碼頭電氣設計中存在的問題及應對措施

杜文武，楊 銳

（長江航運規劃設計院浙江分院，浙江 杭州310011）

1 碼頭電氣設計中存在的問題

1．1 潮濕造成的漏電問題

一些變電站的箱體底部封閉不夠嚴密，箱體下部基礎中間一般有深600 mm左右的空間，相對比較潮濕，往往造成箱體內的潮濕度較高，特別是高、低壓開關隔間內凝露較多，有些箱變內部絕緣件出現閃絡故障，同時刀閘刀口出現氧化銹蝕現象。有的變壓器隔間內為了便于自然通風散熱，底部留有較大的網孔狀通風面，加之變壓器隔間的上部封閉不嚴，雨霧侵入高、低壓開關室，也是造成高、低壓開關室潮濕的一個原因。

1．2 電纜敷設中存在的問題

目前板樁及重力式碼頭及大型港區內部的電纜主要采用兩種敷設方式：電纜溝及穿管埋地敷設。兩種敷設方式各有利弊，采用電纜溝敷設對于后期項目擴建、設備改造時增加電纜有較大的益處；同時，電纜溝內在空間滿足的情況下，可以平行敷設不同用途的電纜，后期維護也非常的方便。但是，采用電纜溝敷設也有非常的不便。由于港區內重車較多，對電纜溝結構要求較高，電纜溝造價非常大；同時，電纜溝蓋板為活動的，車壓上去噪聲較大；且一般碼頭由于造價問題，其碼頭面高程較低，當工程所在地的地下水位較高時，電纜溝的排水困難。而電纜穿管敷設剛好相反。所以電纜敷設方式的選擇是一門大學問，而現在設計人員卻不對項目了解充分，隨便選擇一種敷設方式，給工程后期維護及項目可延續性造成了不可避免的麻煩。

2 碼頭電氣設計基本原則與特點

2．1 碼頭電氣設計的基本原則

工程電氣設計的基本原則要求具有適應性、安全性以及經濟性，這也是工程設計的出發點。因此，碼頭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揮，保持供電系統的穩定、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，設計要按照碼頭的級別安裝相應的智能安全檢測系統。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，在設計上可以根據碼頭的需求，選擇不同形式的供電系統，從而獲取最大的效益。

另外，根據規范，變電所最好位于負荷中心，利于節能也利于節省投資并節省有色金屬。因為負荷過遠以及電纜過長會造成電壓降大等一系列的不良反應。但是一般港區內又是寸土寸金，很難做到將變電所放在負荷的中心。因此 ，工程技術人員可通過實際測量各種數據，如電纜的長度、截面、電流等，求出變電所的經濟運行位置，并與實際的位置進行經濟比較，取得經驗和數據，以便用于本公司的新建生產線。所以，按經濟運行原則選擇變電所位置的方法，不論是對設計院還是對生產企業，都具有實際意義。

2．2 碼頭配電設計的特點

可以通過某工程實例來說明碼頭配電設計的特點：某碼頭的平面布置形式為順岸加港池式布置，港區的主要設備包括：2臺300 t煤炭卸船機（改建自一期已有設備），新建2臺400 t煤炭卸船機、11條托輥皮帶機（其中改建6條，新建5條），2臺皮帶計量秤，一臺16 t固定吊機、一臺30 m軌距件雜貨龍門起重機，一臺26 m軌距多用途岸邊龍門起重機，一臺40 m軌距堆場龍門起重機。配電設計需改建原電煤中心A1區1＃變電所，并新建電煤中心A2區2＃變電所以及物流中心B1區、B2區3＃、4＃變電所。

在該工程電氣系統設計過程中，配電設計體現出以下特點：第一，為了節約電能源，節省造價與投資，將原A1區1＃變電所的電源進線及變壓器均改造至A2區2＃變電所，通過負荷統計及計算，為1＃變電所重新購置一臺容量較小的變壓器；第二，為了保證電機運行的安全性與可靠性，皮帶機、起重設備等主要用電設備均由變電所低壓側放射供電；第三，為了節約有色金屬，并節約能源，變壓器將低壓電機、檢修電源以及制動器等非重要設備采用樹干式配電方式，先連接現場的配電柜與分線箱，再以放射式配電經過配電柜、分線箱與用電設備相連接，這樣可以減少變電所的出線回路數量，提高了電路設計的經濟性，且便于后續系統維護。

3 碼頭電氣設計應對措施實例說明

3．1 關于碼頭變配電所的設計

由于在碼頭作業過程中，可能會發生火災或者爆炸現象，因此，在碼頭的變配電所位置的選擇上，必須要考慮其安全性，具體有兩點要求：一便于逃生、二便于設備的運輸，從而來減少安全事故的發生。一般情況下，碼頭的供電方案采用分布式的方案，適合于碼頭的實際情況，而且還可以縮短電纜的長度，這樣，不僅節約了投資，而且便于管理和維護。當然，碼頭交配電所的設計過程遠不止這么簡單，以上述碼頭電氣設計工程為例，變電所的具體設計如下：

原電煤中心1＃變電所已有一路引自電廠的6 kV電纜進線及已安裝1000 kVA變壓器一臺。本期的供電范圍包括原A1區內的卸船與部分皮帶機運輸設備，以及本次新建的卸船機與皮帶機運輸設備。本次改造原A1區6 kV進線至A2區2＃變電所，并再從電廠引入一路6 kV電纜進線至2＃變電所，設計時要按照高壓、低壓負荷的分布情況，參照原變壓器的容量，最終將改造工程需新增變壓器的容量確定下來。同時，由于原A1區用電負荷大幅減少，原變壓器已不在適用，如何合理利用原有資源，并新舊銜接也是設計的重點。

本工程3＃變電所位于B1物流區域倉儲中心位置，海關大樓北側，主要為倉儲區域內的倉庫及海關等相關部門辦公大樓供電。4＃變電所位于B2物流區域多用途碼頭南側，主要為多用途碼頭及堆場裝卸設備供電。兩變電所均安裝兩臺變壓器，高壓側均單母線運行，不設置聯絡中，而低壓側均單母線分段運行，增加電所聯絡，以增加供電的可靠性。

根據負荷的分布，本工程一期已建設變電所一座，負責向已有電煤堆場設備及已有辦公樓供電。二期擬新建變電所3座。其中2＃變電所設置于新建煤炭碼頭后沿，內設配電室、值班室及工具維修間，負責對新建煤炭碼頭所有設備及附屬建筑物供電，6 kV電源由電廠＃2高壓脫硫變引來一路電源，并改造原引至1＃變電所的電力線路到2＃變電所，高壓側母線分列運，并改造原有的1＃變電所。3＃變電所設置于物流中心原有變電所內，內設配電室、值班室及維修間，負責對物流B1區各設備及建筑物供電，1＃變電所設置于物流中心B2區，內設配電室及值班室，負責對集裝箱碼頭、堆場設備及錨泊區供電，兩變電所電源由供電部門引來。

3．2 關于電氣照明的設計

電氣照明的設計，不僅包括燈具的造型和布置，而且還包括光源的選擇和照度的計算以及調光的控制。一般而言，對于棧橋不可以小于10Lx，平臺則不可以小于20Lx，而且其中間的距離要保持在100 m。此外，在照明上選用經濟實用的日光燈。另外，還要注意照明設計與周圍環境的協調，達到藝術與功能的完美結合。以上述工程為例，電氣照明系統中，該工程采用了高效、節能的光源以及配套燈具，電器附件以及控制裝置等也均是節能型的，從而保證碼頭照明系統的節能與安全，具體而言設計如下：在煤炭碼頭后沿設置25 m高桿燈2座，物流中心設置25 m高桿燈7座，共計9座。高桿燈燈盤可電動升降，光源為高壓鈉燈并使用節能型電感鎮流器。主要道路照明選用8 m路燈，按20 m左右間距布置，光源亦為高壓鈉燈。

3．3 關于電纜的敷設

目前碼頭形式主要為高樁梁板式、重力式及板樁式。一般高樁梁板碼頭均使用電纜橋架及管溝敷設電纜，問題不大。但重力式及板樁式碼頭及港區內部電纜敷設方式多樣，主要有：穿管埋地敷設、電纜溝及電纜隧道敷設。設計人員應該根據港區的電纜數量、港區的未來發展規劃、港區的地下水位、港區的地質情況來選擇相應的敷設方式。如地下水位較高，排水困難時，同時重車經常碾壓的區域，不建議使用電纜溝及電纜隧道方式。

以上述工程為例，在該工程電纜的選擇要注意以下幾點：中壓配電線路導線的截面要根據電纜的額定電壓與電流，結合電纜所處的運行環境來確定，還要校驗短路電流的熱穩定性，以保證滿足設計要求；對于低壓配電線路來說，根據導線截面選擇原則，能夠確定出滿足要求的最小截面導體，不過從長遠來看，選用最小截面導體的經濟性比較差。可以將理論最小截面加大1到2級，這樣線損下降所節省的費用，足可以在短時間內把增加的投資收回。

碼頭電力系統線路的敷設要注意以下幾點：以變配電所為中心，供電、自控、工業電視、生產廣播調度系統的布線均分布至各建筑單體內的用電點及被控點。戶外以電纜溝為主要路由，戶內主要沿各皮帶機、鋼棧橋、廊道內的電纜橋架敷設，局部穿鋼管敷設。在敷設強電與弱電電纜時，為了降低工程成本，可以采用電纜共路由，分層敷設的方法。

4 小 結

總之，碼頭的電氣設計是一個系統的復雜的工程也是碼頭工程建設中一個重要的環節，相關人員在設計中一定要針對碼頭電氣設計中存在的問題，結合碼頭電氣設計基本原則，采取有效措施來改善當前碼頭電氣設計的現狀，設計出最佳的方案，從而使得整個工程有序地展開；通過優化設計提高整個電力系統的可靠性與靈活性，降低成本，節約能耗。

［1］ 張凌峰．港口工程電氣設計節能措施［J］．科技信息，2010，（21）：129－130．

［2］ 張慶劍，陳文燕．建筑工程電氣設計中問題的研究［J］．吉林畫報新視界，2011，（3）：171．

［3］ 陸啟明．淺談集裝箱碼頭的電氣設計［J］．科技風，2011，（8）：12－13．