淺談煤碼頭岸電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張偉明

摘 要：以港口供電代替?zhèn)鹘y(tǒng)的自備燃油機(jī)發(fā)電機(jī)供電，可以有效減少港口污染物排放的技術(shù)，越來越受到重視。文章針對(duì)常規(guī)煤碼頭的岸電系統(tǒng)，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)構(gòu)成以及效益測(cè)算等進(jìn)行了闡述，可以作為碼頭岸電系統(tǒng)推廣的一個(gè)借鑒。

關(guān)鍵詞：碼頭；岸電；變頻；節(jié)能

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）03-0090-02

Abstract： More and more attention has been paid to the technology of using port power supply instead of the traditional generator power supply， which can effectively reduce the emission of pollutants from the port. In this paper， the system design， system structure and benefit measurement of the conventional coal wharf are described， as can be used as a reference for the popularization of the wharf power system.

Keywords： wharf； shore power； frequency conversion； energy saving

1 概述

近年來，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，港口建設(shè)的步伐越來越快。船舶?？看a頭的數(shù)量和密度大幅增加，為此需要消耗大量燃油，造成大量廢氣和顆粒物排放，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染。船舶接用岸電作為一項(xiàng)可以有效減少港口污染物排放的技術(shù)，越來越受到重視。

2 岸電系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

碼頭船舶岸電系統(tǒng)建設(shè)必須貫徹安全生產(chǎn)、資源節(jié)約和保護(hù)環(huán)境的方針。本文以十萬噸、一個(gè)泊位煤碼頭為例。船舶主要有380V 50Hz、440V 60Hz、6kV 50Hz和6.6kV 60Hz四種電壓等級(jí)，根據(jù)調(diào)研船舶用電情況，低壓上船岸電容量按630kW容量設(shè)計(jì)，高壓上船岸電容量按1MW設(shè)計(jì)，因此，采用總?cè)萘繛?MW的“1+1”船舶岸電方案：從原有碼頭6kV配電室輸出的6kV/50Hz高壓電，進(jìn)入岸基供電系統(tǒng)經(jīng)變頻變壓裝置轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏?.6kV/60Hz輸出至碼頭前沿高壓接電箱，供高壓船舶使用；同時(shí)為了保證兼顧低壓供電，變頻變壓裝置輸出另一路為低壓450V/60Hz，接至碼頭前沿低壓接電箱，供低壓船舶使用。變頻電源可雙頻供電，高壓輸出電源也可調(diào)至國(guó)內(nèi)船只高壓等級(jí)6kV/50Hz，低壓輸出亦可調(diào)至國(guó)內(nèi)船只低壓等級(jí)400V/50Hz。

高壓輸出6.6kV/60Hz和低壓輸出450V/60Hz兩種電制的電源都可以雙頻供電，為方便靠港船舶方便接電，將在試點(diǎn)泊位各布置一個(gè)高壓接電箱和一個(gè)低壓接電箱。方案系統(tǒng)單線圖如圖1所示。

碼頭主變電所提供6kV、50Hz出線給岸電電源設(shè)備，經(jīng)變壓變頻電源裝置轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏汉偷蛪弘娫?，分別接入港口接電箱，供船舶使用。岸電系統(tǒng)布局如圖2所示。

3 岸電系統(tǒng)具體構(gòu)成

3.1 岸電電源系統(tǒng)

岸電電源包含輸入開關(guān)柜、輸入變壓器、變壓變頻電源、輸出隔離變壓器、輸出開關(guān)柜等。其中，輸入開關(guān)柜對(duì)進(jìn)線進(jìn)行分?jǐn)嗫刂?；輸入變壓器?kV電壓轉(zhuǎn)變?yōu)樽冾l器單元的工作電壓690V；690V經(jīng)變頻電源進(jìn)行變壓變頻后將轉(zhuǎn)變?yōu)?90V/60Hz；變頻電源內(nèi)部包含低壓輸入斷路器和輸出斷路器；輸出隔離變壓器1將變頻電源輸出的690V電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?.6kV，同時(shí)進(jìn)行電氣隔離。輸出隔離變壓器2將變頻電源輸出的690V電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?50V，給另一個(gè)低壓泊位供電；輸出開關(guān)柜對(duì)出線進(jìn)行分?jǐn)嗫刂?。該電源系統(tǒng)對(duì)輸入電源有完善的欠壓、過壓、缺相、短路、過流、變壓器和逆變器過熱等保護(hù)功能。

3.2 船岸連接系統(tǒng)

低壓上船船舶連接：低壓船舶一般都有配備100米左右的岸電電纜，只需在電纜一端安裝與岸電接電箱匹配的快速接插頭，船舶靠港時(shí)將電纜與岸電接電箱快速連接即可。低壓接電船舶靠港負(fù)荷為600kW，一般需要三根電纜上船，采用三接口的岸電接電箱。

高壓上船連接：船舶已安裝船載岸電系統(tǒng)（AMPS），可直接接受6.6kV高壓電，因此，高壓接至岸邊的高壓接電箱，需要接電時(shí)，船舶上船載的電纜管理系統(tǒng)將電纜放至碼頭，與高壓接電箱連接，完成供電回路。

低壓船舶岸電電纜卷筒是針對(duì)港口碼頭收放岸電電纜而特別設(shè)計(jì)。該電纜卷筒不同于普通的電纜卷筒，該電纜卷筒根據(jù)收放岸電電纜的應(yīng)用特點(diǎn)安裝了一套機(jī)械式電纜張力檢測(cè)控制裝置，當(dāng)船舶裝卸貨物時(shí)或漲退潮時(shí)能隨船舶起落自動(dòng)收緊或放松電纜，保證岸電電纜處于合理的張緊的狀態(tài)。

3.3 實(shí)時(shí)計(jì)量系統(tǒng)

為方便港口船舶用電結(jié)算，岸電系統(tǒng)設(shè)置了多關(guān)口處計(jì)量點(diǎn)。在變壓變頻電源的輸入端設(shè)置岸電總關(guān)口計(jì)量，可知道通用碼頭船舶接用岸電電量總數(shù)；在變壓變頻電源輸出端岸電接電箱里面都安裝了計(jì)量表，對(duì)每一次接用岸電進(jìn)行計(jì)量。每一塊計(jì)量表都帶有載波模塊，通過電力載波通訊將數(shù)據(jù)傳輸至碼頭配電房的集中器，集中器接入港口調(diào)度室主站，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)計(jì)量和結(jié)算。

3.4 岸基接電箱

為了提高用電效率，簡(jiǎn)化船岸連接的過程，項(xiàng)目設(shè)計(jì)了岸基插座箱。分別用于6kV 50Hz/6.6kV 60Hz與低壓400V 50Hz/450V 60Hz。

岸電箱應(yīng)具有以下特點(diǎn)：

（1）采用高性能控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)本裝置內(nèi)的監(jiān)控與保護(hù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與岸電監(jiān)控系統(tǒng)的連接，提供刷卡等用電模式，保障了用電的可靠性。

（2）內(nèi)置漏電保護(hù)裝置、結(jié)合柜內(nèi)采樣計(jì)量等，實(shí)現(xiàn)過流、過壓、漏電等全方面的保護(hù)，提高用電的安全性。

（3）采用標(biāo)準(zhǔn)化快速接頭，方便現(xiàn)場(chǎng)電纜的連接，保障了用電的便捷性。

（4）具備插座的電氣與機(jī)械互鎖，確保在完成連接后供電，同時(shí)實(shí)現(xiàn)供電斷開前不能拔取插頭，保障了人身與設(shè)備安全。

4 效益測(cè)算

按全年210天停泊時(shí)間、三分之二時(shí)間使用岸電電源計(jì)算，一年碼頭船舶使用岸電約為140天。每天船舶輔機(jī)燃燒重油約3噸，則每年碼頭?？看肮埠挠?20噸，油價(jià)按4000元/噸，則節(jié)省燃油費(fèi)用為168萬元。同時(shí)，岸電系統(tǒng)具有良好的減排效果，比照鹿特丹港靠港船舶輔機(jī)發(fā)電消耗1t燃料油產(chǎn)生的各種排放物重量，預(yù)計(jì)年可減少排放量CO2氣體1335096kg、NOx氣體24864kg、SOx氣體8526kg、VOC1260kg、PM2.5 1008kg。

5 結(jié)束語

碼頭船舶岸電改造項(xiàng)目以節(jié)能減排為主要目的，項(xiàng)目建成后，將有效改善港區(qū)空氣環(huán)境污染和地方生態(tài)環(huán)境污染狀況，減少港區(qū)廢氣和污染物質(zhì)排放，同時(shí)還為靠港船舶節(jié)省燃油，降低運(yùn)輸成本，具有重大的社會(huì)效益。

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