港口工程電氣設計節(jié)能措施

何平

連云港港口集團供電工程公司 222042

摘要：現(xiàn)階段，我國港口工程項目，無論是集裝箱碼頭還是散貨碼頭都呈現(xiàn)出大型化、專業(yè)化以及自動化的發(fā)展趨勢。為了滿足日益增長的生產(chǎn)需求，裝機容量也隨之增加，這就使得港口工程需要消耗大量的電能。面對日趨緊張的電力形式，合理使用節(jié)能措施于港口工程項目建設中，已經(jīng)成為了目前港口碼頭工程電氣設計的重要研究課題。

關鍵詞：港口工程；電氣設計；節(jié)能措施

一、工程概況

某內(nèi)河港市區(qū)港區(qū)工業(yè)園南作業(yè)區(qū)碼頭工程新建500噸級件雜貨泊位4個、多用途泊位4個，設計年吞吐量為220萬t/年，其中件雜貨180萬t/年，集裝箱5萬t/年。主要裝卸貨種為集裝箱、鋼材。該港口工程電氣主要能耗工序包括：裝卸船作業(yè)、水平運輸作業(yè)、堆場作業(yè)、碼頭、堆場、道路、生產(chǎn)及輔助建筑照明以及通風設備運行等等。主要的能耗設備包括：岸邊軌道式龍門起重機、多用途門座起重機、堆場軌道式龍門起重機、輪胎式龍門起重機、集裝箱自動伸縮吊具、集裝箱半掛車、集裝箱牽引車、正面吊、箱內(nèi)叉車、門座起重機、輪胎吊、投光燈、空調(diào)、排風扇等。年耗電總量如表1所示：

表1 年耗電總量

能耗種類單位能耗數(shù)量折合標準煤數(shù)量（t/a）

電能Kwh/a2.06×106833.8

二、港口電氣設計基本原則

港口電氣設計首先必須要滿足良好的適應性，不僅要滿足電能的質(zhì)量和供電的可靠性及設備用電的負荷容量，而且還使得電氣設備的作用充分發(fā)揮，保持供電系統(tǒng)的穩(wěn)定、靈活以及高效動作，同時，還要有可控性。電氣設計必須要保持足夠的安全性，從而確保供電、配電以及用電運行的安全，設計要按照港口工程的級別安裝相應的智能安全檢測系統(tǒng)。在安全性的基礎上，盡可能用最少的投資取得最大的利益，因此，在設計上可以根據(jù)碼頭的需求，選擇不同形式的供電系統(tǒng)，從而獲取最大的效益；另外，根據(jù)規(guī)范，變電所最好位于負荷中心，利于節(jié)能也利于節(jié)省投資并節(jié)省有色金屬。因此，工程技術人員可通過實際測量各種數(shù)據(jù)，如電纜的長度、截面、電流等，求出變電所的經(jīng)濟運行位置，并與實際的位置進行經(jīng)濟比較，取得經(jīng)驗和數(shù)據(jù)。

三、港口工程電氣節(jié)能的具體措施

（一）變壓器的節(jié)能設計

在變壓器設計中應盡量采用低能耗及銅線材的新型高效節(jié)能變壓器，減少變壓器的有功功率損耗，盡可能使變壓器負荷率設計在75%-85%。合理選擇變壓器的容量和臺數(shù)，以適應由于負荷變化時能夠靈活投切變壓器，實現(xiàn)經(jīng)濟運行減少由于輕載運行造成的不必要電能損耗。變壓器的有功功率損耗如下式表示：

△Pb=Po+Pkβ2

其中：△Pb——變壓器有功損耗（KW）；Po——變壓器的空載損耗（KW）；Pk——變壓器的有載損耗（KW）；β——變壓器的負載率。

Po部分為空載損耗又稱鐵損，它是由鐵芯的渦流損耗及漏磁損耗組成，是固定不變的部分，大小隨矽鋼片的性能及鐵芯制造工藝而定。所以變壓器應選用節(jié)能型的，如S11型油浸變壓器或SC（B）11節(jié)能型干式變壓器。Pk是傳輸功率的損耗，即變壓器的線損，決定于變壓器繞組的電阻及流過繞組電流的大小，即負載率β的平方成正比。因此，應選用阻值較小的繞組，可采用銅芯變壓器。其實變壓器實際運行的負荷率是很不均勻的，根據(jù)《變壓器允許過負荷系數(shù)的負荷率最大負荷持續(xù)時間關系曲線》可求得變壓器的過負荷系數(shù)，所以在確定變壓器容量時，可按75%-85%的負荷率選擇。若變壓器選擇容量過大，長期低于經(jīng)濟運行的負荷率，會造成有功損耗的上升，因為其容量過大，鐵損增大。為減小變壓器損耗，當容量大而需要選用多臺變壓器時，在合理分配負荷的情況下，盡可能減少變壓器的臺數(shù)，選用大容量的變壓器。例如需裝機容量4000kVA，可選二臺2000kVA，不選四臺1000kVA。

（二）優(yōu)化供配電系統(tǒng)設計，減少線路電能損耗

大、中型港區(qū)的用電負荷大，一般達幾千千瓦，有的上萬千瓦甚至高達幾萬千瓦，港區(qū)面積大，供電范圍廣，各種供電電纜長達十幾甚至數(shù)十公里，其線路上的電能損耗也不是個小數(shù)目，減少線路電能損耗可從以下幾個方面著手：第一，合理確定變電所的數(shù)量及供電半徑，盡量把變電所布置在靠近負荷中心，以減少供電距離，降低線路損耗；第二，設備容量大、供電距離較長的設備選用較高等級的電壓供電，例如集裝箱碼頭岸邊起重機、較大功率的門機、橋式抓斗卸船機等可采用10kv或6kv上機，供電電壓提高了，線路電流就相應減小，線路的電能損耗也就自然減少；第三，選用載流量大、電阻小的銅芯電纜，不僅僅是按載流量和電壓損失來選擇電纜的截面，還要按經(jīng)濟電流密度來選擇電纜截面。

（三）照明系統(tǒng)的節(jié)能措施

第一，合理選擇照明標準，優(yōu)化照明設計方案。不同類型的港口，或同類型港口內(nèi)的不同部位的照度值，在相關規(guī)范均有明確的規(guī)定，一般都給出高、中、低三檔值，設計中要根據(jù)港口的規(guī)模性質(zhì)、夜間作業(yè)狀況等具體條件來確定各部分的設計照度值，不要盲目追求高標準，盲目追求高標準會造成能源浪費，也增加了運營成本，極不合算。第二，室內(nèi)外照明設計中燈具的布置和照明功率的選擇也很重要，尤其是室外堆場大面積照明，一般是采用高桿燈，頂部裝設多套大功率泛光燈進行照明，燈桿的高度、桿距、燈具數(shù)量及功率等幾個因素均對照明效果有影響，選擇合適的桿高、桿距及燈具的功率，多方案比較，精心布置，選出最佳方案，既能滿足照度標準，又能達到節(jié)能效果。

綜上所述，港口電氣設計的系統(tǒng)性比較強，而且港口電氣系統(tǒng)的耗能也比較大。因此要求相關設計人員遵循基本的設計原則和設計規(guī)范，通過合理確定變壓器、供配電系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)等，不斷優(yōu)化整個電氣系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，達到降低成本、節(jié)能減耗的目的，促進港口電氣設計水平的不斷提升。

參考文獻：

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