大功率負載條件下的非變頻岸電電源的整體設計

葉軍

本文旨在設計一套基于多種負載、用電情況復雜的非變頻岸基供電電源系統，實現穩壓、穩頻、穩定輸出。

【關鍵詞】岸電 大功率 多負載 復雜

1 引言

舟山海洋所碼頭專為南極科考船向陽紅10號所建造，在靠泊卸載時，船上的燃油發電機必須持續運行，以保持船舶大功率機泵及其他設備支撐系統正常運作。燃油發電機在發電的過程中，會排放包含氮氧化合物（NOX）、硫氧化合物（SOX）、揮發性有機化合物（VOC）和顆粒污染物（PM）在內的污染物，對港口空氣及水域造成了很大的污染。此外，停靠港口的船舶會產生較大的噪音和振動，給船員、旅客、碼頭工人和鄰近社區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，具有很高的價值。

2 意義

舟山碼頭推廣岸電技術之后，將基本消除船舶靠岸期間有害氣體排放的問題，是適應碼頭環境要求、實現碼頭節能減排的重要技術，也是建設“綠色循環低碳碼頭”和提高碼頭競爭力的重要措施。同時船舶接用碼頭供電系統后，可消除自備發電機組運行產生的噪音污染，減小噪聲擾民問題，這不僅是各碼頭可持續發展的重要舉措，也是構建和諧城區、改善港區環境質量，協調碼頭與城市發展的重要舉措，具有重大社會效益。

3 解決方案

船載負荷隨著船型的不同也有所區別。對舟山科考船負載進行梳理，包括排水水泵、作業塔吊、生活照明、船用電磁廚房等，總功率最大為500KW，系統架構圖如圖1所示。

為保障船岸安全穩定的運行，需要進行船岸聯合保護。系統采用多時間維保護的策略進行整體安全保障。

系統分4個時間段進行保護和控制。在并網前各設備配置有機械保護，在不接電時進行機械檢測，如果出現異常，停止接電；接電后通過機械閉鎖，防止接電期間進行操作。在此基礎上，在裝置級（各岸電系統設備，如變頻電源、岸電箱等）配置過流、過壓、短路、接地漏電瞬時保護和過載、溫度檢測等延時保護；在此基礎上，系統通過采集岸電信息和船側信息進行系統保護，在接電正常情況下，進行接電控制，在檢測到異常的情況下，根據裝置動作的情況，進行進出線的分合控制，保障系統安全運行。

岸電設備在通電后，柜門行程開關、箱體防傾倒開關、水浸開關、插座行程開關、急停按鈕等會將開關狀態量通過繼電器反饋至岸電控制器。控制器接受各機械保護信號后進行判斷，只有當所有的機械保護狀態條件全部滿足時，才會允許岸電設備主斷路器合閘送電；否則，控制器會將閉鎖狀態存在的問題反饋至監控后臺，在監控界面上查看箱體各開關量的情況。

在裝置級瞬時、延時保護以及機械保護的基礎上，岸電系統控制器和監控系統會在岸基供電全過程采集岸基側的用電信息，包括各級設備開關量和模擬量，一旦出現遙信異常變位或遙測越線問題，控制器會根據情況進行裝置級的異常控制，同時反饋至監控系統畫面上進行告警，現場工作人員會跟據告警信息進行異常狀態的處理。

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

港口岸電電能計量裝置接線方式遵循以下要求：

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

（2）接入中性點絕緣系統的3臺電量采集裝置，宜采用V/V方式接線；接入非中性點絕緣系統的3臺電量采集裝置，宜采用Y0/y0方式接線。其一次側接地方式和系統接地方式一致；

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

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

4 結論與展望

舟山海洋所低壓大功率多負載岸電設備順利投運，標志著負載種類繁多，功率較大情況下的岸電電源及時可行，且具有推廣價值。

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