港口供電系統可靠性的影響因素分析及改進措施

武冰潔

摘要：根據港口及港口作業設備的工作特點，分析了港口供電系統的構成，并分析了各構成部分對港口供電系統可靠性的影響因素。從供電系統規劃、方案設計等技術方面，設備選型方面，港口供配電網絡監控、電氣設備工作狀態的監視、配電系統的自動化、停電檢修制度等管理方面提出了提高港口供電系統可靠性的具體措施。對提高港口供電系統的可靠性和用電質量具有重要作用。

Abstract： According to the working characteristics of port and its operation equipment， the constitutes of port distribution systems were analyzed， and the affect reliability factors of each sub-systems were analyzed also. From the aspect of technology such as distribution system plan， concept design， equipment selection， the manage such as net supervisory control of distribution & utilization， the working state monitoring of electric apparatus， distribution automatization， overhaul system， the detail improvement are proposed. This is of important rules for improve the reliability of distribution system and quality of utilization.

關鍵詞：港口供電系統；可靠性影響因素；改進措施

Key words： port distribution system；reliability affect factors；improvement methods

中圖分類號：U653.95 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2019）02-0114-03

0 引言

近年來，隨著我國港口的不斷發展與壯大，新建港口和新增功能碼頭如雨后春筍般涌現。作為電能輸送核心的港口供電系統，其供電可靠性是保證港口各項業務正常作業的重要保障。然而，由于港口供電系統的構成復雜，用電設備多，系統設計難度大，影響港口供電可靠性提高的因素眾多，而港口用電裝置對電網的供電質量要求比較高，一旦港口發生供電電源中斷，會給企業造成巨大損失。因此，港口供電系統可靠性的研究對提高港口用電質量具有重要作用。黃湛華[1]從配電網的規劃方面提出了提高供電可靠度的方法，陳永祥[2]提出了通過建立可靠性管理制度，加強線路巡視工作和使用配電管理自動化技術措施來提高供電可靠性。但這些研究缺乏對引起供電系統不可靠的主要因素分析，且提出的措施大都是從制度上去實施，沒有系統考慮技術和管理相結合的措施，因此，本文在分析港口供電系統組成的基礎上，分析影響港口供電系統可靠性的因素，并有針對性地提出改進措施，從而提高港口供電可靠性和用電質量，對推動我國港口的快速發展具有重要意義。

1 影響港口供電系統可靠性的因素分析

供電可靠性是指供電網持續的供電能力，它是考核供電質量的一個主要指標[3]。由于港口占地面積大，用電負荷比較分散，港口供電系統都是從區域電力網實現電能輸送，再通過降低電壓的手段，實現電力向各個電場所的輸送，因此，港口供電系統組成如圖1所示。主要由區域電力網、降壓變電站、港區配電線路、前沿變電所、低壓配電系統幾部分構成[4]。港口供電系統的可靠性取決于組成港口供電系統各部分的可靠性。

1.1 影響區域電力網供電可靠性的因素

區域電力網是港口電能的主要來源，其供電可靠性對港口的供電質量起決定作用。影響區域電力網可靠性的主要因素包括：設備和線路、負荷與結構布局、管理與維護、停電管理和不可抗拒的自然災害等。

設備和線路是供電系統正常運行的可靠支撐，也是影響供電系統可靠性的直接因素，其主要影響供電的容量和裕度。結構布局與負荷影響電網的布局和線路與電能資源的損耗。由于供電網具有運營周期長，設備易損壞等特點，管理和維護不當對供電系統可靠性均會產生消極影響，如管理和維護不當造成的電線桿的傾倒、線路的短路等問題。供電網的檢修是不可避免的，但在實踐中，由于停電檢修計劃性不強而導致重復停電的問題也是影響供電可靠性的因素。雨雪、地震、洪水等不可控自然災害，對于配電網的穩定性影響也較大。

1.2 影響降壓變電站可靠性的因素

對于中型港口或者作業區域，需要將區域電力網上獲取的110kV或者35kV高壓電能，通過降壓變電站將其降低到3-10kV，再通過港區配電線路輸送到前沿變電所，前沿港口變電所再將其降為380V的配電電壓，才可以投入使用。影響降壓變電站可靠性的因素包括變配電線路和變電設備。具體的不可靠因素主要有鐵芯局部短路或燒毀，絕緣損壞；線圈間短路、斷線，對地擊穿；分接開關觸頭灼傷或放電；套管對地擊穿或放電等。

1.3 影響港區配電線路可靠性的因素

港區配電線路是指根據港口泊位、港區的作業設備的布置，陸域生產、生產輔助建筑物等用電要求，在變電站與各前沿變電所之間、前沿變電所與各用電系統之間的聯絡線路。港口供配電線路中，從區域電網引入的電源線路一般都是架空線路，對于港口內配電線路，主要涉及到高壓線路和低壓線路，通常采用電纜。常用的敷設方式包括沿電纜溝敷設，沿電纜橋架、機械走廊道敷設，沿保護管敷設等。影響配電線路的可靠性的主要因素包括線纜的選型、線路的非全相運行、瓷瓶閃絡放電、橋架傾倒、斷線、短路、接地、柱上油開關故障、跌落熔斷器故障等。

1.4 影響前沿變電所可靠性的因素

前沿變電所是根據港口的作業設備區域、陸域的生產及其輔助建筑物等用電系統對電力系統電壓的要求，實現二次降壓。影響變電所可靠性的主要因素包括：一次設備、主接線方式、負荷變化、進線和饋出線斷路器、開關設備、開關柜、低壓配電屏的形式、變壓器的類型、港口供電系統自動化控制設備等。

1.5 影響低壓配電系統的可靠性因素

低壓配電系統是將變電所二次降壓的電源，根據港口作業系統所需要的用電設備進行分類組合至現場配電柜、分線箱、再經柜、箱配電到各用電設備。影響低壓配電系統可靠性的因素包括：斷路器故障、中間接頭及電纜端頭短路故障、電壓互感器故障、電流互感器故障、運行維護不當等，此外，港口用電設備的負荷變化，間斷使用時的頻繁起動、使用頻率高導致的充電要求、大的單機容量等設備工作狀態也會影響低壓配電系統的可靠性。

2 提高港口供電系統可靠性的措施

根據分析得到的影響港口供電系統可靠性的因素，提出改進措施以提高港口供電系統的可靠性和供電質量。

2.1 通過技術改進提高港口供電系統的可靠性

①基于供電可靠性合理規劃供電技術方案。在電力系統的方案設計時，根據港口的規模和性質，計算港口企業的用電負荷和用電容量，合理設計地區供電網的供電容量和負荷及結構布局；將供電系統安全性與港口負荷大小相關聯，以港口供電的可靠性作為規劃目標，計算區域供電網應達到的安全性和可靠性水平。

②配電裝置設計嚴格遵守設計規范。按設計規范設計、選擇、校驗配電設備，并將冗余技術、故障自動檢測技術與維修措施相結合，提高電氣裝置的可靠性。

③通過兩條電源線路送電的方式實現港口企業與區域電網的連接，以高壓隔離開關分段的單母線制，提升供電可靠性和靈活性。對于負荷變化比較大的港口，在低負荷和高負荷時分別使用一臺和兩臺變壓器，如圖2所示。

④優化配電網結構。優化選擇變電站的地理位置、布線、接線及配電方式，按照“n+1”的原則，確定變壓器的容載比。

⑤合理設計配電網方式，優化港口前沿變電所建設方案。

2.2 選用性能優良的元器件，提高電氣設備的可靠性

①選用性能好、可靠性高的電氣產品；

②根據港口環境，選擇適當的電氣設備，如防爆式、防塵式電氣設備；

③按標準規范選擇并驗證熔斷器和斷路器的斷流容量、電流互感器的熱穩定和動穩定條件；

④采用金屬封閉式開關柜、戶內全封閉型變壓器、抽屜式的低壓配電屏等；推行帶電檢測裝置，提高供電的可靠性；

⑤按照設計方案選擇電纜和導線截面，并使用故障指示器，縮短故障診斷時間。

2.3 提升供電系統的管理和維護水平

①建立健全的組織領導體系。港口各級部門均要建立配電網可靠性管理機構，設立專門崗位，執行標準規范。

②建立港口供配電網絡監控管理系統。在港口供電系統中，添加電力運行狀態監控設施，可有效監控各系統的運行狀況，給系統運行維護人員提供更多的信息，以保證控制系統安全可靠經濟的運行。

③建立電氣設備工作狀態的監視系統。電氣設備通過實施故障自動檢測技術，對電氣設備的工作狀態實時監控，及時發現設備運行中的故障，準確定位故障位置、確定故障原因，縮短診斷維修時間，以保證電氣設備正常運行。

④實現港口配電系統的自動化。港口配電自動化可實現變配電所的無人值守和遠動控制，從而提高港口電網供電可靠性和供電質量。高壓網的饋線自動化、選擇可靠性高的控制及通信設備是實現港口配電自動化的重點。

⑤合理選擇港口供電系統的維護裝置。選擇適當的供電系統的維護裝置，提高供電可靠性和實現快速的故障切除。

⑥改革停電檢修制度。通過強化監督，帶電檢修的方式，減少停電檢修時間，提高供電可靠性。

3 結語

根據港口供電系統的組成分析了影響港口供電可靠性的因素，分別從港口供電網的供電方案規劃、配電網的結構和配電方式優化、采用可靠性高的電氣設備、實施港口供電網的自動化和網絡監控系統、改革停電檢修制度等措施，提升港口供電系統的可靠性。

參考文獻：

[1]黃湛華.基于供電可靠性的配電網規劃實踐[J].供用電，2017（3）：42-46.

[2]陳永祥，提高配電網供電可靠性的有效措施[J].科技展望，2017（8）：119.

[3]龍吉日.提高配電網供電可靠性的措施探析[J].電力訊息，2017（4）：156-157.

[4]武猛，林博.港口供電系統的主要特點[J].科技創新成應用，2015（32）：183-184.