大功率負載條件下的非變頻岸電電源的整體設(shè)計

葉軍

本文旨在設(shè)計一套基于多種負載、用電情況復(fù)雜的非變頻岸基供電電源系統(tǒng)，實現(xiàn)穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、穩(wěn)定輸出。

【關(guān)鍵詞】岸電 大功率 多負載 復(fù)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(fā)電機必須持續(xù)運行，以保持船舶大功率機泵及其他設(shè)備支撐系統(tǒng)正常運作。燃油發(fā)電機在發(fā)電的過程中，會排放包含氮氧化合物（NOX）、硫氧化合物（SOX）、揮發(fā)性有機化合物（VOC）和顆粒污染物（PM）在內(nèi)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(chǎn)生較大的噪音和振動，給船員、旅客、碼頭工人和鄰近社區(qū)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(shù)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(yīng)碼頭環(huán)境要求、實現(xiàn)碼頭節(jié)能減排的重要技術(shù)，也是建設(shè)“綠色循環(huán)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(tǒng)后，可消除自備發(fā)電機組運行產(chǎn)生的噪音污染，減小噪聲擾民問題，這不僅是各碼頭可持續(xù)發(fā)展的重要舉措，也是構(gòu)建和諧城區(qū)、改善港區(qū)環(huán)境質(zhì)量，協(xié)調(diào)碼頭與城市發(fā)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(qū)別。對舟山科考船負載進行梳理，包括排水水泵、作業(yè)塔吊、生活照明、船用電磁廚房等，總功率最大為500KW，系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

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

系統(tǒng)分4個時間段進行保護和控制。在并網(wǎng)前各設(shè)備配置有機械保護，在不接電時進行機械檢測，如果出現(xiàn)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(chǔ)上，在裝置級（各岸電系統(tǒng)設(shè)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(chǔ)上，系統(tǒng)通過采集岸電信息和船側(cè)信息進行系統(tǒng)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(jù)裝置動作的情況，進行進出線的分合控制，保障系統(tǒng)安全運行。

岸電設(shè)備在通電后，柜門行程開關(guān)、箱體防傾倒開關(guān)、水浸開關(guān)、插座行程開關(guān)、急停按鈕等會將開關(guān)狀態(tài)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(tài)條件全部滿足時，才會允許岸電設(shè)備主斷路器合閘送電；否則，控制器會將閉鎖狀態(tài)存在的問題反饋至監(jiān)控后臺，在監(jiān)控界面上查看箱體各開關(guān)量的情況。

在裝置級瞬時、延時保護以及機械保護的基礎(chǔ)上，岸電系統(tǒng)控制器和監(jiān)控系統(tǒng)會在岸基供電全過程采集岸基側(cè)的用電信息，包括各級設(shè)備開關(guān)量和模擬量，一旦出現(xiàn)遙信異常變位或遙測越線問題，控制器會根據(jù)情況進行裝置級的異常控制，同時反饋至監(jiān)控系統(tǒng)畫面上進行告警，現(xiàn)場工作人員會跟據(jù)告警信息進行異常狀態(tài)的處理。

非變頻岸電系統(tǒng)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(tǒng)輸出側(cè)，岸基供電監(jiān)控子系統(tǒng)可采集計量裝置信息。非變頻岸電系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(yīng)式無止逆單相電表；

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

（3）低壓岸電系統(tǒng)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(jīng)電流互感器接入式的接線方式；

（4）對于一次側(cè)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(cè)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(jié)論與展望

舟山海洋所低壓大功率多負載岸電設(shè)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