岸电系统的过载和步进负载测试

从 Vessel 操作事件开始

正确的岸上电源测试案例始于操作事件，而非百分比。.

船舶可以产生多种类型的需求变化：大功率发动机启动、短时间内启动多个辅助负荷、大型泵停止运行、一组负荷断开连接、出现高于正常需求的临时峰值、相位失衡状况或船舶发电与岸上供电之间的切换。.

这些事件不会以同样的方式影响系统。.

发动机启动会导致电流急剧增加和电压暂时下降。 负载拒绝会导致电压或频率出现过冲。在连续模式下出现的一次峰值会暂时超过连续模式下的峰值。 等级制会产生热量限制和电流限制问题。相位负载测试和相位调节测试 而不是仅仅考虑总的 kVA 容量。.

因此，在测试方法冻结之前，应审查船只载货清单、最大功率电机、启动方式、同时载荷以及预计的操作顺序。.

我们的 岸电选择与兼容性指南 解释了在完成配置和测试之前所需的船只和岸边信息。.

四次负载测试，四个不同的问题

通过其中一项测试并不自动证明其他测试也是通过的。.

即使在满载运行的情况下，转换器也能长时间正常工作，并且在突然启动电机时仍能表现出较好的响应能力。此外，它还能在持续过载时，在超过其热限值的情况下仍能保持几秒钟的良好步幅恢复能力。.

从 Vessel 活动到测试案例

当操作问题转化为测试用例时，动态测试就更容易定义了。.

本矩阵中的百分比和接受限值必须源自实际的船舶和项目需求。该矩阵是使每个测试都能与实际运营情况相匹配的一种方式。.

真正的岸上电力负载测试装置包括哪些内容

进行有意义的岸上电源负载测试，需要比将固定电阻连接到转换器输出更复杂一些。.

一项用于低压船舶供电的工程负载测试装置使用了500/630 kVA级测试设备。 以及交流负载箱、降压变压器和所需的连接电缆。.

负载设备包括电阻式和感应式负载、数据采集、控制式负载添加和移除、保护、冷却和电气控制。.

• 电阻式负载可控制主动功率需求。.
• 感应式负载有助于再现静电功率条件。.
• 控制开关可以实现重复的负载应用和断开操作。.
• 数据采集记录了事件发生前的、事件期间的以及事件后的电气状态。.
• 冷却和保护功能可确保负载设备保持在安全的工作范围内。.

这个问题很重要，因为测试设置决定了结果实际证明了什么。.

纯电阻式负载组可能能够验证 kW 的负载情况，但它无法再现大型电机和感应式辅助负载的相同有功功率行为。.

对于动态测试，测量设备还必须能够快速捕捉到事件发生前的状态、负载过渡、最大偏差、恢复行为以及相关的保护措施。.

过载幅度和持续时间必须匹配

“110% 过载”并非一项完整的工程要求。.

如果转换器必须支持其持续额定功率以上的功率，则整个电流路径也必须支持该额定功率。.

转换器、变压器、配电箱、开关设备和电缆可能都不具备相同的暂时的电流能力。.

冷、热和反复的测试并不等同。

当热启动条件发生变化时，相同的电气负载事件可能会产生不同的结果。.

冷藏设备

半导体连接器、变压器绕组、电缆和外壳的空气绝缘层都具有更大的热容差。.

连续运行满载后

系统会在接下来的活动中以更高的组件和冷却系统温度开始。.

反复发生的事件

在短时间内发生的多个负载步骤或过载事件，即使每个事件都属于允许的时间范围，也会导致热量积聚。.

因此，在重复出现血管相关事件时，在重复测试之间恢复的时间间隔应成为程序的一部分。.

步进负载测试可测量动态响应

在岸电力的“增负”测试中，会快速添加一个预定义的负载块，并在过渡之前、期间和之后记录其电气响应情况。.

负载步长应以实际 kW 或 kVA 的数值以及系统额定功率的百分比表示。.

“25% 组负载步骤”的信息量远低于“初始运行状态下增加 150 千瓦的功率”。 适用于 1000 千瓦的系统。”

功率因数也是至关重要的因素。电阻式步进器和感应式步进器对转换器和变压器不会产生相同的主动和被动需求。.

主要测量值通常包括输出电压、相位电流、频率、有效功率、无功功率、功率因数、报警和保护状态。.

其中一项工程程序用于对波形和瞬态响应进行20–30% 次负载调整检查。 该范围属于该项目，不应作为通用验收要求再次使用。.

负载拒绝需要单独测试

动态测试不应该仅考察增加的负载情况。.

当船只装载的大块货物断开连接时，变流器需求迅速下降。因此控制系统必须从之前的运行点切换到更低的运行点。.

这种过渡状态可能导致电压暂时升高、频率偏差、控制器过载、振荡恢复或有害保护行为。.

初始负载非常重要。将给定负载块从低运行点移开，并不等同于将其移开到满载运行点。.

不平衡的负载测试检查了不同系统的极限值

均衡的三相负载箱无法准确反映所有船舶的运行状况。.

如果预计会出现显著的相位失衡现象，测试程序可能需要采用控制的非对称相位加载方式。.

有用的测量值包括：

• 单个相位电压；;
• 单个相位电流；;
• 电压失衡；;
• 目前的不平衡；;
• 转换器相位负载；;
• 变压器绕组装载情况。.

V电压失衡和电流失衡应分别作为单独的测量值处理。无法进行此类测量的一台负载箱 独立控制相位加载无法完全再现有意设置的不平衡负载情况。.

工厂 FAT 和现场负载测试证明了不同的限制

工厂测试和现场测试可以使用类似的负载事件，但它们并不一定证明同一系统存在。.

在工厂中，测试边界可能位于转换器或打包后的岸上电源设备上。这种受控的环境对于验证转换器的运行、保护、调节、冷却、过载能力和动态响应非常有用。.

安装完成后，电力线路可能包含额外的变压器阻抗、输出开关设备、长电缆线路、连接设备以及船舶接口。.

如果转换器端电压恢复正常，并不意味着船体连接也会出现相同的电压响应。.

测量在转换器和交付边界处

测量位置是动态测试规范中最重要的一部分。.

一个有用的项目可能在变流器或输出开关设备处定义一个测量点，而在最终的陆上连接或船舶交付边界处则定义另一个测量点。.

在下游电压下降的情况下，还应记录电缆长度、导体尺寸和运行电流。.

同样原则也适用于谐波和其他电力质量指标。没有定义测量点和负载条件的数值很难与其他测试结果进行比较。.

我们的文章 岸上供电谐波和电力质量 更详细地解释了这一测量位置问题。.

动态响应不替代全负载热性能测试

一次步骤加载过程可能只需几秒钟即可完成；而热验证则需要更长的时间。.

在负载测试期间，参数包括电压、电流、频率、有效功率、无功功率、功率因数、谐波、三相失平衡和设备效率。.

在连续运行期间，还进行了单独的稳定性测试，保持了100%的负载，并定期记录运行数据。.

这些测试与步骤负载测试所针对的问题不同。.

步幅负载测试考察系统在快速电力变化时如何反应；热测试则考察设备在长时间运行期间能否保持在可接受的电气和温度条件下。.

过载能力和过流保护并非同一种测试。

过载防护和过流保护都涉及电流高于正常运行水平的情况，但它们具有不同的用途。.

过载能力 定义设备预计运行的临时操作区域。.

过电流保护 定义了当电流超出允许运行范围时系统会如何反应。.

因此，测试方案可以包括临时过载保护、逆时保护、高电流快速保护和瞬时保护等独立验证项。.

在 FAT 之前构建验收矩阵

测试结果不应该成为供应商、EPC和客户决定“合格”的唯一依据。.

这份矩阵并非替代任何适用的标准。它将项目要求转化为可以被目睹、重复和审查的测试。.

更广阔的 岸电制造和FAT 该流程应将批准的负载测试方法和验收记录作为正式 FAT 文档的一部分予以处理。.

记录超过通过/不及格的结果

仅输入一条 FAT 条目（内容为“测试通过”）并不能在以后重建动态事件。.

一份可信的报告应该列出：

• 正在测试的设备；;
• 额定电压和频率；;
• 转换器的工作模式；;
• 电压设定值；;
• 初始载荷和最终载荷；;
• 功率因数；;
• 负载库配置；;
• 测量点；;
• 使用的仪器；;
• 录制方法；;
• 保护设置；;
• 活动期间的警报；;
• 相关温度；;
• 波形或高速趋势；;
• 测量偏差和恢复情况。.

一项项目测试程序要求在测试过程中记录波形数据，以保持溯源性。.

当需要将后续的操作问题与最初的 FAT 响应进行比较时，这些记录便变得非常有价值。.

我们的文章 岸上电源的事件记录、波形记录和故障诊断 解释了同步记录如何支持后续的故障重建。.

测量方法和验收限度是不同的概念。

任何测试程序都需要测量方法和验收标准这两者相结合。.

IEC 61000-4-30规定了测量功率质量量的标准方法，例如频率、电压幅度、快速电压变化、电压失衡、谐波和电流等。.

标准化测量提高了重复性，但并不自动为每个岸电系统确定特定的验收限值。.

允许的电压偏差、频率偏差和恢复时间可能取决于船舶的要求、转换器的设计、客户的规格要求、适用的标准、等级要求以及所接受的性能点。.

IEC 62586-2 为使用 IEC 61000-4-30 测量方法的仪器规定了功能测试和不确定性要求。.

实用岸上电力测试序列

1. 预测试验证

确认接线、相位顺序、仪表设备、通信、冷却、保护状态、负载库准备情况、紧急停止和安全开关程序。.

2. 无负荷运行

V在没有外部负载的情况下设定所需电压和频率，并建立初始参考条件。.

3. 渐进式加载

通过协议的负载阶段增加输出，并在负载增大时检查电气和冷却性能。.

4.连续额定负载运行

在规定的额定负载下运行所需时间，并记录稳定的电气和热性能。.

5. 步进负载应用

应用已批准的初始运行点所定义的载荷块，并记录其动态响应。.

6. 负载拒绝

移除已定义的负载块，记录过载、频率响应和控制器恢复情况。.

7. 过载情况

在规定的持续时间和热条件下，应用批准的过载幅度。.

8. 不平衡负载测试

必要时应施加受控的不等相位加载，并记录相位电压和电流。.

9. 保护验证

确认报警、限流和过载行为在允许操作区域之外的要求。.

10. 修复和记录审核

恢复临时测试设置，确认系统正常运行状态，并完成最终测试记录。.

由于设备架构和项目安全要求可能会发生变化，但每一次测试都应该从已知且记录好的状态开始。.

常见的岸上电力动态测试错误

测试程序完成前需要提供的信息

常见问题解答

技术参考框架

这些标准提供了更广泛的技术框架。具体过载负荷、载荷步幅、允许偏差和恢复要求仍需根据具体项目加以定义。.