港口供電系統的主要特點

武猛 林博

摘 要：港口供電系統不同于其他一般區域供電系統，其系統構成更加復雜，設備投入更大，系統設計難度比較大，因此應該結合港口供電需求以及區域供電基本情況，實現港口供電系統的優化設計。文章積極從這個角度出發，首先探究了港口供電系統的基本概念，指出港口供電系統的不同之處，對于供電系統的組成進行了詳細探究，在此基礎上，積極去分析港口用電設備的特點，變配電站和供配電對應的要求，以實現對于港口供電系統特點的全面解析。

關鍵詞：港口；供電系統；特點分析

港口供電系統，是港口電能輸送的核心，是保證港口各項業務正常運行的能源基礎。如果港口供電系統設計不合理，常常出現供電故障，勢必會給與港口的效能發揮造成不利影響。因此，積極探究港口供電系統的主要特點，使得港口供電系統設計更加符合實際需求，顯得尤為必要。

1 港口供電系統的概況

一般情況下，電力供電系統主要由發電廠，電力網變電站和用戶三個要素構成的系統。但是由于港口自身的獨特性，使得其供電系統有所不同。港口占地面積大，用電負荷比較分散；對于供電可靠性要求高。因此，港口供電系統都是從區域電力網實現電能輸送，再通過降低電壓手段，實現電力向各個電場所的輸送。面對分散的用電負荷，常常會使用到220-380V低壓設備，其容量也不是很大。對于部分大型港口作業區域來講，會在地區電力網上實現110kV或者35kV高壓電能的獲取，采取手段將其降低到3-10kV，實現從高壓配電線路向變電所輸送之后，再次降壓為380V配電電壓，才可以投入使用。為了達到上述的目的，往往會設置兩臺變壓器。對于中型港口或者作業區來講，電網供電為6-10kV，一般是從港口中學配電所向前沿變電所輸送，通過降壓設備是否再給與各個用電設備。綜上所述，港口供電系統一般主要由：地區電力網，降壓變電站，港區配電線路，前沿變電所，低壓配電系統幾個部分構成。至于港口用電負荷等級，根據實際情況的不同，可以將其劃分為A級或者B級別，劃分與港口的規模，港口的性質，區域的電力供應情況有著很大的關聯。

2 港口供電系統的主要特點

港口供電系統不同于其他一般供電系統，主要表現在：其一，港口用電設備；其二，港口變配電站與供配電線路。簡單來講，積極探究上述兩個方面的特點，就可以實現對港口供電系統主要特點的概括。

2.1 港口用電設備的主要特點

港口用電設備的主要特點可以歸納總結為以下幾個方面的內容：

（1）各種使用量比較多的吊車，起重運輸機械設備

基于拖動動作的運轉時間，停轉時間，空轉時間相互交替，可以被界定為反復使用，短時間工作制的用電設備類型。這些設備的特點在于負荷處于不斷變化的狀態，是供電系統負荷中不穩定的部分。為此，就需要選擇對應的電動機，該電動機的暫載率一般有25%，40%，60%和100%，并且其從供電系統獲取的電能需用系數比較低，處于低負載狀態下，功率因數處于較低狀態，也是很正常的。

（2）港口中連續使用的用電設備

港口運行過程中，部分用電設備處于連續使用的狀態，一般牽涉到的用電設備主要有：皮帶運輸機，油碼頭輸油泵，糧食碼頭吸糧機等。上述用電設備的特點在于：負荷處于比較穩定的狀態，三相處于對稱狀態，在啟動的時候會出現負荷的波動情況，功率因數處于穩定狀態，一般都在0.8左右徘徊。

（3）港口使用率高的電瓶車和柴油機吊車

在港口運行的過程中，我們會發現有很多電瓶車以及需要電瓶去啟動的柴油機吊車，這些設備的特點在于：需要經常性的充電，并且其充電裝置屬于連續運行的狀態，一旦變流環節出現增加的情況，功率因數就會出現降低。

（4）港口照明設備

港口使用的照明設備多數都是固定狀態的，一般會使用的照明燈有：高壓鈉燈，白熾燈，熒光燈，水銀燈等。上述各種照明設備雖然有著很多的不同，比如功率因數，但是總體上來講屬于穩定負荷。需要注意的是港口夜間作業照明功率比較大，并且都是集中供電的狀態，此時很容易出現用電負荷的高峰。

（5）大型專業化碼頭用電設備

對于大型專業化碼頭來講，其用電設備單機容量比較大，很多時候都處于100kV、100kW以上，因此為了實現電能資源的節約，保證工作效率的提升，使得其符合工作要求，往往會采用高壓供電的方式，這就要求此類型大型設備要具備變配電設施，并且符合高壓供電的基本要求。

2.2 港口變配電站與供配電線路的特點

（1）變配電站的主接線

首先我們需要明確什么是一次設備，什么是一次接線，以及其特點。所謂一次設備，是指在變配電中與電氣設備直接相連的電氣設備，比如開關等，這些就是一次設備。而這些設備之間組成的接線，就是變配電所的一次接線。顯然無論是一次設備，還是一次接線，都能夠保證安全性和可靠性，這是變配電運行正常的關鍵所在。其次，總降壓變電站主接線方式，一般會受到港口性質，港口規模和當地電網現狀等因素的影響。比如一般小型港口，會以一臺變壓器的總降壓變電站的一次接線的方式來進行。其優勢在于：操作簡單，費用比較低，但是一旦出現故障，就會出現停電的問題。其三，大型港口與重點口岸的供電可靠性保證措施。對于總降壓變電站來講，以兩回電源線路送電的方式，實現兩臺變壓器橋式主接線的配置，一般分為內橋式和外橋式，前者用于線路較長，故障檢修機會多，變壓器不需要常常退出工作的總降壓變電站中；后者多適用于供電線路較短，變壓器切除比較頻繁的總降壓變電站中。其四，對于符合變化比較大的港口，為了保證運行的可靠性和穩定性，常常會在低負荷的時候使用一臺變壓器，在高負荷的時候使用兩臺，這樣兩臺變壓器的模式可以保證比較好的可靠性，還可以使得交互效果達到最佳。其五，對于中小型港口作業區域來講，如果其電力系統高壓線路供電范圍為：6-10kV，此時設置中心配電所的同時，以同級別電壓分配到前端口前沿便是俺說，此時會設置兩條高壓電源進線，以高壓隔離開關分段的單母線制，實現供電可靠性和靈活性的提升。

（2）變配電站的主要電氣設備

變配電站的主要電氣設備主要牽涉到以下幾個方面：其一，110kV（35kV）開關設備，考慮到港口自然環境的特殊性，一般會選擇高壓設備，以金屬全閉合型組合電氣或者開關柜為主，比如六氟化硫組合電氣，其安裝空間比較小，分段容量處于較大的狀態，是比較安全的操作模式。當前使用比較多的35kV開關設備，絕緣性好，性能可靠，運行操作方便，體積比較小，是比較理想的開關設備；其二，10kV（6kV）開關柜，大致來講港口采用的開關柜主要分為：金屬封閉式開關柜；分手車式和固定式三種。金屬封閉式開關柜，維修比較便捷，互換性比較好，有著供電可靠的特點，但是其價格比較高，一般會被使用到總降壓變電站或者中學配電所中；固定式的價格比較低，往往會使用到操作不多的碼頭前沿變電所。其三，低壓配電屏，一般主要可以分為兩種類型：抽屜式；固定式。在用電設備比較集中，操作比較頻繁，出線回路多的大型變電所，都會選擇手車式，這樣的模式不僅僅可以保證供電的可靠性，還便于操作和控制。如果用電設備比較少，操作不多，回路少的中小型變電所，往往會選擇以固定式的方式來進行，是比較經濟的選擇方案。其四，變壓器，當前港口使用的變壓器比較多，不同情況下，其選擇的變比是不同的。比如對于總降壓變電站來講，往往是110kV（35kV）/10kV（6kV），采用的是三相雙繞組，油侵式有載自動調壓銅芯低耗損變壓器，這種變壓器的優勢在于保證電壓的穩定性和節能型，多使用變壓器室內。對于前沿變壓器來講，其數值為10kV（6kV）變壓器，一般選擇的是三相油侵式銅線低耗變壓器。在條件允許的情況下，會使用戶內全封閉型，這不僅僅可以實現維護成本的降低，還可以保持較為理想的運行環境。其五，港口供電系統自動化控制設備，一般涉及到以計算機為主的數據采集和實時監控，主要分為以下幾個部分：數據信息采集系統；數據信息處理系統；數據信息傳輸系統；人機聯系系統；監控對象系統。

2.3 供配電線路的特點

港口供配電線路中，從地區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，一般選擇的都是電纜。至于敷設方式，會因為泊位的不同，設備的不同，而表現出很大的差異性。一般主要涉及到沿電纜溝進行敷設，沿電纜橋架，機械走廊道進行敷設，沿著保護管進行敷設等。當然在實際敷設的過程中，還需要充分考慮港口作業和環境特點。

3 港口電力系統設計策略

對于港口電力系統的特點進行探究，就是為了能夠更好的實現港口電力系統設計方案的確定。具體來講，在確定港口電力系統設計方案的時候，主要需要做好以下幾個方面的工作：

3.1 初步設計階段

初步的設計任務書要求首先需要做好的是負荷的統計計算，對于港口企業的用電容量進行計算，確定企業供電原則性方案的同時同事，明確主要供電設備，找到供電設備的屬性材料，做出清單，在此基礎上實現工程概算，并且將其上交到上級主管部門，一般上交的材料主要由設計說明書和工程概算。

3.2 施工設計階段

在初級設計方案資料交給上級主管部門之后，積極按照施工要求對于技術設計進行再次核查，關鍵在于實現對于施工圖的繪制，不僅僅需要依照初步設計的原則性方案，還需要對于技術經濟性進行思考，對于必要的地方進行核算和修改，并且形成施工設計方案。一般主要涉及到施工說明書，各項工程的平，設備安裝圖，標準件的安裝圖等。

3.3 邏輯方案建立階段

港口供電系統邏輯方案的建立階段需要注意的內容比較多，具體來講主要可以歸結為以下幾個方面：其一，港口供電系統的維護裝置。一般主要涉及到熔斷器保護，自動開關保護，繼電保護和監控系統。對于熔斷器保護來講，其裝置設置簡單，是港口供電系統中普遍使用的，斷流能力不大，選擇性比較差，出現熔溶斷后就需要進行更換，更換難度比較大，如不及時進行更換，就會對于供電造成影響，因此不能使用到供電可靠性較高的地方；自動開關保護，主要使用在供電可靠性要求高，操作靈活的低壓供電系統中；繼電保護裝置，供電可靠性要求高，操作靈活方便，自動化程度高的供電系統中，如果存在超過負載的情況，就會及時報警，由此保證處理效率的提升，或者及時以短路跳閘的情況，實現故障的切除。其二，監控系統，就是在港口供電系統中，添加的電力運行狀態監控設施，一般以SCADA系統為主，可以給與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，由此保證電力系統操作員設計和安裝工作的順利開展。由一個主系統和分布在各地的廠站系統組成，以當地監控系統，集控站監控系統，梯級監控系統和調度中心監控系統形成港口的供電系統監控體系，為保證港口電力運行的正常化和穩定化打下了夯實的基礎。

3.4 港口供電系統節能建設階段

眾所周知，港口機械設備眾多，沖擊負荷比較大，自然功率因數處于較低的狀態，很容易出現各種電壓波動的情況。此時為了實現電動機空載運行，實現自然力率的提升，達到預期的補償效果，此時可以采用集中補償和分散補償相互榮惡化融合的辦法，使得無功補償能夠達到最佳狀態。具體來講，其主要需要做好以下幾個方面的工作：其一，選擇合適的電動機，充分考慮電動機的節能性；其二，積極采取措施實現線路功率的降低，保證將電壓損失降到最低，使得設備進入到規范化和標準化的管理階段，以最大化的發揮各個設備的效能，避免出現因為維護管理不當造成能源浪費；其三，在采購電力設備的時候，不不僅僅需要考慮設備的性能，還需要考慮其能耗問題，并且將其合理的安排到理想化的工作環境下，以便達到更加好的節能效果。相信隨著上述各個措施的納入，港口供電系統的節能性將會得以不斷展現，由此推動港口供電系統效能的最大化發揮。

4 結束語

綜上所述，對于港口供電系統的主要特點進行探究，并且立足港口供電系統的基本特點，對于港口建設的實際需求，港口的地位性質，區域電力供應能力進行綜合考慮，由此去實現港口供電系統設計方案的確定，是保證港口供電質量和效益的關鍵所在。我們應該積極在港口供電系統主要特點的基礎上，對于港口供電系統的現狀進行歸納和總結，由此推動港口供電系統的高效化運行，這一點是毋庸置疑的。

參考文獻

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