散貨碼頭岸基供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

成雨姣

（中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200032）

1 岸電上船的連接方式

1.1 低壓上船連接方式的基本數(shù)據(jù)

對低壓上船的接插件進(jìn)行配置時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照現(xiàn)行國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，保證額定絕緣電壓為690 V，額定電流為350 A。該標(biāo)準(zhǔn)對岸側(cè)供電回路數(shù)量進(jìn)行明確規(guī)定，負(fù)載容量和電壓等級結(jié)合下的供電回路數(shù)量如表1所示。

表1 負(fù)載容量和電壓等級結(jié)合下的供電回路數(shù)量

當(dāng)額定電流的80%大于接插件運(yùn)行電流時(shí)，不同的供電電壓會影響岸側(cè)向船舶供電的最大容量，導(dǎo)致最大容量的取值不同。

不同電壓等級下的多回路供電的最大容量如表2所示。

表2 不同電壓多回路供電最大容量

由表1、表2可知，當(dāng)電壓等級為400 V時(shí)，岸側(cè)供電回路數(shù)量完全一致；當(dāng)電壓等級為450 V時(shí)，容量數(shù)值差異明顯。

表2中推薦的單個(gè)供電回路容量遠(yuǎn)小于表1，接插件運(yùn)行電流大于額定電流的80%。低壓上船方式中的供電容量應(yīng)按照表2的建議進(jìn)行選擇，可使供電更可靠。

1.2 高壓上船連接方式的基本數(shù)據(jù)

根據(jù)現(xiàn)行國際標(biāo)準(zhǔn)對集裝箱船舶岸電系統(tǒng)的相關(guān)規(guī)定，干散貨船舶岸電上船的電壓等級為6.6 kW/60 Hz。插座、插頭等零件在內(nèi)的電器附件的最大電壓為7.2 kV，最大電流為350 A。接插件運(yùn)行電流小于或等于額定電流的80%時(shí)，多回路供電的最大容量如表3所示。

表3 多回路供電的最大容量

1.3 岸電上船連接方式的確定原則

（1）低壓上船連接方式適用原則。

通過分析散貨船舶供電的基本數(shù)據(jù)可知，散貨船舶大都以低壓電網(wǎng)為主。當(dāng)供電容量較小時(shí)，選擇低壓上船連接方式可降低投資量，減少供電變配電環(huán)節(jié)。采用低壓上船的連接方式時(shí)，設(shè)置碼頭船舶岸電系統(tǒng)中船方與陸域分界點(diǎn)的最佳位置，在船側(cè)岸電接電裝置處。船岸連接可使用陸域提供的電纜和卷筒，相關(guān)工作人員以船舶噸級為依據(jù)對以下4類進(jìn)行細(xì)化。

①≤3 000 t。

常頻低壓上船，這部分船舶的容量小，最大用電容量和頻率分別為90 kW、50 Hz。單個(gè)供電回路可滿足岸側(cè)向船舶的要求，船舶供電應(yīng)以港區(qū)供電網(wǎng)絡(luò)為主，不依賴變頻電源。

②5 000～10 000 t。

常頻低壓上船，這部分船舶的容量較小，最大用電容量和頻率分別為300 kW、50 Hz。此時(shí)，單個(gè)供電回路無法滿足岸側(cè)向船舶的要求，需再增加一個(gè)供電回路。船舶供電方式以港區(qū)供電網(wǎng)絡(luò)為主，不依賴變頻電源。

③15 000 t。

常頻低壓上船，這部分船舶的容量明顯增加，最大用電容量和頻率分別為400 kW、50 Hz。岸側(cè)向船舶需要的供電回路數(shù)量上升至3個(gè)。船舶供電方式以港區(qū)供電網(wǎng)絡(luò)為主，不依賴變頻電源。

④25 000～30 000 t。

變頻低壓上船，這部分船舶的容量較大，最大用電容量和頻率分別為600 kW、60 Hz。岸側(cè)向船舶需要的供電回路數(shù)量為4，船舶供電以變頻電源裝置為主。

⑤遠(yuǎn)洋船舶情況。

變頻低壓上船，部分10 000 t及以上遠(yuǎn)洋船舶，船上通常有大功率的消防水泵和不停電的冷庫，最大用電容量和頻率分別為300 kW、60 Hz。岸側(cè)向船舶需要的供電回路數(shù)量為2，船舶供電應(yīng)以變頻電源裝置為主，不是港區(qū)供電網(wǎng)絡(luò)。

（2）高壓上船連接方式適用原則。

供電容量處于一個(gè)較大的水平；有變頻的需要；當(dāng)靠泊船舶可與高壓岸電電源接口匹配時(shí)，高壓上船的連接方式優(yōu)于低壓上船。可提高供電的質(zhì)量，減少聯(lián)船的時(shí)間，具有明顯的優(yōu)勢。

散貨船舶的容量較小，采用高壓上船連接方式，單個(gè)供電回路可滿足岸側(cè)向船舶的需求。港區(qū)供電網(wǎng)絡(luò)并不供電，船舶供電主要依賴變頻電源裝置。采用高壓上船連接方式時(shí)，工作人員在陸域岸電接電裝置處設(shè)置碼頭船舶岸電系統(tǒng)中船方與陸域的分界點(diǎn)，并采用船方提供的電纜和卷筒進(jìn)行連接。

2 岸電系統(tǒng)的配電方式

2.1 單泊位配電方式

散貨碼頭以單泊位為主時(shí)，相關(guān)工作人員應(yīng)將散貨船舶靠泊時(shí)的位置問題納入考慮范圍，并在配電的過程中，采用樹干式的配電方法。工作人員將兩個(gè)岸電接電箱分別放置在泊位的首端和尾端，一路岸電電源對其進(jìn)行供電。對單泊位散貨碼頭岸電系統(tǒng)進(jìn)行配置時(shí)，需要用到的設(shè)備為變頻變壓裝置、出線隔離變壓器。

2.2 多泊位配電方式

多泊位散貨碼頭的配電方式為組合式配電，工作人員將岸電接電器分別設(shè)置在泊位最外側(cè)及中間泊位的首端和尾端處，并在一路岸電電源的作用下進(jìn)行放射式供電，不同岸電箱的供電以樹干式供電為主。

多泊位散貨碼頭岸電系統(tǒng)的配置與多種因素有關(guān)，如泊位的數(shù)量、泊位的等級、供電的可靠程度等。充分考慮以上因素可知，變頻變壓裝置的配置數(shù)量可為一套或多套。除此之外，相關(guān)工作人員應(yīng)將電隔離裝置的設(shè)置問題納入考慮范圍，從高壓上船和低壓上船兩個(gè)方面進(jìn)行分析。

（1）高壓上船方式。

船舶上的電網(wǎng)以低壓電網(wǎng)為主，采用高壓上船的方式時(shí)，會出現(xiàn)無法接受岸電系統(tǒng)供電的情況。因此，變壓器的設(shè)置較為必要。配置過程中，變頻變壓裝置的數(shù)量為2，且隔離變壓器不可設(shè)置在饋線回路處，應(yīng)設(shè)置在變頻變壓裝置的出口處。一般情況下，電隔離裝置均使用船舶降壓變壓器進(jìn)行代替[1]。

（2）低壓上船方式。

相關(guān)規(guī)定表明，岸基電源可供電的船舶數(shù)量與電隔離的設(shè)置具有密切聯(lián)系。若未設(shè)置電隔離，供電船舶數(shù)量為1，若設(shè)置電隔離，供電船舶數(shù)量大于1。一般情況下，船舶電網(wǎng)以低壓電網(wǎng)為主。采用低壓上船的方式時(shí)，船舶可在不設(shè)置隔離變壓器的情況下，直接接受岸電系統(tǒng)的供電。實(shí)際操作過程中，碼頭岸電系統(tǒng)無法對可能遇到的船舶是否具有隔離變壓器進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。

為了避免出現(xiàn)電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的情況，將隔離變壓器設(shè)置在每條船舶的供電回路上較為必要。相關(guān)工作人員應(yīng)保證岸側(cè)低壓供電線路的長度在300 m以內(nèi)。在不超出規(guī)定長度的前提下，相關(guān)工作人員可對多泊位散貨碼頭進(jìn)行劃分，使其成為多個(gè)供電區(qū)域。

3 案例分析

某個(gè)專業(yè)化的散貨碼頭共設(shè)置2個(gè)泊位，可同時(shí)靠泊2艘5 000 t級船舶或1艘1 萬t級船舶，50 00 t級船舶不涉及遠(yuǎn)洋；1 萬t級為國內(nèi)船舶，遠(yuǎn)景考慮靠泊澳洲船型。在這種情況下，應(yīng)采用低壓上船方式，按照常頻低壓上船方式配置，預(yù)留遠(yuǎn)景變頻低壓上船的改造空間。

（1）岸電電源為400 kVA，進(jìn)線電源為10 kW/50 Hz；系統(tǒng)設(shè)置兩組200 kVA隔離變壓器，可為2艘5 000 t級船提供電源，同時(shí)可合并為1 萬t級船舶提供電源，預(yù)留遠(yuǎn)期1 萬t級澳洲船岸電所需變頻配電設(shè)施的房間。

（2）Ⅰ型低壓岸電插座箱2套，單插頭，供5 000 t級船使用。

（3）Ⅱ型低壓岸電插座箱1套，雙插頭，供1 萬t級船使用。低壓插座箱位于碼頭前沿，可為靠泊在各自泊位內(nèi)的船舶供電。

裝置岸電電源時(shí)，變壓變頻電源設(shè)備和隔離變壓器的安裝位置為集裝箱內(nèi)，其他設(shè)備的安裝位置在港區(qū)前方的變電所內(nèi)。岸電電源與船舶電源處于連接、退出或岸電電源與船舶電源的轉(zhuǎn)換，均應(yīng)保證船舶不斷電。完整的岸電系統(tǒng)涵蓋多個(gè)部分，同時(shí)具有多種功能。

4 結(jié)語

（1）上船連接方式的選擇應(yīng)綜合考慮各方因素，散貨船舶上的電網(wǎng)以低壓電網(wǎng)為主，但無法直接決定上船連接方式。供電質(zhì)量得到保障時(shí)，靠泊船舶具有高壓岸電電源接口，且可顯著縮短聯(lián)船時(shí)間，首選高壓上船的連接方式，否則，應(yīng)根據(jù)船舶噸級對低壓上船連接方式進(jìn)行詳細(xì)分類。

（2）單泊位岸電系統(tǒng)、多泊位岸電系統(tǒng)的選擇與泊位數(shù)量、泊位等級緊密相關(guān)。前者以樹干式為主，配置較為簡單，后者限制因素較多，應(yīng)充分考慮各方因素，并重點(diǎn)考慮設(shè)置電隔離裝置的具體措施。

（3）供電方案的選擇應(yīng)充分考慮泊位的具體情況、靠泊船型的資料，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行分析，選擇合適的供電方案。