一鍵切換相序技術。

6、變頻電源輸出電壓及頻率(6.6KV/60HZ、6KV/50HZ)可通過轉換開關或人機操作界面進行選擇。

7、變頻電源輸出電壓閉環,必須在隔離變壓器輸出側進行電壓閉環控制,確保輸出電壓的穩定。

基于客戶的需求,英威騰為客戶提供了GD5000岸電電源方案,應用在大連港汽車碼頭上,該方案回饋諧波小,節能優勢明顯,占地空間小、維護方便等諸多優點。

三、英威騰方案實施

3.1 系統配置:

名稱

功能

進線開關柜

實現港口變電站與岸基電源之間的連接和隔離。

高壓岸電電源

采用英威騰GD5000系列產品,實現船舶負載配電制式轉換。

隔離變壓器

隔離變壓器將船/ 岸間電氣隔離,防止船上負載電網和岸電電網互相干擾,避免變頻電源裝置因負載設備的故障而造成損壞。

變壓器預充柜

防止并網時的勵磁涌流,由岸電電源自動控制投入與切出。

岸電計量柜

實現電能計量。

出線開關柜

標準的KYN-28抽屜式高壓開關柜,實現岸基電源與港口前沿接電設備之間的連接和隔離。

在此方案中,高壓岸電電源包括移相變壓器、功率柜+控制柜;

移相變壓器采用知名品牌,移相變壓器配置:原邊三相輸入額定電壓10kV,50HZ,帶有±5%調壓,副邊三相輸出共18組,每組額定電壓為AC 690V,輔助輸出一組三相繞組,額定電壓為AC 400V,時時檢測變壓器柜溫度,保證變壓器可靠運行。

變壓器柜為風冷;功率柜配置:6個功率單元串聯,每個功率單元電氣性能一致,可以互換,單元串聯輸出電壓6kV及6.6kV;

控制柜配置:采用觸摸屏顯示和操作 ,控制系統三路電源互為備用供電 ,最長支持三十分鐘不間斷供電UPS。

3.2 一次回路:

系統一次回路如下圖所示:

一次回路圖

3.3 控制系統

*  輸出閉環控制技術

該系統具有AVR(電壓自動調節)功能,通過對輸出電源的電壓、電流進行進行精密的檢測采樣,經PID運算反饋控制SPWM電壓方波,構成輸出電壓為外環,輸出電流為內環的雙環穩壓控制,針對沖擊性負載應用場合,還增加了前饋補償,響應速度快,精度高,在母線電壓頻繁波動或者負載經常突變的場合,仍能保證穩定的輸出。通過軟件算法實現逆功率抑制,無需配置制動電阻或能量回饋裝置,系統結構簡單,成本低。

控制框圖

* 精確并網控制技術

控制系統使用自主研發的“鎖頻鎖相”控制技術,能自動識船舶當前輸入電壓制式,頻相同步精度高,已經在大容量電機變頻軟起的場合得到廣泛的運用,完全能夠實現岸基電源和船舶自身輔助電源之間無沖擊切換,避免對系統其它電氣設備造成影響

四、英威騰方案優點:

1. 輸入輸出無諧波

輸入采用干式移相變壓器進行多脈沖整流,輸入諧波小,額定負載時,網側電流諧波<2%;輸出采用單元串聯多電平拓撲結構,移相多重化SPWM調制技術,輸出電壓波形純凈,接近正弦波,諧波含量<2%

諧波分析

2. 高效率及高功率因數

采用移相變壓器與整流二極管進行多重化整流,系統滿載時功率因素大于或等于0.97;優異的控制性能,保證了系統效率在滿載時大于或等于96%

3. 其他優勢

* 岸電單元模塊化設計,功率密度大,成柜尺寸??;

* 岸電電源上進上出/下進下出進線設計,方便接線;

* 岸電單元通過光纖通訊由控制單元控制,強弱電隔離,抗干擾能力強;

* 僅使用6個功率單元串聯;體積小,安裝維護方便

* 輸出諧波小含量小。我司高壓岸電采用移相多重化多電平PWM脈寬調制技術,輸出波形幾近正弦波,額定負載時輸出側的諧波<2%,加上隔離變壓器后,輸出電壓諧波含量不大于1%。

岸電實物

五、結束語

英威騰GD5000系列高壓岸電電源采用直接高高輸出方案,系統效率高,輸入采用多脈沖整流輸入,輸入諧波小,功率因數高;輸出電流電壓雙閉環控制,輸出電壓波形質量好,抗負載擾動能力強;先進的逆功率抑制技術無需增加硬件投資即可實現逆功率抑制;是港口,碼頭的岸電系統的優質選擇。

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