Kap 19 Landstraum

 

Landstraum

Landstraum

Landstrøm på eit skip er organisert for å levere elektrisk kraft frå landbaserte anlegg til skipet når det ligg til kai. Dette reduserer behovet for å nytte skipet sine eigne generatorar, noko som senkar drivstofforbruket og reduserer utslepp av CO₂, NOₓ og støy.

1. Tilkoplingspunkt.

  • Skipet har eit dedikert landstraumstilkoplingspunkt, ofte på dekk eller i nærleiken av maskinrommet.
  • Kabeltilkoplinga kan vere manuell eller automatisert via eit kabelhandteringssystem.

2. Straumkabinett og transformatorar.

  • Straum frå land går gjennom eit straumkabinett der spenning og frekvens tilpassast skipet sitt system.
  • Landstraum er ofte 50 Hz i Europa og 60 Hz i USA, medan skip kan operere på ei anna spenning og ein annan frekvens, t.d. 440V/60Hz. Ein transformator omformar spenninga om nødvendig.

3. Synkronisering og tryggleik.

  • Før skipet koplast til landstraum, må det synkroniserast med skipet sitt elektriske system for å unngå spenningsforskjellar og feil.
  • Eit kontrollpanel ombord overvåkar og styrer overgangen frå skipskraft til landstraum.

4. Automatisk eller manuell overføring.

  • Overgangen kan vere automatisk eller manuell, avhengig av skipet sine system.
  • Når landstraum er aktiv, kan skipet sine eigne generatorar stengast ned.

5. Tilbakekopling til skipet sitt system

  • Når skipet skal forlate kaia, koplast landstraumen frå, og skipet sine eigne generatorar startast opp igjen.

Internasjonale standardar

  • Landstraum følgjer ofte ISO/IEC/IEEE 80005-1-standarden for \"Cold Ironing\" (bruk av landstraum).
  • Hamnar med landstraumanlegg tilbyr ofte 6,6 kV eller 11 kV høgspenningsforbindelsar.

Fordelar med Landstraum

  • Reduserer drivstofforbruk og utslepp
  • Senkar støy- og vibrasjonsnivå i hamnar
  • Gir økonomiske fordelar ved lavare drivstoffkostnadar

Kabeltypar til landstraum

Kabeltypar til landstraum

Den typen kabel som oftast nyttast til landstraum på skip avheng av spenning og straumstyrke, men dei vanlegaste typane er høgspenningskablar (HV) og lavspenningskabler (LV).

Vanlege kablar for landstraum

1. Høgspenningskablar (HV – High Voltage)

  • Nyttast til store skip som cruiseskip, containerskip og tankskip.
  • Typisk 6,6 kV eller 11 kV, som følgjer ISO/IEC/IEEE 80005-1-standarden.
  • Kabeltypar:
    • EPR (Ethylene Propylene Rubber) isolerte kablar – Fleksible og motstandsdyktige mot saltvatn.
    • Silikonisolerte kablar – Nyttast nokre gangar for høg varmebestandigheit.

2. Lavspenningskablar (LV – Low Voltage)

  • Nyttast på mindre fartøy som ferger, supplyskip og fiskebåtar.
  • Typisk 400V – 690V, ofte i samsvar med ISO/IEC/IEEE 80005-3-standarden.
  • Kabeltypar:
  • H07RN-F – Ein vanleg fleksibel gummikabel for maritim bruk.
  • NEK 606-godkjende kablar – Spesielt utvikla for norske maritime tilhøve.

Andre viktige faktorar

  • Kabeldiameter: Avheng av straumstyrken (t.d. 150 mm² eller større for høgspenning).
  • Skjerming: Mange kablar er skjerma for å redusere elektromagnetisk interferens (EMI).
  • Tilkoplingssystem: Pluggar og kontaktar er ofte i samsvar med IEC 60309 (for lavspenning) eller spesifikke landstraumspesifikasjonar for høgspenning.

Kontrollpanel for landstraum

Kontrollpanel for landstraum

Kontrollpanel for landstraum om bord i skip – nytta til å trygt kople skipet til landstraumforsyning, enten det er 400 V, 690 V eller høgspenning (t.d. 11 kV). Panelet handterar kopling, overvåking, sikring og synkronisering (ved behov).

Døme: Landstraum Kontrollpanel (400/690 V) – lavspenning.

Typisk oppbygging:
Komponent Skildring
Inntakskontakt eller koplingspunkt IEC 80005-plugg (landstraumstandard) eller terminalskap
Effektbrytar (ACB) T.d. Schneider Masterpact MTZ – med jordfeilvern og fjernstyring
Kontaktor eller mellomrelè For kontrollert innkopling av landstraum etter sikker sjekk
Måleinstrument Spenning, straum, frekvens, effekt – ofte DEIF, Schneider PM-serie eller C-Tek
Synkroniseringsmodul (valfritt) Dersom parallell drift med generator – T.d. DEIF RSQ-3 eller PPU 300
Brytarlås/systeminterlock Hindrar parallellkopling mellom landstraum og generator (mekanisk/elektrisk)
Varslingslys og HMI Indikasjon for straum inn, jordfeil, fasefeil, osv.
Vern og overvåking Jordfeilbrytar (RCCB), overspenningsvern, evt. fasedetektor
PLS/reléstyring Automatiserer sekvens: sjekk, kopling, avbrot

Ved høgspenning (t.d. 11 kV) krevst spesialisert transformator, SF₆ eller vakuumbrytar, isolasjonsovervåking, og jordingskontroll i samsvar med IEC 80005-2.

Kontrollsekvens ved tilkopling (automatisk eller manuell)

  1. Landstraum koplast fysisk til skipet.
  2. Kontrollpanel sjekkar:
    • Riktig spenning, faserekkefølgje og frekvens.
    • Ingen jordfeil.
    • Ingen parallell drift aktiv.
  3. Automatisk eller manuell godkjenning.
  4. Effektbrytar lukkast.
  5. Overvåking aktivert: alarmar, måling og loggar.
Døme på leverandørar av komplette panel:
Leverandør Merknad
Schneider Electric Panel med MasterPact, PM-serien, kommunikasjonsmodular.
DEIF Marine PPU 300 og kontrollsystem for landstraum m/synk.
Glamox / Tranberg Tavler og kontrollpanel til offshore og ferger.
PSW Power & Automation Norsk leverandør med skreddersydde løysingar.
Kongsberg Maritime Integrert i automasjonssystem (K-Chief).

Når spenning og frekvens ikkje stemmer overens

Å kople 400 V / 50 Hz landstraum til eit skip som er bygd for 440 V / 60 Hz vil ha alvorlege konsekvensar dersom det gjerast utan frekvensomforming.

Konsekvensar av feil tilkopling (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 % lavare spenning – mange lastar vil fungere dårleg eller ikkje
Frekvens Alvorleg feil (50 Hz vs. 60 Hz) Motorar, UPS-ar, og kontrollsystem er laga for 60 Hz – kan bli overbelasta, varme opp, feile
Asynkrone motorar Saktare hastigheit og høgt straumforbruk Hastigheita fell med \~17 % og moment reduserast – aukar risiko for overbelasting og varme
Elektronikk og UPS Mogleg skade eller feil Frekvensavvik gir ustabil drift eller øydelegg komponentar laga for 60 Hz
Tidtakarar og synkrone klokker Feil vising av tid Dei nyttar nettet sin frekvens for timing – går treigt på 50 Hz
Overoppheting Fare for brann eller havari Særleg i motorar og transformatorar, som ikkje er dimensjonert for 50 Hz
Lys og vifter Flakkar, støy og feil hastigheit Lysstoffrøyr og vifter laga for 60 Hz oppfører seg annleis eller uønska

Oppsummering:

Det må ikkje koplast direkte 400 V / 50 Hz til eit skip som er laga for 440 V / 60 Hz utan tilpassing.

Korleis kan ein løyse problemet?

Alternativ 1: Frekvensomformar (Shore Power Converter).

  • Konverterer 400 V 50 Hz → 440 V 60 Hz
  • Krev transformator og omformar
  • Finst som:
    • Containerbasert eining på kai.
    • Fast installert på skipet.

Alternativ 2: Landstraum frå 60 Hz kilde.

  • I spesialhamnar i USA, Japan eller offshore installasjonar.
  • Unngår konvertering, men er sjeldant i Europa.

Konsekvensar av motsette scenariet (440 V / 60 Hz land til 400 V / 50 Hz skip)

Kva skjer dersom ein koplar 440 V / 60 Hz landstraum til eit skip som er bygd for 400 V / 50 Hz?

Dette skjer typisk dersom eit europeisk skip (designa for 400 V / 50 Hz) går til hamn i t.d. USA eller Asia, og bydast 440 V / 60 Hz landstraum.

Konsekvenser og vurdering:
Område Konsekvens Forklaring
Spenning Auka spenning (+10%) 440 V i staden for 400 V – mange einingar tåler det, men det kan redusere levetid
Frekvens Kritisk endring (+20%) 60 Hz gir høgare motorhastigheit og for rask drift av frekvensavhengige system
Asynkrone motorar Køyrer raskare og kan overbelastast Hastigheit aukar med 20 %, momentet kan bli for lavt – fare for varmgang og havari
Transformatorar Kan støye og bli varme Lavare magnetisering enn ved 50 Hz, men spenning kan overstige nominelt nivå
Tidtakarar og kontrollsystem Feil tid og syklusar T.d. vaskemaskinar, omnar og PLC-ar kan nytte frekvensen til tidtaking
Lys, vifter, pumper Endra hastigheit eller støy Vifter går raskare og kan støye meir eller feile tidlegare
Oppsummering:
Faktor Risiko
Spenning (440 V i 400 V system) Moderat (kan føre til overlast, men mange einingar tåler ±10%)
Frekvens (60 Hz i 50 Hz system) Kritisk – fører til motorproblem, overhastigheit og feil i elektronikk

Ikkje anbefalt utan transformasjon og frekvensjustering.

Korrekt løysing kan vere:

Løysing Skildring
Frekvensomformar Konverterer 60 Hz → 50 Hz
Spenningstransformator Reduserer 440 V → 400 V (eller kombinerast med frekvensomformar)
Avansert kraftomformar (Shore Converter) Mange produsentar tilbyr éi eining som gjer begge delar (spenning + frekvens) automatisk

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

  • Inngang: 480 V / 60 Hz frå kaianlegg.
  • Utgang: 400 V / 50 Hz til skipet si tavle.
  • Leverandørar: ABB, Cavotec, Danfoss, Wärtsilä.
Konklusjon:
Spørsmål Svar
Kan ein kople 440 V / 60 Hz landstraum til eit 400 V / 50 Hz skip direkte? Nei, det kan føre til skade
Hovudproblemet? Frekvens (60 Hz) – gir overhastigheit i motorar og feil i utstyr
Løysing? Frekvensomformar og spenningstilpassing