防爆型ITN岸電系統(tǒng)在危化品碼頭的應(yīng)用

張健鵬，葉小松，王傳斌

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防爆型ITN岸電系統(tǒng)在危化品碼頭的應(yīng)用

張健鵬，葉小松，王傳斌

（江蘇鎮(zhèn)安電力設(shè)備有限公司，江蘇鎮(zhèn)江 212000）

防爆型岸電系統(tǒng)助力危化品碼頭打造綠色港口，以ITN供電系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為依托，以提升裝置系統(tǒng)為紐帶，保障危化品碼頭岸電系統(tǒng)供電便捷可靠安全。防爆型ITN系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，為船舶岸電系統(tǒng)在防爆性碼頭推廣與應(yīng)用提供范例。

防爆型岸電 ITN供電系統(tǒng) 絕緣監(jiān)測(cè) 提升裝置

0 引言

船舶岸電系統(tǒng)是一項(xiàng)利國(guó)、利民、利船、利港的新技術(shù)。船舶靠港后，可以關(guān)閉輔機(jī)，連接岸電，減少污染物排放，消滅輔機(jī)噪音，減輕船員保障壓力，為美化環(huán)境，打造科技港口、綠色港口提供了有力保障。

江蘇海納川危化品碼頭擁有2個(gè)3000噸級(jí)化工泊位，據(jù)統(tǒng)計(jì)年停船量達(dá)上百艘，主要從事醋酸、甲醇、硫磺等危化品運(yùn)輸，防爆等級(jí)要求滿足IIBT4，防爆型ITN岸電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)既能滿足船舶岸電基本使用要求，又能滿足碼頭的防爆等級(jí)要求，為船舶岸電事業(yè)穩(wěn)步向前推進(jìn)提供了有力的技術(shù)支撐。

1 工程項(xiàng)目及特點(diǎn)

2017年初，江蘇鎮(zhèn)安電力設(shè)備有限公司為海納川危化品碼頭提供了全新設(shè)計(jì)防爆型ITN智能岸電系統(tǒng)，為滿足國(guó)內(nèi)船舶（400 V/50 Hz）和外籍船舶（440 V/60 Hz）供電需求，系統(tǒng)配置岸電變頻電源及其他配電設(shè)備，變頻與工頻輸出采用雙電源切換開(kāi)關(guān)與控制回路的閉鎖，避免發(fā)生誤動(dòng)作情況，具體系統(tǒng)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1所示。

整套系統(tǒng)采用ITN供電制式，系統(tǒng)擁有絕緣監(jiān)測(cè)與電纜提升功能，對(duì)供電系統(tǒng)絕緣情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，故障報(bào)警，避免系統(tǒng)由接地故障而引起的二次危害，保障危化品碼頭的用電安全；電纜提升系統(tǒng)為船舶岸電系統(tǒng)中電纜上船提供了一種方式，能夠高效地解決供電電纜上船難的問(wèn)題，為船舶岸電系統(tǒng)中上船電纜的使用和管理提供了便捷。

依據(jù)危化品碼頭實(shí)際情況，利用碼頭現(xiàn)有條件，合理優(yōu)化配置提升裝置、岸電箱以及電房的位置，減少現(xiàn)場(chǎng)施工工程量，降低現(xiàn)場(chǎng)施工引起的風(fēng)險(xiǎn)，做到施工有預(yù)案，險(xiǎn)情有對(duì)策，防患于未然。碼頭岸電具體布置圖如圖2所示。

圖1 ITN岸電供電系統(tǒng)圖

圖2 危化品碼頭岸電現(xiàn)場(chǎng)布置平面圖

1.1 ITN供電系統(tǒng)

ITN船舶岸電系統(tǒng)是配出中性導(dǎo)體的IT配電系統(tǒng)，一種融合TN與IT供電制式的供電方法，在IT供電制式中輸出N線，實(shí)現(xiàn)對(duì)船電、岸電三相設(shè)備和單相設(shè)備同時(shí)供電功能，ITN系統(tǒng)的引入，解決了制式不兼容問(wèn)題，避免了船舶岸電只能向靠港船舶供電不能向港口陸用設(shè)備供電的技術(shù)難題出現(xiàn)，ITN系統(tǒng)采用變壓器中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，既保障了供電的連續(xù)性和可靠性，又避免了人體碰單相線時(shí)觸電傷亡事故。在高要求的危化品碼頭使用ITN系統(tǒng)配電，顯得極為重要。

1.2 ITN絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

ITN系統(tǒng)具有連續(xù)供電可靠性能，發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障電流很小，并不影響系統(tǒng)正常供電，但現(xiàn)有故障必須在二次故障前排除，否則會(huì)引起線間短路，造成供電系統(tǒng)故障斷電；船舶岸電供電傳輸范圍的擴(kuò)大，系統(tǒng)對(duì)地分布電容增大，致使系統(tǒng)存在潛在的不全因素，因此必須對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。

ITN絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)功能，采用在變壓器中線點(diǎn)注入?yún)^(qū)別于主電路特性的信號(hào)源，通過(guò)檢測(cè)注入信號(hào)發(fā)生的微小變化來(lái)設(shè)計(jì)相應(yīng)的算法進(jìn)行計(jì)算，現(xiàn)實(shí)絕緣電阻值和對(duì)地分布電容值的監(jiān)測(cè)。圖3中DC注入源信號(hào)，為采樣電阻，為故障檢測(cè)電流。

圖3 絕緣監(jiān)測(cè)原理圖

ITN絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)供電系統(tǒng)對(duì)地絕緣電阻情況及對(duì)地分布電容進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示，并且可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用要求進(jìn)行故障報(bào)警提示，形成系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、故障告警，人工干預(yù)三位一體的保護(hù)措施，確保危化品碼頭供電安全可靠。

1.3 防爆型電纜提升裝置

在危化品碼頭當(dāng)有硫磺運(yùn)輸船只靠泊時(shí)，需要進(jìn)行電加熱系統(tǒng)，用電功率較大，大口徑多根電纜上船僅靠人工搬運(yùn)相當(dāng)困難，電纜提升系統(tǒng)采用智能化控制方式，實(shí)現(xiàn)電纜快速、安全、高效上船，解放人力，并且方便現(xiàn)場(chǎng)管理。

防爆型電纜提升系統(tǒng)的難點(diǎn)主要在于滿足防爆等級(jí)的要求，驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及控制柜采用防爆等級(jí)滿足現(xiàn)場(chǎng)要求的即可，但電刷與滑環(huán)這部分由于旋轉(zhuǎn)與摩擦可能會(huì)產(chǎn)生火花，有引發(fā)爆炸風(fēng)險(xiǎn)的可能。針對(duì)上述問(wèn)題，這里提出兩種解決方法，一是采用集電滑環(huán)，他是全封閉的且體積小，滑環(huán)箱設(shè)計(jì)可采用防爆箱，所有出口采用防爆膠泥進(jìn)行封堵。二是取消滑環(huán)，采用銅卷替代，需要計(jì)算好卷盤(pán)繞卷極限圈數(shù)來(lái)確定設(shè)計(jì)銅卷的尺寸，銅卷的設(shè)計(jì)是完全沒(méi)有火花產(chǎn)生的，能夠滿足防爆等級(jí)要求。

本套裝置具備伸縮、旋轉(zhuǎn)、變幅、收纜、放纜功能，伸縮長(zhǎng)度達(dá)10 m左右，可在0~180°范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，變幅傾角為0~70°，在初始狀態(tài)設(shè)備抗11級(jí)風(fēng)，工作狀態(tài)抗7級(jí)風(fēng)。在接船供電工況時(shí)，系統(tǒng)具有恒張力控制功能，確保電纜一直處于恒定張緊力狀態(tài)，避免電纜出現(xiàn)耷拉狀態(tài)。

2 項(xiàng)目總結(jié)

岸電項(xiàng)目完工后，經(jīng)歷了8小時(shí)的無(wú)故障連船供電運(yùn)行試驗(yàn)。連船試驗(yàn)的成功，標(biāo)志著船舶靠港后可以停止輔機(jī)，使用岸電進(jìn)行供電；系統(tǒng)功能符合現(xiàn)場(chǎng)使用要求，項(xiàng)目電氣設(shè)計(jì)符合GB3836.1-2000《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第1部分：通用標(biāo)準(zhǔn)》要求。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)連船實(shí)驗(yàn)和后期對(duì)碼頭靠港船舶繼續(xù)調(diào)研發(fā)現(xiàn)目前存在的問(wèn)題主要是靠港船只上配有的岸電接口種類(lèi)雜多，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，較多采用的電纜直接搭接塑殼開(kāi)關(guān)樁頭的方式，較為繁瑣且不安全。船舶岸電的有序推進(jìn)離不開(kāi)政府、港口、設(shè)計(jì)部門(mén)、施工企業(yè)等方面共同努力，希望能夠加快相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的完善，加速推進(jìn)智能化岸電的建設(shè)，還藍(lán)天于民。

圖4 防爆型電纜提升裝置現(xiàn)場(chǎng)圖

3 結(jié)束語(yǔ)

節(jié)能減排、控制污染、智能化港口的建設(shè)，岸電上船必將是趨勢(shì)所在，江蘇鎮(zhèn)安電力設(shè)備有限公司將一如既往推進(jìn)岸電建設(shè)，優(yōu)化岸電設(shè)計(jì)，為綠色港口建設(shè)貢獻(xiàn)自己的力量。

[1] 江蘇鎮(zhèn)安電力設(shè)備有限公司. 一種配出中性導(dǎo)體的IT電力系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)方法: CN201110406190.3[P]. 2012-06-20.

[2] 慕洪勝, 楊濤, 孫凌軍. 一種適用于ITN系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測(cè)裝置的設(shè)計(jì)[J]. 船電技術(shù), 2018, (4).

[3] 陳凱, 王金全, 嚴(yán)鋆, 凌雷鳴. ITN系統(tǒng)安全供電范圍分析及人身安全防護(hù)措施[J]. 微型機(jī)與應(yīng)用, 2017, 20.

Application of Explosion-Proof ITN Shore Power System in Hazardous Chemical Terminal

Zhang Jianpeng, Ye Xiaosong, Wang Chuanbin

(Jiangsu Zhen An Power Equipment Co., Ltd., Zhenjiang 212000, Jiangsu, China)

U653

A

1003-4862（2019）02-049-03

2018-09-05

張健鵬（1991-），男，工程師。研究方向：開(kāi)關(guān)柜設(shè)計(jì)、電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)及編程。E-mail: 476028446@qq.com