大功率負(fù)載條件下的非變頻岸電電源的整體設(shè)計(jì)

葉軍

本文旨在設(shè)計(jì)一套基于多種負(fù)載、用電情況復(fù)雜的非變頻岸基供電電源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、穩(wěn)定輸出。

【關(guān)鍵詞】岸電 大功率 多負(fù)載 復(fù)雜

1 引言

舟山海洋所碼頭專為南極科考船向陽(yáng)紅10號(hào)所建造，在靠泊卸載時(shí)，船上的燃油發(fā)電機(jī)必須持續(xù)運(yùn)行，以保持船舶大功率機(jī)泵及其他設(shè)備支撐系統(tǒng)正常運(yùn)作。燃油發(fā)電機(jī)在發(fā)電的過程中，會(huì)排放包含氮氧化合物（NOX）、硫氧化合物（SOX）、揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）和顆粒污染物（PM）在內(nèi)的污染物，對(duì)港口空氣及水域造成了很大的污染。此外，停靠港口的船舶會(huì)產(chǎn)生較大的噪音和振動(dòng)，給船員、旅客、碼頭工人和鄰近社區(qū)居民的工作和生活帶來了極大的困擾。所以，在舟山海洋所推行岸電電源為船舶供電，具有很高的價(jià)值。

2 意義

舟山碼頭推廣岸電技術(shù)之后，將基本消除船舶靠岸期間有害氣體排放的問題，是適應(yīng)碼頭環(huán)境要求、實(shí)現(xiàn)碼頭節(jié)能減排的重要技術(shù)，也是建設(shè)“綠色循環(huán)低碳碼頭”和提高碼頭競(jìng)爭(zhēng)力的重要措施。同時(shí)船舶接用碼頭供電系統(tǒng)后，可消除自備發(fā)電機(jī)組運(yùn)行產(chǎn)生的噪音污染，減小噪聲擾民問題，這不僅是各碼頭可持續(xù)發(fā)展的重要舉措，也是構(gòu)建和諧城區(qū)、改善港區(qū)環(huán)境質(zhì)量，協(xié)調(diào)碼頭與城市發(fā)展的重要舉措，具有重大社會(huì)效益。

3 解決方案

船載負(fù)荷隨著船型的不同也有所區(qū)別。對(duì)舟山科考船負(fù)載進(jìn)行梳理，包括排水水泵、作業(yè)塔吊、生活照明、船用電磁廚房等，總功率最大為500KW，系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

為保障船岸安全穩(wěn)定的運(yùn)行，需要進(jìn)行船岸聯(lián)合保護(hù)。系統(tǒng)采用多時(shí)間維保護(hù)的策略進(jìn)行整體安全保障。

系統(tǒng)分4個(gè)時(shí)間段進(jìn)行保護(hù)和控制。在并網(wǎng)前各設(shè)備配置有機(jī)械保護(hù)，在不接電時(shí)進(jìn)行機(jī)械檢測(cè)，如果出現(xiàn)異常，停止接電；接電后通過機(jī)械閉鎖，防止接電期間進(jìn)行操作。在此基礎(chǔ)上，在裝置級(jí)（各岸電系統(tǒng)設(shè)備，如變頻電源、岸電箱等）配置過流、過壓、短路、接地漏電瞬時(shí)保護(hù)和過載、溫度檢測(cè)等延時(shí)保護(hù)；在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)通過采集岸電信息和船側(cè)信息進(jìn)行系統(tǒng)保護(hù)，在接電正常情況下，進(jìn)行接電控制，在檢測(cè)到異常的情況下，根據(jù)裝置動(dòng)作的情況，進(jìn)行進(jìn)出線的分合控制，保障系統(tǒng)安全運(yùn)行。

岸電設(shè)備在通電后，柜門行程開關(guān)、箱體防傾倒開關(guān)、水浸開關(guān)、插座行程開關(guān)、急停按鈕等會(huì)將開關(guān)狀態(tài)量通過繼電器反饋至岸電控制器。控制器接受各機(jī)械保護(hù)信號(hào)后進(jìn)行判斷，只有當(dāng)所有的機(jī)械保護(hù)狀態(tài)條件全部滿足時(shí)，才會(huì)允許岸電設(shè)備主斷路器合閘送電；否則，控制器會(huì)將閉鎖狀態(tài)存在的問題反饋至監(jiān)控后臺(tái)，在監(jiān)控界面上查看箱體各開關(guān)量的情況。

在裝置級(jí)瞬時(shí)、延時(shí)保護(hù)以及機(jī)械保護(hù)的基礎(chǔ)上，岸電系統(tǒng)控制器和監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)在岸基供電全過程采集岸基側(cè)的用電信息，包括各級(jí)設(shè)備開關(guān)量和模擬量，一旦出現(xiàn)遙信異常變位或遙測(cè)越線問題，控制器會(huì)根據(jù)情況進(jìn)行裝置級(jí)的異常控制，同時(shí)反饋至監(jiān)控系統(tǒng)畫面上進(jìn)行告警，現(xiàn)場(chǎng)工作人員會(huì)跟據(jù)告警信息進(jìn)行異常狀態(tài)的處理。

非變頻岸電系統(tǒng)可配置額定頻率50Hz岸電計(jì)量裝置或額定頻率50HZ～60HZ岸電計(jì)量裝置，計(jì)量裝置配置在岸基供電系統(tǒng)輸出側(cè)，岸基供電監(jiān)控子系統(tǒng)可采集計(jì)量裝置信息。非變頻岸電系統(tǒng)電能計(jì)量裝置典型配置如圖2所示。

港口岸電電能計(jì)量裝置接線方式遵循以下要求：

（1）接入中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的岸電計(jì)量裝置，可采用三相三線制電量采集裝置。接入非中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的岸電計(jì)量裝置，可采用三相四線制電量采集裝置或3只感應(yīng)式無止逆單相電表；

（2）接入中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的3臺(tái)電量采集裝置，宜采用V/V方式接線；接入非中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的3臺(tái)電量采集裝置，宜采用Y0/y0方式接線。其一次側(cè)接地方式和系統(tǒng)接地方式一致；

（3）低壓岸電系統(tǒng)中，負(fù)荷電流為50A及以下時(shí)，宜采用直接接入式電能表；負(fù)載電流為50A及以上時(shí)，宜采用經(jīng)電流互感器接入式的接線方式；

（4）對(duì)于一次側(cè)采用互感器的三線三相制岸電計(jì)量裝置，其2臺(tái)電流互感器二次繞組與電能表之間宜采用四線連接；對(duì)于一次側(cè)電量采集采用互感器的三相四線制岸電計(jì)量裝置，其3臺(tái)電流互感器二次繞組與電能表之間宜采用六線連接。

4 結(jié)論與展望

舟山海洋所低壓大功率多負(fù)載岸電設(shè)備順利投運(yùn)，標(biāo)志著負(fù)載種類繁多，功率較大情況下的岸電電源及時(shí)可行，且具有推廣價(jià)值。

作者單位

1.浙江省電力公司舟山供電公司 浙江省舟山市 316000

2.北京智芯微電子科技有限公司 北京市 102200endprint