Kap 19 Landstrøm

 

Landstrøm

Landstrøm

Landstrøm på et skip er organisert for å levere elektrisk kraft fra landbaserte anlegg til skipet når det ligger til kai. Dette reduserer behovet for å bruke skipets egne generatorer, noe som senker drivstofforbruket og reduserer utslipp av CO₂, NOₓ og støy.

1. Tilkoblingspunkt.

  • Skipet har et dedikert landstrømstilkoblingspunkt, ofte på dekk eller i nærheten av maskinrommet.
  • Kabeltilkoblingen kan være manuell eller automatisert via et kabelhåndteringssystem.

2. Strømkabinetter og transformatorer.

  • Strøm fra land går gjennom et strømkabinett hvor spenning og frekvens tilpasses skipets system.
  • Landstrøm er ofte 50 Hz i Europa og 60 Hz i USA, mens skip kan operere på en annen spenning og frekvens, f.eks. 440V/60Hz. En transformator omformer spenningen om nødvendig.

3. Synkronisering og sikkerhet.

  • Før skipet kobles til landstrøm, må det synkroniseres med skipets elektriske system for å unngå spenningsforskjeller og feil.
  • Et kontrollpanel ombord overvåker og styrer overgangen fra skipskraft til landstrøm.

4. Automatisk eller manuell overføring.

  • Overgangen kan være automatisk eller manuell, avhengig av skipets systemer.
  • Når landstrøm er aktiv, kan skipets egne generatorer stenges ned.

5. Tilbakekobling til skipets system

  • Når skipet skal forlate kaien, kobles landstrømmen fra, og skipets egne generatorer startes opp igjen.

Internasjonale standarder

  • Landstrøm følger ofte ISO/IEC/IEEE 80005–1-standarden for "Cold Ironing" (bruk av landstrøm).
  • Havner med landstrømanlegg tilbyr ofte 6,6 kV eller 11 kV høyspenningsforbindelser.

Fordeler med Landstrøm

  • Reduserer drivstofforbruk og utslipp
  • Senker støy- og vibrasjonsnivå i havner
  • Gir økonomiske fordeler ved lavere drivstoffkostnader

Kabeltyper til landstrøm

Kabeltyper til landstrøm

Den typen kabel som oftest brukes til landstrøm på skip avhenger av spenning og strømstyrke, men de vanligste typene er høyspenningskabler (HV) og lavspenningskabler (LV).

Vanlige kabler for landstrøm

1. Høyspenningskabler (HV – High Voltage)

  • Brukes til store skip som cruiseskip, containerskip og tankskip.
  • Typisk 6,6 kV eller 11 kV, som følger ISO/IEC/IEEE 80005–1-standarden.
  • Kabeltyper:
    • EPR (Ethylene Propylene Rubber) isolerte kabler – Fleksible og motstandsdyktige mot saltvann.
    • Silikonisolerte kabler – Brukes noen ganger for høy varmebestandighet.

2. Lavspenningskabler (LV – Low Voltage)

  • Brukes på mindre fartøy som ferger, supplyskip og fiskebåter.
  • Typisk 400V – 690V, ofte i henhold til ISO/IEC/IEEE 80005–3-standarden.
  • Kabeltyper:
    • H07RN-F – En vanlig fleksibel gummikabel for maritim bruk.
    • NEK 606-godkjente kabler – Spesielt utviklet for norske maritime forhold.

Andre viktige faktorer

  • Kabeldiameter: Avhenger av strømstyrken (f.eks. 150 mm² eller større for høyspenning).
  • Skjerming: Mange kabler er skjermet for å redusere elektromagnetisk interferens (EMI).
  • Tilkoblingssystemer: Plugger og kontakter er ofte i henhold til IEC 60309 (for lavspenning) eller spesifikke landstrømspesifikasjoner for høyspenning.

Kontrollpanel for landstrøm

Kontrollpanel for landstrøm.

Kontrollpanel for landstrøm om bord i skip – brukt til å trygt koble skipet til landstrømforsyning, enten det er 400 V, 690 V eller høyspenning (f.eks. 11 kV). Panelet håndterer kobling, overvåkning, sikring og synkronisering (ved behov).

Eksempel: Landstrøm Kontrollpanel (400/690 V) – lavspenning.

Typisk oppbygging:
Komponent Beskrivelse
Inntakskontakt eller koblingspunkt IEC 80005-plugg (landstrømstandard) eller terminalskap
Effektbryter (ACB) F.eks. Schneider Masterpact MTZ – med jordfeilvern og fjernstyring
Kontaktor eller mellomrele For kontrollert innkobling av landstrøm etter sikker sjekk
Måleinstrumenter Spenning, strøm, frekvens, effekt – ofte DEIF, Schneider PM-serie eller C-Tek
Synkroniseringsmodul (valgfritt) Hvis parallell drift med generator – f.eks. DEIF RSQ-3 eller PPU 300
Bryterlås/systeminterlock Hindrer parallellkobling mellom landstrøm og generator (mekanisk/elektrisk)
Varslingslys og HMI Indikasjon for strøm inn, jordfeil, fasefeil, osv.
Vern og overvåkning Jordfeilbryter (RCCB), overspenningsvern, evt. fasedetektor
PLS/reléstyring Automatiserer sekvens: sjekk, kobling, avbrudd

Ved høyspenning (f.eks. 11 kV) kreves spesialisert transformator, SF₆ eller vakuumbryter, isolasjonsovervåkning, og jordingskontroll iht. IEC 80005–2.

Kontrollsekvens ved tilkobling (automatisk eller manuell):

  1. Landstrøm kobles fysisk til skipet.
  2. Kontrollpanel sjekker:
    • Riktig spenning, faserekkefølge og frekvens.
    • Ingen jordfeil.
    • Ingen parallell drift aktiv.
  3. Automatisk eller manuell godkjenning.
  4. Effektbryter lukkes.
  5. Overvåking aktivert: alarmer, måling og logger.
Eksempler på leverandører av komplette panel:
Leverandør Merknad
Schneider Electric Paneler med MasterPact, PM-serien, kommunikasjonsmoduler.
DEIF Marine PPU 300 og kontrollsystemer for landstrøm m/synk.
Glamox / Tranberg Tavler og kontrollpaneler til offshore og ferger.
PSW Power & Automation Norsk leverandør med skreddersydde løsninger.
Kongsberg Maritime Integrert i automasjonssystemer (K-Chief).

Når spenning og frekvens ikke stemmer overens

Å koble 400 V / 50 Hz landstrøm til et skip som er bygget for 440 V / 60 Hz vil ha alvorlige konsekvenser dersom det gjøres uten frekvensomforming.

Konsekvenser av feil tilkobling (400 V / 50 Hz land til 440 V / 60 Hz skip):

Område Konsekvens Forklaring
Spenning Redusert spenning (400 V vs. 440 V) Utstyr får 9–10 % lavere spenning – mange laster vil fungere dårlig eller ikke
Frekvens Alvorlig feil (50 Hz vs. 60 Hz) Motorer, UPS-er, og kontrollsystemer er laget for 60 Hz – kan bli overbelastet, varme opp, feile
Asynkrone motorer Langsommere hastighet og høyt strømforbruk Hastigheten faller med ~17 % og moment reduseres – øker risiko for overbelastning og varme
Elektronikk og UPS Mulig skade eller feil Frekvensavvik gir ustabil drift eller ødelegger komponenter laget for 60 Hz
Tidtakere og synkrone klokker Feil visning av tid De bruker nettets frekvens for timing – går tregt på 50 Hz
Overoppheting Fare for brann eller havari Særlig i motorer og transformatorer, som ikke er dimensjonert for 50 Hz
Lys og vifter Flakker, støy og feil hastighet Lysstoffrør og vifter laget for 60 Hz oppfører seg annerledes eller uønsket

Oppsummering

Det må ikke kobles direkte 400 V / 50 Hz til et skip som er laget for 440 V / 60 Hz uten tilpasning.

Hvordan kan man løse problemet?

Alternativ 1: Frekvensomformer (Shore Power Converter)

  • Konverterer 400 V 50 Hz → 440 V 60 Hz
  • Krever transformator og omformer
  • Finnes som:
    • Containerbasert enhet på kai.
    • Fast installert på skipet.

Alternativ 2: Landstrøm fra 60 Hz kilde

  • I spesialhavner i USA, Japan eller offshore installasjoner.
  • Unngår konvertering, men er sjeldent i Europa.

Konsekvenser av motsatte scenariet (440 V / 60 Hz land til 400 V / 50 Hz skip):

Hva skjer hvis man kobler 440 V / 60 Hz landstrøm til et skip som er bygget for 400 V / 50 Hz?

Dette skjer typisk hvis et europeisk skip (designet for 400 V / 50 Hz) går til havn i f.eks. USA eller Asia, og tilbys 440 V / 60 Hz landstrøm.

Konsekvenser og vurdering:
Område Konsekvens Forklaring
Spenning Økt spenning (+10%) 440 V i stedet for 400 V – mange enheter tåler det, men det kan redusere levetid
Frekvens Kritisk endring (+20%) 60 Hz gir høyere motorhastighet og for rask drift av frekvensavhengige systemer
Asynkrone motorer Kjører raskere og kan overbelastes Hastighet øker med 20 %, momentet kan bli for lavt – fare for varmgang og havari
Transformatorer Kan støye og bli varme Lavere magnetisering enn ved 50 Hz, men spenning kan overstige nominelt nivå
Tidtakere og kontrollsystemer Feil tid og sykluser F.eks. vaskemaskiner, ovner og PLC-er kan bruke frekvensen til tidtaking
Lys, vifter, pumper Endret hastighet eller støy Vifter går raskere og kan støye mer eller feile tidligere
Oppsummering
Faktor Risiko
Spenning (440 V i 400 V system) Moderat (kan føre til overlast, men mange enheter tåler ±10%)
Frekvens (60 Hz i 50 Hz system) Kritisk – fører til motorproblemer, overhastighet og feil i elektronikk
Ikke anbefalt uten transformasjon og frekvensjustering.

Korrekt løsning kan være:

Løsning Beskrivelse
Frekvensomformer Konverterer 60 Hz → 50 Hz
Spenningstransformator Reduserer 440 V → 400 V (eller kombineres med frekvensomformer)
Avansert kraftomformer (Shore Converter) Mange produsenter tilbyr én enhet som gjør begge deler (spenning + frekvens) automatisk

Eksempel: Shore Power Converter (for europeisk skip i USA)

  • Inngang: 480 V / 60 Hz fra kaianlegg.
  • Utgang: 400 V / 50 Hz til skipets tavle.
  • Leverandører: ABB, Cavotec, Danfoss, Wärtsilä.
Konklusjon
Spørsmål Svar
Kan man koble 440 V / 60 Hz landstrøm til et 400 V / 50 Hz skip direkte? Nei, det kan føre til skade
Hovedproblemet? Frekvens (60 Hz) – gir overhastighet i motorer og feil i utstyr
Løsning? Frekvensomformer og spenningstilpasning