HΛΕΚΤΡΟΠΡΟΩΣΗ ΠΛΟΙΩΝ ΚΑΙ ΠΛΗΡΩΣ ΕΞΗΛΕΚΤΡΙΣΜΕΝΟ ΠΛΟΙΟ: ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΙΣΧΥΟΣ

Transcript

1 HΛΕΚΤΡΟΠΡΟΩΣΗ ΠΛΟΙΩΝ ΚΑΙ ΠΛΗΡΩΣ ΕΞΗΛΕΚΤΡΙΣΜΕΝΟ ΠΛΟΙΟ: ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΙΣΧΥΟΣ Ι. Μ. Προυσαλίδης, Επ. Καθηγητής ΕΜΠ ρ Ι. Κ. Χατζηλάου, Καθηγητής ΣΝ ρ E. Στυβακτάκης, ΕΣΜΗΕ ΑΕ ρ Φ. Κανέλλος, Μεταδιδάκτορας ΕΜΠ Ν. Χατζηαργυρίου, Καθηγητής ΕΜΠ Χ. Φραγκόπουλος, Καθηγητής ΕΜΠ Η. Σοφράς, Υπ. ιδάκτορας ΕΜΠ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η διαρκώς αυξανόµενη χρήση της ηλεκτροπρόωσης δηµιουργεί νέα δεδοµένα για τα συστήµατα ηλεκτρικής ενέργειας των πλοίων. Τα τεχνολογικά επιτεύγµατα στον τοµέα των ηλεκτρονικών ισχύος και η εφαρµογή τους στους κινητήρες πρόωσης προσφέρουν µεγάλα πλεονεκτήµατα σε σχέση µε το παρελθόν αλλά παράλληλα δηµιουργούν µεγαλύτερες απαιτήσεις από την πλευρά της παραγωγής, του ελέγχου, της διανοµής και της ποιότητας της ηλεκτρικής ισχύος. Επιπλέον οι σύγχρονες τάσεις οδηγούν σε πλήρη «εξηλεκτρισµό» όλων των εγκατεστηµένων υποσυστηµάτων (ο όρος που έχει επικρατήσει είναι το πλήρως εξηλεκτρισµένο πλοίο από την απόδοση του All Electric Ship AES ) αυξάνοντας τη σηµασία του συστήµατος ηλεκτρικής ισχύος του πλοίου και της εύρυθµης λειτουργίας του για την οµαλή και ασφαλή πλεύση του αλλά και την επιβίωση του σκάφους, του πληρώµατος και των επιβατών του. Ο όρος «ποιότητα ισχύος» σχετίζεται µε ένα µεγάλο αριθµό φαινοµένων που εµφανίζονται κατά τη παραγωγή, µεταφορά και διανοµή ηλεκτρικής ισχύος και θέτουν σε κίνδυνο την οµαλή λειτουργία των στοιχείων του συστήµατος και των φορτίων του. Για τα ηλεκτρικά συστήµατα των πλοίων, η ποιότητα ισχύος είναι πλέον απαιραίτητη παράµετρος σχεδιασµού και λειτουργίας. Αιτία είναι η αύξηση των φορτίων που είναι ευαίσθητα σε διαταραχές της τάσης τροφοδοσίας και η παράλληλη αύξηση φορτίων υπεύθυνων για τέτοιες διαταραχές. Επιπλέον, η ποιότητα ισχύος στα πλοία συνδέεται άµεσα µε την ανθρώπινη ασφάλεια πέραν του οικονοµικού κόστους που συνεπάγονται οι βλάβες και οι διακοπές λειτουργίας των διάφορων υποσυστηµάτων που τροφοδοτούνται από το ηλεκτρικό σύστηµα. Στο άρθρο αυτό παρουσιάζονται τα τυπικά ηλεκτρικά συστήµατα πλοίων και τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά τους. Στη συνέχεια, καταγράφονται τα διάφορα φαινόµενα ποιότητας ισχύος και ο τρόπος που αντιµετωπίζονται από τις προδιαγραφές πλοίων. Τέλος, αναδεικνύονται τα θέµατα ποιότητας ισχύος όπως αναµένονται εξαιτίας των νέων τεχνολογιών ηλεκτροπρόωσης και του πλήρους εξηλεκτρισµό του πλοίου. 2. ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΠΛΟΙΩΝ Το τυπικό σύστηµα ηλεκτρικής ενέργειας πλοίου αποτελείται από τις συσκευές και τον εξοπλισµό παραγωγής, µεταφοράς και διανοµής της ηλεκτρικής ενέργειας καθώς επίσης και από τους διάφορους καταναλωτές. Τα κύρια στοιχεία που το απαρτίζουν όπως φαίνονται και στο Σχ. 1 είναι τα ακόλουθα: Πηγές ηλεκτρικής ενέργειας. Συνήθως αποτελούνται από τρεις ηλεκτρογεννήτριες (diesel generators, DG) από τις οποίες συνήθως η µια είναι σε εφεδρεία. Σε αρκετές περιπτώσεις χρησιµοποιούνται αξονικές γεννήτριες (shaft generators, SG) η οποίες είναι ηλεκτρικές µηχανές οι οποίες παίρνουν κίνηση από τον ελικοφόρο άξονα του πλοίου καθώς και στρόβιλογεννήτριες (turbo generators, TG). Κύριος πίνακας µαζί µε τις διατάξεις προστασίας τους διακόπτες τα όργανα ελέγχου και τους κύριους ζυγούς διανοµής. Ηλεκτρικός πίνακας ανάγκης (emergency) που καλύπτει µόνο κρίσιµα φορτία. Καλώδια µεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Ηλεκτρικοί καταναλωτές που ενδέχεται να είναι και µεγάλοι κινητήρες, συγκρίσιµης ονοµαστικής ισχύος µε αυτήν των γεννητριών όπως π.χ κινητήρες πρόωσης, αντλιών φορτίου κ.τ.λ 1

2 M M 1 DG 3 DG 3 DG 3 SG 3 TG 3 M Ελικοφόρος άξονας πλοίου UPS 2 1 Κύριος Πίνακας DG: Diesel Generator TG: Turbo Generator 2 Πίνακας κρίσιµων φορτίων SG: Shaft Generator UPS: Αδιάλειπτη Παροχή Ισχύος (Uninterruptible Power Supply) Σχήµα. 1 Ηλεκτρικό σύστηµα πλοίου 2

3 Α. Αξονικές γεννήτριες Η αξονική γεννήτρια είναι σύγχρονη ή ασύγχρονη ηλεκτρική µηχανή απ ευθείας συνδεδεµένη µε τον ελικοφόρο άξονα του πλοίου η οποία παίρνει κίνηση από αυτόν και χρησιµοποιείται σαν µια επιπρόσθετη πηγή ενέργειας όταν το πλοίο κινείται και έχει αρκετά υψηλό βαθµό απόδοσης. Ένα βασικό πρόβληµα στην χρήση αξονικών γεννητριών είναι η επίτευξη σταθερής τάσης και συχνότητας ειδικά όταν µεταβάλλονται οι στροφές της µηχανής και κατά συνέπεια του άξονα. Σήµερα για την επίτευξη σταθερής τάσης και συχνότητας χρησιµοποιούνται οι στατοί µετατροπείς (static converters). Η σύγχρονη αξονική γεννήτρια παράγει εναλλασσόµενο ρεύµα µεταβλητής συχνότητας και τάσης. Μετά την ανόρθωση το ρεύµα δίνεται στο ηλεκτρικό δίκτυο του πλοίου µε σταθερή τιµή τάσης και συχνότητας µέσω ενός αντιστροφέα (inverter) όπως παρουσιάζεται στο Σχ. 2. Μια γεννήτρια αναλαµβάνει την παραγωγή αέργου ισχύος (στρεφόµενος πυκνωτής condenser). Ο βαθµός απόδοσης ενός τέτοιου συστήµατος φτάνει το 80%, αλλά παρ όλα τα εµφανή πλεονεκτήµατα ενός τέτοιου συστήµατος, υπάρχει ένα βασικό µειονέκτηµα: η κυµατοµορφή της έντασης και της τάσης του ρεύµατος είναι παραµορφωµένες στην έξοδο του µετατροπέα, περιέχουν δηλαδή αρµονικές οι οποίες επηρεάζουν την ποιότητα ηλεκτρικής ισχύος. Περισσότερα για τις αρµονικές δίνονται παρακάτω. Σταθερή συχνότητα Ελικοφόρος άξονας Αξονική γεννήτρια Μεταβλητή τάση και συχνότητα = Μετατροπέας διεγέρσεως = Ανορθωτής = Αντιστροφέας Στρεφόµενος πυκνωτής Πηνίο εξοµάλυνσης Σχήµα 2. Αξονική γεννήτρια συνδεδεµένη µέσω αντιστροφέα στο ηλεκτρικό δίκτυο. Β. Ιδιαιτερότητες ηλεκτρικών συστηµάτων πλοίων Το ηλεκτρικό σύστηµα ενός πλοίου µπορεί να θεωρηθεί ως ένα αυτόνοµο, µικρής κλίµακας βιοµηχανικού τύπου σύστηµα ηλεκτρικής ενέργειας, παρ όλα αυτά υπάρχουν αρκετές αξιοσηµείωτες διαφορές ανάµεσα σε ένα ηπειρωτικό ηλεκτρικό σύστηµα και σε ένα ηλεκτρικό σύστηµα πλοίου οι κυριότερες από τις οποίες είναι: Πρόκειται για συγκεντρωµένα δίκτυα µε διακεκριµένα συστήµατα παραγωγής και καταναλωτών συγκεντρωµένα σε πολύ µικρό χώρο ανά µονάδα ισχύος (σε σύγχρονες ναυπηγήσεις µε ηλεκτρική πρόωση, η εγκατεστηµένη ισχύς φτάνει τα ΜW σε έκταση µερικών τετραγωνικών µέτρων). Το όλο σύστηµα είναι εξαιρετικά αυτόνοµο και η µόνη εφεδρική πηγή ενέργειας είναι το ηλεκτροπαραγωγό ζεύγος ανάγκης το οποίο όµως είναι ικανό να τροφοδοτήσει ορισµένα µόνο φορτία ανάγκης. Για το λόγο αυτό το όλο σύστηµα πρέπει να είναι εξαιρετικά αξιόπιστο. το δίκτυο γείωσής του είναι κατά κανόνα αγείωτο (ΙΤ). η διανοµή της ηλεκτρικής ενέργειας γίνεται µέσω συστήµατος διανοµής (καλωδιώσεις, µετασχηµατιστές, διακόπτες κλπ) πολύ περιορισµένου µήκους (της τάξης των 50 έως το πολύ 1000 µέτρων). σε αντίθεση µε τα συστήµατα ξηράς, αποτελούνται από υποσυστήµατα συνεχούς ρεύµατος (ΣΡ) και εναλλασσοµένου ρεύµατος (ΕΡ), στο οποίο µάλιστα ΕΡ µπορεί κανείς ενίοτε να διακρίνει περισσότερες από µία συχνότητες λειτουργίες (η γνωστή «βιοµηχανική συχνότητα» των 50 ή 60 Hz, αλλά και αυτή των 400 Hz για εξειδικευµένου τύπου καταναλωτές, όπως π.χ. όργανα ναυσιπλοϊας, ραντάρ κοκ). Σε συγκεκριµένες εφαρµογές (π.χ. νέου τύπου υποβρύχια) µάλιστα µε την εκτεταµένη εφαρµογή των κυψελών καυσίµου τα δίκτυα είναι κατεξοχήν ΣΡ [26]. 3

4 3. ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΙΣΧΥΟΣ Τα ηλεκτροµαγνητικά φαινόµενα τα οποία καλύπτονται από τον όρο ποιότητα ισχύος είναι πολλά και διαφορετικά µεταξύ τους, και έχουν γίνει πολλές προσπάθειες έτσι ώστε να κατηγοριοποιηθούν µε τρόπο τέτοιο ώστε να διευκολυνθεί η µελέτη τους αλλά και η επικοινωνία της επιστηµονικής κοινότητας και των µηχανικών γενικότερα. Τα αποτελέσµατα αυτής της προσπάθειας αντικατοπτρίζονται στις σχετικές προδιαγραφές. Τα σηµαντικότερα φαινόµενα, αυτά δηλαδή που έχουν συγκεντρώσει το µεγαλύτερο ενδιαφέρον δίνονται στον Πίνακα 1. Κατηγορία Βυθίσεις τάσης Τυπική κυµατοµορφή ΠΙΝΑΚΑΣ 1 ΣΗΜΑΝΤΙΚΟΤΕΡΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΙΣΧΥΟΣ Χαρακτηριστικά Αιτίες Συνέπειες - ιάρκεια - rms τάση - Σχέση των 3 φάσεων - Σφάλµατα - Εκκινηση κινητήρα - Ηλέκτριση µετασχηµατιστή υσλειτουργίες ή διακοπή λειτουργίας Η/Υ, κινητήρων, ρυθµιστές στροφών κινητήρων, συστηµάτων ελέγχου (PLC) Ανύψωση τάσης - ιάρκεια - rms τάση - Σφάλµατα σε αγείωτα συστήµατα Καταπόνηση και καταστροφή µονώσεων Ταχέα µεταβατικά φαινόµενα Αρµονικές Ασυµµετρία τάσης - Μέγιστη τιµή τάσης - Συχνότητα - Χρόνος ανύψωσης - ιάρκεια - Τυπος κυµατοµορφής - Χαρακτηρισµός µέσω µε-τασχηµατισµού Fourier - THD για τάση και ένταση Ο λόγος της αρνητικής προς τη θετική συµµετρική συνιστώσα της τάσης - ιακοπτικά φαινόµενα - Ηλέκτριση πυκνωτών Μη γραµµικά φορτία: - ανορθωτές - φορτία τόξου - Ασύµµετρη φόρτιση φάσεων - Ανοιχτοκυκλώµατα - Μονοφασική παραγωγή Καταστροφή µονώσεων, δυσλειτουργίες Η/υ και ρυθµιστών στροφών κινητήρων Υπερφορτίσεις καταστροφή στοιχείων, λειτουργία προστασίας, λανθασµένη λειτουργία µετρητικών οργάνων, µηχανική καταπόνηση. Θερµική καταπόνηση κινητήρων και µετασχηµατιστών, δυσλειτουργία και διακοπή λειτουργίας κινητήρων ιαµόρφωση τάσης P st (short term severity factor) και P lt (long term severity factor - 2 ωρών) - Φούρνοι τόξου - Συχνές εκκινήσεις κινητήρων Τρεµοσβήσιµο φωτισµού Παρακάτω, δίνονται περισσότερες λεπτοµέρειες για αυτά τα φαινόµενα µε έµφαση σε αυτά που έχουν µεγαλύτερο ενδιαφέρον για τα πλοία. Τέτοια φαινόµενα είναι οι βυθίσεις τάσης (εξαιτίας της παρουσίας σηµαντικού αριθµού κινητήρων οι οποίοι είτε δηµιουργούν βυθίσεις είτε είναι ευαίσθητοι σε αυτές), οι αρµονικές (εξαιτίας της ύπαρξης µετατροπέων στα συστήµατα ηλεκτροπρόωσης) αλλά και άλλα φαινόµενα των οποίων η σπουδαιότητα συνίσταται στο ότι µπορούν να επηρεάσουν τα ευαίσθητα ηλεκτρονικά συστήµατα των τηλεπικοινωνιών, ελέγχου κ.ά. Α. Βυθίσεις τάσης Βύθιση τάσης είναι η µικρής διάρκειας - προσωρινή µείωση της ενεργού τιµής της τάσης κυρίως λόγω σφαλµάτων στο ηλεκτρικό σύστηµα, της εκκίνησης µεγάλων κινητήρων και µεταβατικών ρευµάτων ηλέκτρισης µετασχηµατιστή. Το ενδιαφέρον γύρω από τις βυθίσεις τάσεις εστιάζεται κυρίως στα προβλήµατα τα οποία δηµιουργούν σε µεγάλο αριθµό συσκευών. Ηλεκτρονικοί υπολογιστές, κινητήρες µε µετατροπείς ισχύος για τη ρύθµιση στροφών (adjustable speed 4

5 drives), συστήµατα ελέγχου (Programmable Logic Controllers - PLC) είναι µερικά µόνο φορτία που είναι ευαίσθητα σε βυθίσεις τάσης. Κάποιες συσκευές δεν µπορούν να αντέξουν τάση κάτω από 90% της ονοµαστικής για 2 ή 3 κύκλους και διακόπτουν την λειτουργία τους µέσω των συστηµάτων προστασίας που διαθέτουν. Πολλές ηλεκτρονικές συσκευές και κινητήρες µε µετατροπείς ισχύος δεν λειτουργούν σωστά για βυθίσεις τάσης, όπου η τάση πέφτει κάτω από 70% της ονοµαστικής για περισσότερο από 100 msec [1]. Για τους επαγωγικούς κινητήρες κατά τη διάρκεια της πτώσης τάσης µειώνεται ο αριθµός των στροφών τους και τροφοδοτούνται µε µεγαλύτερο ρεύµα. Εάν η βύθιση τάσης διαρκέσει αρκετά, τότε ενδέχεται να φτάσουν σε ένα σηµείο, όπου σταµατούν να λειτουργούν (stalling). Οι αλλαγές αυτές στο ρεύµα αλλά και στην ροπή του κινητήρα ενδέχεται να οδηγήσουν σε λειτουργία της προστασίας του (διακοπή λειτουργίας). Προβλήµατα προκύπτουν και αν η διαδικασία η οποία συνδέεται µε τον κινητήρα δεν µπορεί να ανταπεξέλθει στην µείωση της στροφών του κινητήρα. Επιπλέον, κατά την επαναφορά της τάσης ο κινητήρας απορροφά µεγάλα ρεύµατα µειώνοντας έτσι την τάση. Αυτό µπορεί να δηµιουργήσει προβλήµατα σε δίκτυα βιοµηχανικού τύπου µε πολλούς κινητήρες (όπως και αυτά των πλοίων) και να οδηγήσει σε αδυναµία επαναφοράς του συστήµατος σε κανονική λειτουργία. Για τους κινητήρες µε µετατροπείς ισχύος για τη ρύθµιση στροφών µέσω διατάξεων ηλεκτρονικών ισχύος, η µείωση της τάσης µειώνει την ταχύτητα τους και προκαλούνται προβλήµατα στην διαδικασία στην οποία είναι συνδεδεµένοι. Η βύθιση επίσης εντοπίζεται από το σύστηµα προστασίας του κυκλώµατος ελέγχου ταχύτητας το οποίο λειτουργεί αποσυνδέοντας την συσκευή προκειµένου να προστατέψει τα ηλεκτρονικά ισχύος από τις µη κανονικές συνθήκες λειτουργίας. Επιπρόσθετα, κατά την επαναφορά της τάσης εµφανίζονται ρεύµατα µεγάλης εντάσεως µε αποτέλεσµα να λειτουργεί η προστασία υπερεντάσεως του κυκλώµατος ελέγχου ταχύτητας κινητήρα και να αποσυνδέεται. Προβλήµατα επίσης εµφανίζονται σε PLC. Ενδέχεται να λειτουργήσει το σύστηµα προστασίας τους και να αποσυνδεθούν σταµατώντας τη διαδικασία την οποία ελέγχουν. Πριν αποσυνδεθούν ενδέχεται να λειτουργήσουν εσφαλµένα, να δώσουν λάθος εντολές και να δηµιουργήσουν δυσλειτουργίες στις συσκευές τις οποίες ελέγχουν. Παρόµοια, οι διακόπτες φορτίου (contactors) που χρησιµοποιούνται για τη σύνδεση κινητήρων σε δίκτυα χαµηλής τάσης ενδεχοµένως να ανοίξουν κατά τη διάρκεια βυθίσεων αποσυνδέοντας τους κινητήρες και διακόπτοντας την διαδικασία στην οποία οι κινητήρες εµπλέκονται. Για βυθίσεις τάσης που προκαλούνται από σφάλµατα στο δίκτυο (Σχ. 3α), η τιµή της τάσης κατά την διάρκεια της βύθισης εξαρτάται: από την απόσταση του σφάλµατος από το φορτίο (σύνθετη αντίσταση καλωδιώσεων), το πόσο ισχυρό ή ασθενές είναι το δίκτυο (ισχύς βραχυκύκλωσης) στο σηµείο όπου ενώνονται ηλεκτρικά το φορτίο, το σφάλµα και την παροχή ισχύος του δικτύου (σηµείο ζεύξης), την τοπολογία του δικτύου και τον τύπο του σφάλµατος καθώς και τις συνδεσµολογίες των µετασχηµατιστών µεταξύ του σφάλµατος και του φορτίου. Η διάρκεια της βύθισης τάσης εξαρτάται κυρίως από το πόσο γρήγορα θα λειτουργήσει το σύστηµα προστασίας προκειµένου να αποµονωθεί το τµήµα του δικτύου όπου εµφανίστηκε το σφάλµα. Οι χρόνοι που υπεισέρχονται εδώ είναι τόσο ο χρόνος εντοπισµού του σφάλµατος (δηλαδή ο τύπος προστασίας που χρησιµοποιείται: ηλεκτρονόµοι αποστάσεως, διαφορική προστασία, ηλεκτρονόµοι υπερεντάσεως, ασφάλειες κτλ) καθώς και ο χρόνος λειτουργίας των συσκευών διακοπής του ρεύµατος (διακόπτες ισχύος, ασφάλειες κτλ). Βυθίσεις τάσης λόγω της σύνδεσης µεγάλων κινητήρων (Σχ. 3β) προκαλούνται λόγω των µεγάλων ρευµάτων εκκινήσεως και έχουν χαρακτηριστικά που εξαρτώνται από το µέγεθος των κινητήρων, τα χαρακτηριστικά τους (αδράνεια, τρόπος εκκίνησης κτλ) καθώς και από την ισχύ βραχυκύκλωσης στο σηµείο ζεύξης. Βυθίσεις τάσης λόγω κορεσµού µετασχηµατιστών (Σχ. 3γ) προκαλούνται κυρίως κατά την ηλέκτρισή τους από τα µεγάλα ασύµµετρα ρεύµατα αποτέλεσµα της λειτουργίας του µαγνητικού πυρήνα στην περιοχή κορεσµού. Η ένταση αυτών των ρευµάτων και κατ επέκταση οι τιµές τάσης κατά τη διάρκεια της βύθισης εξαρτώνται από το χρονικό σηµείο στην κυµατοµορφή της τάσης όπου γίνεται η ηλέκτριση, την παραµένουσα ροή στον πυρήνα και τα χαρακτηριστικά της καµπύλης κορεσµού. Οι βυθίσεις αυτές δεν παρουσιάζουν συνήθως µεγάλες τιµές [2]. Να σηµειωθεί τέλος ότι ανύψωση τάσης (voltage swells) σε συνδυασµό µε βύθιση εµφανίζεται κατά την διάρκεια µονοφασικών σφαλµάτων σε αγείωτα δίκτυα (όπως κατά κανόνα αυτά των πλοίων) ή δίκτυα γειωµένα µέσω σύνθετης αντίστασης. Οι υπερτάσεις στην χειρότερη περίπτωση ισούνται µε την πολική τάση του δικτύου, εµφανίζονται στις υγιείς φάσεις και διαρκούν όσο διαρκεί το σφάλµα. Η πρακτική του αγείωτου συστήµατος εξασφαλίζει την λειτουργία των φορτίων σε περίπτωση µονοφασικού σφάλµατος (εφόσον αυτά τροφοδοτούνται µέσω µετασχηµατιστή αστέρατριγώνου) αλλά αυξάνει τις ανάγκες για µόνωση. 5

6 Β. Ταχέα µεταβατικά φαινόµενα Τα ταχέα µεταβατικά φαινόµενα (υπερτάσεις ή υπερεντάσεις) που εµφανίζονται κατά την διάρκεια λειτουργίας ενός ηλεκτρικού συστήµατος µπορούν να γίνουν ιδιαίτερα επικίνδυνα για τον εξοπλισµό του αλλά και για τα φορτία. Προκαλούνται κυρίως από λειτουργίες διακοπτών (ζεύξη ή απόζευξη) και σε µεγάλο βαθµό εξαρτώνται από τις αυτεπαγωγές και τις χωρητικότητες του ηλεκτρικού συστήµατος. Στα ηπειρωτικά συστήµατα σηµαντική αιτία για τέτοια φαινόµενα είναι η κεραυνοί. Το ενδιαφέρον σχετικά µε τα ταχέα µεταβατικά φαινόµενα εστιάζεται κυρίως στην τάση αλλά σηµαντική είναι και η ένταση όπως έχουν δείξει διάφορες µελέτες [3]. Σηµαντική παράµετρος για την κατηγοριοποίηση των ταχέων µεταβατικών φαινοµένων είναι η µορφή της κυµατοµορφής της τάσης (ή της έντασης) κατά την διάρκεια του φαινοµένου. Με αυτό τον τρόπο αναφερόµαστε σε: φαινόµενα αιχµής όπου η κυµατοµορφή παρουσιάζει µια απότοµη αλλαγή προς µία κατεύθυνση και επανέρχεται σε φυσιολογικές τιµές εντός λίγων µsec. φαινόµενα µε χαρακτηριστικά ταλάντωσης µε την τάση να µεταβάλλεται γρήγορα και προς τις δύο κατευθύνσεις και να επανέρχεται σε φυσιολογικές τιµές εντός µερικών msec ή και κάποιων κύκλων. Υπερτάσεις µε µορφή ταλάντωσης ενδεχοµένως να σηµειωθούν κατά την ηλέκτριση πυκνωτών στο δίκτυο (Σχ. 3δ). Το µέγεθός τους µπορεί να φτάσει µέχρι και 2 φορές την ονοµαστική τάση και αυτό εγκυµονεί κινδύνους για τη λειτουργία αλλά και την ασφάλεια ηλεκτρονικών συσκευών. Περιπτώσεις έχουν καταγραφεί όπου, εξαιτίας τέτοιων υπερτάσεων, σηµειώθηκαν βλάβες των ηλεκτρονικών τµηµάτων συσκευών, ενώ πιο συνηθισµένη φαίνεται να είναι η περίπτωση όπου η υπέρταση ενεργοποιεί τα συστήµατα προστασίας και διακόπτεται η λειτουργία των συσκευών. Χαρακτηριστικό φορτίο το οποίο παρουσιάζει τέτοια συµπεριφορά είναι ο µετατροπέας ισχύος για τη ρύθµιση στροφών κινητήρα [4]. (α) Βύθιση τάσης λόγω σφάλµατος (β) Βύθιση τάσης λόγω εκκίνησης κινητήρα (γ) Βύθιση τάσης λόγω ηλέκτρισης µετασχηµατιστή (δ) Κυµατοµορφή τάση κατά την ηλέκτριση πυκνωτή Σχήµα 3. Μεταβατικά φαινόµενα τάσης: (α)-(γ) Βυθίσεις τάσης : µετρήσεις τάσης (πάνω) και ενεργός τιµή (κάτω) και (δ) Κυµατοµορφή τάσης Γ. Αρµονικές Η ύπαρξη αρµονικών στην τάση και την ένταση (υπέρθεση συχνοτήτων πολλαπλάσιων της θεµελιώδους 50/60 Hz) οφείλεται κυρίως στην ύπαρξη µη-γραµµικών φορτίων, φορτίων δηλαδή, που παίρνουν ρεύµα διαφορετικής κυµατοµορφής από την τάση, (άγουν ρεύµα µόνο σε ορισµένες περιοχές της τάσης). Μέσω της τάσης και σε συνάρτηση µε την ισχύ βραχυκυκλώσεως του δικτύου, οι αρµονικές που παράγονται σε ένα σηµείο του δικτύου µεταδίδονται και έτσι µπορεί να δηµιουργήσουν προβλήµατα σε άλλα φορτία. Αντίθετα από τα φαινόµενα που περιγράφονται παραπάνω (τα οποία είναι µικρής διάρκειας και µεταβατικής φύσεως), οι αρµονικές παρουσιάζονται κατά την µόνιµη κατάσταση λειτουργίας του συστήµατος. 6

7 Τυπικά µη-γραµµικά φορτία είναι: φορτία µε διατάξεις ηλεκτρονικών ισχύος: δηλαδή φορτία που χρησιµοποιούν ανορθωτές όπως οι κινητήρες µε µετατροπείς ισχύος για τη ρύθµιση στροφών, ηλεκτρονικές συσκευές (ηλεκτρονικοί υπολογιστές, τηλεοράσεις) καθώς και φορτία που χρησιµοποιούν ηλεκτρικό τόξο: φούρνοι τήξης και λάµπες φθορισµού. Το φάσµα των αρµονικών για την τάση και την ένταση υπολογίζεται µέσω του µετασχηµατισµού Fourier των αντίστοιχων κυµατοµορφών ώστε να υπολογισθούν τα πλάτη V n και I n σε κάθε συχνότητα όπως στις παρακάτω εξισώσεις: v( t) = n= 1 V n 2 sin( n. ω t + θ v, n ) (1) i( t) = I = n 1 n 2 sin( n. ω t + θ (2) i, n ) όπου v(t) η στιγµιαία τιµής της τάσης, i(t) η στιγµιαία τιµής της έντασης, V n το πλάτος αρµονικής τάσης τάξεως n, I n το πλάτος αρµονικής έντασης τάξεως n, θ v,n η γωνία αρµονικής τάσης τάξεως n, θ i,n η γωνία αρµονικής έντασης τάξεως n, n η τάξη αρµονικής, ω=2πf (όπου f είναι η θεµελιώδης συχνότητα του ηλεκτρικού συστήµατος 50 ή 60 Hz) και t ο χρόνος. Ένα παράδειγµα δίνεται στο Σχ. 4. Για την εκτίµηση της σοβαρότητας των αρµονικών στις κυµατοµορφές της τάσης και της έντασης, εκτός από τα πλάτη τους, χρησιµοποιούνται τα µεγέθη: συνολική παραµόρφωση λόγω αρµονικών τάσης και έντασης τα οποία είναι αντίστοιχα: THD V = n= 2 V 1 V 2 n (3) THD I = n= 2 I 1 I 2 n (4) Σχήµα 4. Κυµατοµορφή έντασης από switch mode power supply (παλµο-τροφοδοτικό) και η ανάλυση της σε αρµονικές µέσω µετασχηµατισµού Fourier Αν η θεµελιώδης συνιστώσα δεν µετράται ταυτόχρονα µε τις αρµονικές και στις παραπάνω σχέσεις αντικατασταθεί µε ένα µέσο όρο για µια συγκεκριµένη χρονική περίοδο τότε οι λόγοι που προκύπτουν από τις παραπάνω εξισώσεις ονοµάζονται «συνολική παραµόρφωση ζήτησης» και συµβολίζονται TDD. Οι πιο συνηθισµένες αρµονικές είναι οι περιττής τάξης (3 η, 5 η, 7 η κ.ο.κ.). Αρµονικές άρτιας τάξης είναι σπανιότερες και όταν εµφανίζονται συνδέονται κυρίως µε φαινόµενα κορεσµού µετασχηµατιστή. Οι επιπτώσεις των αρµονικών συνδέονται κυρίως µε την αύξηση της ενεργού τιµής τόσο της τάσης όσο και της έντασης [5]. Προβλήµατα επίσης προκαλούνται από την παραµόρφωση των κυµατοµορφών (αύξηση της κορυφής της κυµατοµορφής ή µετατόπιση των χρονικών τιµών κατά τις οποίες διέρχονται από το µηδέν). Εξαιτίας των αρµονικών: ενδέχεται να λειτουργήσουν λανθασµένα συσκευές προστασίας ειδικά αυτές που χρησιµοποιούν θερµικά µοντέλα. αν ο υπολογισµός της ενεργού τιµής της έντασης γίνεται χρησιµοποιώντας τη µέγιστη τιµή της κυµατοµορφής της αυξάνεται η πιθανότητα λάθους και ανεπιθύµητης λειτουργίας της προστασίας. Για τον ίδιο λόγο λάθη παρουσιάζονται σε µετρητικές συσκευές. 7

8 παρουσιάζονται προβλήµατα στην λειτουργία ηλεκτρονικών συστηµάτων αλλά και βλάβες. Επίσης παρουσιάζονται προβλήµατα ηλεκτροµαγνητικής συµβατότητας σε ηλεκτρονικές συσκευές πλοήγησης, επικοινωνίας, ελέγχου και αυτοµατισµών µε αποτέλεσµα λανθασµένη λειτουργία, διακοπή λειτουργίας, απώλεια δεδοµένων και βλάβες. προκαλείται υπερφόρτιση (δηλαδή υπερθέρµανση) και αυξάνονται οι δονήσεις και ο θόρυβος (µηχανική καταπόνηση) σε συσκευές όπως µετασχηµατιστές, µηχανές και πίνακες χαµηλής τάσης. µακροχρόνια προκαλείται πρόωρη γήρανση του εξοπλισµού. υπερθερµαίνεται ο ουδέτερος αγωγός (εφόσον υφίσταται) καθώς προστίθενται οι αρµονικές και δίνουν ρεύµατα κατά πολύ µεγαλύτερα από όταν τα φορτία είναι γραµµικά. περιορίζονται οι δυνατότητες των στοιχείων του ηλεκτρικού συστήµατος σε τιµές χαµηλότερες των ονοµαστικών. προκαλείται καταστροφή πυκνωτών που απορροφούν αρµονικές ρεύµατος.. ιακύµανση τάσης συχνότητας Η διακύµανση της τάσης µπορεί να ειδωθεί σαν µια διαµόρφωση της θεµελιώδους συχνότητας (50/60 Hz) από ένα σήµα µικρότερης συχνότητας [6]. Εποµένως ένας τρόπος χαρακτηρισµού του φαινοµένου είναι µέσω του πλάτους του σήµατος αυτού. ιαµόρφωση έως και 0.5% του πλάτους της τάσης στα 50/60 Hz µπορεί να προκαλέσει αντιληπτές αλλαγές στην ένταση φωτισµού εάν η συχνότητα διαµόρφωσης είναι 6-8 Ηz. Συσκευές δυναµικής αντιστάθµισης της αέργου ισχύος (διατάξεις πυκνωτών, πηνίων και ηλεκτρονικών ισχύος) µπορούν να περιορίσουν σηµαντικά τα προβλήµατα βελτιώνοντας παράλληλα τον συντελεστή ισχύος της εγκατάστασης. Στα ηπειρωτικά συστήµατα, οι συστηµατικές µικρού πλάτους διακυµάνσεις της τάσης µετρούνται µε το φλικόµετρο (flikermeter). Το φλικόµετρο µετρά τις µεταβολές της τάσης αναφορικά µε τη συχνότητα µε την οποία εµφανίζονται σε σχέση µε την ευαισθησία της ανθρώπινης όρασης σε αυτές τις µεταβολές. Χρησιµοποιούνται δύο δείκτες: ένας µικρής διάρκειας P st (short term severity factor - 10 λεπτών) και ένας µεγάλης διάρκειας P lt (long term severity factor - 2 ωρών) ο οποίος προκύπτει ως ο µέσος όρος του προηγούµενου. Το παραπάνω φαινόµενο συνδέεται µε την λειτουργία µεγάλων συνήθως φορτίων. Στα ηλεκτρικά συστήµατα των πλοίων, τα οποία είναι αποµονωµένα, τέτοια φορτία έχουν επίδραση και στη συχνότητα λειτουργίας τους. Η συχνότητα ενός ηλεκτρικού συστήµατος συνδέεται άµεσα µε την ταχύτητα περιστροφής των γεννητριών του συστήµατος και σε κάθε χρονική στιγµή εξαρτάται από το ισοζύγιο µεταξύ παραγωγής και φορτίου. Αλλαγές στο ισοζύγιο αυτό (σφάλµατα, µεγάλες αλλαγές στο φορτίο) προκαλούν µεταβολές στη συχνότητα. Το µέγεθος των µεταβολών αυτών εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά των φορτίων και την αντίδραση των συστηµάτων παραγωγής (κυρίως των ρυθµιστών στροφών) σε αλλαγές του φορτίου (χρόνος απόκρισης κτλ). Η επίδραση των µεταβολών της συχνότητας στα φορτία εστιάζεται στα συστήµατα χρονισµού (που χρησιµοποιούν την θεµελιώδη συχνότητα για τον υπολογισµό του χρόνου) αλλά και στις στρεφόµενες µηχανές [6]. Περιοδικές ή ηµι-περιοδικές µεταβολές στην τάση ή τη συχνότητα όπως αυτές προκαλούνται από τυχαία ή συστηµατική φόρτιση µε συχνότητα µικρότερη της θεµελιώδους αναφέρονται στις σχετικές µε πλοία προδιαγραφές ([7], [8]) ως διαµόρφωση (modulation). Επιπλέον, το ίδιο το περιβάλλον στο οποίο βρίσκεται το πλοίο αποτελεί παράγοντα δηµιουργίας διαταραχών της τάσης και της συχνότητας. Οι ηλεκτρικές και οι ηλεκτρονικές συσκευές είναι εξαιρετικά ευαίσθητες στο θαλάσσιο περιβάλλον όπου επικρατούν υψηλές/χαµηλές θερµοκρασίες, υγρασία, ταλαντώσεις παρουσία άλατος στην ατµόσφαιρα κ.τ.λ. Όλοι οι παραπάνω παράγοντες επιδρούν στην σταθερότητα των συσκευών και κατ επέκταση στην ποιότητα της ηλεκτρικής ισχύος. Εδώ πρέπει να αναφέρουµε και τον παράγοντα της κατάστασης της θάλασσας η οποία έχει άµεση επίδραση στην παραγωγή σταθερής τάσης ειδικά όταν ηλεκτρική ενέργεια παράγεται από αξονικές γεννήτριες όπως αναφέρθηκε παραπάνω [9]. 4. ΠΡΟ ΙΑΓΡΑΦΕΣ Οι υψηλές απαιτήσεις των συστηµάτων πλοίων σε αξιοπιστία έχει ως αποτέλεσµα την συστηµατική σύνταξη προδιαγραφών για τα διάφορα φαινοµένα που εµφανίζονται στο ηλεκτρικό συστήµα του πλοίου. Αν και οι προδιαγραφές των πλοίων δεν ακολουθούν την ταχεία ανάπτυξη των αντίστοιχων προδιαγραφών ποιότητας ισχύος της ξηράς γίνεται προσπάθεια από µέρους των αρµόδιων φορέων για συστηµατικότερη αντιµετωπιση των θεµάτων αυτών. Παρακάτω παρουσιάζονται συνοπτικά οι προδιαγραφές για τα διάφορα φαινόµενα ποιότητας ισχύος όπως εµφανίζονται στις προδιαγραφές πλοίων (µε έµφαση στα πολεµικά πλοία) και γίνεται σύγκριση µεταξύ τους. 8

9 Α. Προδιαγραφές µεταβατικών φαινοµένων για πλοία Στον Πίνακα 2 παρουσιάζονται συγκριτικά τα επιτρεπόµενα όρια όπως αυτά δίνονται από διάφορους νηογνώµονες και άλλες προδιαγραφές αναφορικά µε µεταβατικά φαινόµενα στην τάση. Η αντιµετώπιση των φαινοµένων ποιότητας ισχύος για τα συστήµατα πλοίων από τις σχετικές προδιαγραφές είναι πολύ συνοπτική αντίθετα µε τις αντίστοιχες προδιαγραφές για τα ηπειρωτικά συστήµατα. Επιπλέον, η ορολογία που χρησιµοποιείται είναι διαφορετική από την πλέον διαδεδοµένη στα ηπειρωτικά συστήµατα ορολογία [6]. Για παράδειγµα αντί για «βύθιση τάσης» και «µεταβατικά φαινόµενα», χρησιµοποιούνται οι όροι «µεταβατικά φαινόµενα τάσης» και «αιχµές τάσης» αντιστοίχως. Το γεγονός αυτό καθιστά δύσκολο τον εµπλουτισµό των προδιαγραφών για πλοία από τις πληροφορίες που περιέχονται στις προδιαγραφές του ΙΕΕΕ ή του ΙΕC για τα θέµατα ποιότητας ισχύος. Επίσης, πολλοί νηογνώµονες δεν δίνουν όρια για τις αιχµές τάσης και τις σχετικές δοκιµές. ΠΙΝΑΚΑΣ 2 ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΠΡΟ ΙΑΓΡΑΦΩΝ ΓΙΑ ΜΕΤΑΒΑΤΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΤΑΣΗΣ ΚΑΙ ΑΙΧΜΕΣ ΤΑΣΗΣ. ABS (2005) BV(2003) DNV(2001) GL(2004) PRS (2002) RINA(2005) ΦΟΡΕΑΣ ΜΕΤΑΒΑΤΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΤΑΣΗΣ ΑΙΧΜΗ ΤΑΣΗΣ ±20% (1,5s) Όχι (LRS) (2001) +20%, -15% (1,5s) Όχι IEEE Std STANAG 1008 (Ed.8, Ed.9) ±16%(2s) ±16%(2s) [ ±22%(2s) ] (κάτω από κάποιες συνθήκες) 18-35V, 24Vdc ±2500V (380V 600V) 1000V (120V-240V) 2.5kV, 440V 1kV, 115V 0.6kV, 24Vdc USA MIL-Std-1399 ( όπως STΑΝΑG 1008 ) ( όπως STANAG 1008 ) STANAG 1008 (Ed.8, Ed.9) ΙΑ ΙΚΑΣΙΕΣ ΟΚΙΜΩΝ Κεραυνική κρουστική τάση σύµφωνα µε IEC HV Test Techniques Part 2 Test Procedures (Section IV) MARINE JIS (2001) Παράδειγµα, για όργανα και συσκευές ελέγχου : ±20% (1,5s) Burst / Fast Transient σύµφωνα µε IEC (1995) Surge / Slow Transient σύµφωνα µε IEC (1995) ABS (2005) Burst / Fast Transient σύµφωνα µε IEC (1995) Surge / Slow Transient σύµφωνα µε IEC (1995) ΑΒS: American Bureau of Shipping o αµερικάνικος νηογνώµονας GL: Germanisher Lloyds ο γερµανικός νηογνώµονας LRS: Lloyds Register of Shipping ο βρετανικός νηογνώµονας BV: Bureau Veritas ο γαλλικός νηογνώµονας DNV: Det Norske Veritas ο νορβηγικός νηογνώµονας PRS: Polski Rejestr Statkow o πολωνικός νηογνώµονας RINA: Registro Italiano Navale o ιταλικός νηογνώµονας ΜΑRINE JΙS: ιαπωνικές προδιαγραφές STANAG 1008: οι προδιαγραφές του ΝΑΤΟ για πολεµικά πλοία [7] USA MIL-Std-1399: οι προδιαγραφές του αµερικάνικου πολεµικού ναυτικού [10] 9

10 Οι προδιαγραφές για τα ηλεκτρικά συστήµατα πολεµικών πλοίων του ΝΑΤΟ δίνονται στην προδιαγραφή STANAG 1008 [7] η οποία προέρχεται από την αµερικάνικη προδιαγραφή MIL-STD-1399(NAVY) Section 300A [10] η οποία είναι υπό την ευθύνη της οµάδας εργασίας του NATO, AC/141(NG/6)SubGroup/4. Η οµάδα εργασίας είναι υπεύθυνη για µια σειρά κειµένων τα πιο αντιπροσωπευτικά των οποίων δίνονται στην παραποµπή [11]. Η ορολογία αλλά και η φιλοσοφία που χρησιµοποιεί το [7] δεν είναι πάντα συνεπής µε τις προδιαγραφές που χρησιµοποιούνται ευρέως στα ηπειρωτικά συστήµατα. Για παράδειγµα ο όρος «αιχµή τάσης» (voltage spike) χρησιµοποιείται για να περιγράψει αυτό που στο [6] ορίζεται ως «κρουστικό µεταβατικό φαινόµενο» (impulsive transient). Επίσης, ο όρος µεταβατικό φαινόµενο για ο,τιδήποτε διαρκεί περισσότερο από 1 msec (η περισσότερο από ένα κλάσµα του κύκλου σύµφωνα µε το την έκδοση 9) διαφέρει από την ορολογία του [6]. Οι διαφορές αυτές καθιστούν δύσκολη την αξιοποίηση των προδιαγραφών του ΙΕΕΕ στα συστήµατα πλοίων. Επιπλέον, οι προδιαγραφές αυτές δεν καλύπτουν καταστάσεις σφαλµάτων αλλά µόνο καταστάσεις φυσιολογικής λειτουργίας και τα σχετικά όρια που δίνονται δεν καλύπτουν έναν µεγάλο αριθµό φαινοµένων που προκύπτουν κατά τη διάρκεια βραχυκυκλωµάτων. Μια ακόµα σηµαντική διαφορά δίνεται στη συνέχεια. Οι καµπύλες αντοχής είναι ένας τρόπος εκτίµησης της σοβαρότητας ενός φαινοµένου σε σχέση µε την τιµή της τάσης όσο και την διάρκεια του αναφορικά µε την ικανότητα των φορτίων να αντεπεξέλθουν σε φαινόµενα ποιότητας ισχύος. Οι καµπύλες συµβατότητας είναι δηλαδή γραφικές παραστάσεις του µεγέθους της τάσης ως προς τον χρόνο. Η έκδοση 8 του [7] χωρίζει την καµπύλη αντοχής (Σχ. 5) σε δυο περιοχές: για µεταβατικά φαινόµενα τάσης και για αιχµές τάσης. Αυτό σηµαίνει ότι επιτρέπει σε ένα δίκτυο 440 V µια διαταραχή της τάσης διάρκειας 990 µsec, γιατί αυτή είναι αιχµή ενώ αν η διάρκεια είναι λίγο µεγαλύτερη, για παράδειγµα, 1010 µsec, τότε η επιτρεπόµενη τιµή είναι πολύ µικρότερη (µόνο 759 V =1.22 x 2 x 440 V) γιατί σε αυτή την περίπτωση η διαταραχή θεωρείται µεταβατικό φαινόµενο. Αυτή η απότοµη µετάβαση από την µία κατηγορία στην άλλη είναι θεωρητική και δεν αντιστοιχεί σε πραγµατικά φαινόµενα. Άλλες προδιαγραφές (για παράδειγµα: [12], [13], [14]) χρησιµοποιούν µια ενδιάµεση- µεταβατική περιοχή ανάµεσα στις δύο κατηγορίες που αναφέρθηκαν παραπάνω. Οι ενδιάµεσες αυτές περιοχές ορίζονται διαφορετικά στις διάφορες προδιαγραφές. Το Σχ. 5 δείχνει την καµπύλη ITIC (Information Technology Industry Council, [12]) και την σχετική ενδιάµεση περιοχή. Στο ίδιο σχήµα φαίνεται επίσης και η αντίστοιχη καµπύλη του [7] όπως περιγράφεται παραπάνω. Στην έκδοση 9 του [7] τα όρια ανάµεσα στις 2 κατηγορίες δεν είναι σαφή (διάστικτη περιοχή στο Σχ. 5) και το γεγονός αυτό καθιστά δυσκολότερη την χρήση της καµπύλης. Για παράδειγµα µια διαταραχή 3 msec µεγέθους 900 V είναι αποδεκτή ως αιχµή αλλά µη αποδεκτή σαν µεταβατικό φαινόµενο. Περισσότερα για τις διάφορες προδιαγραφές σε σχέση µε τα θέµατα αυτά δίνονται στο [15]. Β. Προδιαγραφές αρµονικών για πλοία Όπως προαναφέρθηκε, τα τελευταία χρόνια έχει παρατηρηθεί επιδείνωση του προβλήµατος των αρµονικών στα ηλεκτρικά συστήµατα των σύγχρονων πλοίων και ειδικότερα των πολεµικών. Αφού τα ηλεκτρικά συστήµατα των πλοίων έχουν πολλές οµοιότητες µε τα ηπειρωτικά συστήµατα, θα µπορούσαν να χρησιµοποιηθούν και οι αντίστοιχες προδιαγραφές (όπως το [16]). Έχουν όµως συνταχθεί και προδιαγραφές και κανονισµοί οι οποίοι καλύπτουν τα ηλεκτρικά συστήµατα πλοίων και τις ιδιαιτερότητες τους όπως οι [8] και [17]. Tα θέµατα αυτά όσον αφορά τα στρατιωτικά πλοία καλύπτονται από κείµενα όπως το STANAG 1008 [7] καθώς και από στρατιωτικές προδιαγραφές διαφόρων χωρών. Επιπροσθέτως, διάφοροι νηογνώµονες όπως ο Germanisher Lloyds (GL) [18] και ο Lloyds Register of Shipping (LRS) [19] έχουν εισάγει κανονισµούς αναφορικά µε τα προβλήµατα ποιότητας ισχύος και ειδικότερα για τα θέµατα αρµονικών. Στον Πίνακα 3 δίνονται συγκεντρωµένα τα όρια που αφορούν την παραµόρφωση λόγω αρµονικών στις αντίστοιχες προδιαγραφές που αναφέρθηκαν παραπάνω. Γραφικά, τα όρια αυτά παρουσιάζονται στο Σχ. 6 και 7. Σχετικά µε την τάση, όλες οι προδιαγραφές δίνουν όριο το 5% ή το 8% της θεµελιώδους για την συνολική παραµόρφωση µε τα όρια του GL και του LRS να είναι τα λιγότερο αυστηρά, ενώ στις περισσότερες περιπτώσεις όλες οι αρµονικές περιορίζονται στο 3%. Επιπροσθέτως, δεν υπάρχει σαφής τρόπος για την εκτίµηση της παραµόρφωσης της τάσης, όπως για παράδειγµα θα µπορούσε να γίνει µέσω της παραµόρφωσης της έντασης των επιµέρους φορτίων. Να σηµειωθεί επίσης ότι καµία προδιαγραφή δεν αναφέρεται στις διαρµονικές (interharmonics). Όρια για την παραµόρφωση της έντασης δίνονται µόνο στην έκδοση 8 του STANAG 1008 [7] και στο [16] (Σχ. 7). Στο [16] δίνονται όρια για τις αρµονικές κάθε τάξης ξεχωριστά καθώς και για την συνολική παραµόρφωση όπως αυτή εκφράζεται µέσω του TDD I. Οι ποσοστιαίοι περιορισµοί, οι οποίοι δίνονται σε αυτές τις προδιαγραφές αναφέρονται σε διαφορετικές τιµές της θεµελιώδους: Σύµφωνα µε την έκδοση 8 του [7], τα όρια αναφέρονται µε βάση τις ονοµαστικές εντάσεις πλήρους φορτίου όπως δίνονται από τους κατασκευαστές Σύµφωνα µε το [16] τα όρια αναφέρονται µε βάση το πραγµατικό µέσο µέγιστο φορτίο στην θεµελιώδη συχνότητα στο σηµείο ζεύξης. Λαµβάνοντας υπόψη ότι αρκετές συσκευές πάνω στα πλοία είναι υπερδιαστασιολογηµένες 10