某项目港口船舶岸电关键电气技术探讨 张健榕

某项目港口船舶岸电关键电气技术探讨张健榕

发表时间：2018-08-09T09:27:07.153Z 来源：《电力设备》2018年第12期作者：张健榕

[导读] 摘要：近年来，在全球贸易环境的总体发展下，我国经济越来越飞速发展，我国码头港口建设十分迅速，船泊停靠在码头的数量和密度都大幅上升，因此需要消耗大量燃油，使港口被排放过多的废气体和污染颗粒，从而产生严重的环境污染。

（南方电网综合能源有限公司广东省广州市 510000）

摘要：近年来，在全球贸易环境的总体发展下，我国经济越来越飞速发展，我国码头港口建设十分迅速，船泊停靠在码头的数量和密度都大幅上升，因此需要消耗大量燃油，使港口被排放过多的废气体和污染颗粒，从而产生严重的环境污染。本文就某项目的港口船舶岸电关键电气技术进行探讨。

关键词：港口；船舶；岸电

引言

某工程码头位于广东省中南部，珠江口的东岸，拥有海岸线约116公里，海域面积79平方公里，其中主航道53公里，宽2-4公里，纵向水深5-15米。该河段丰水少沙，泥沙回淤少，深槽靠岸，是珠江河口建设深水港最优良的岸线之一。某工程码头进港航道水深－12米，现宽60米，3万顿级船舶可全天候通过，5万顿级船舶可乘潮进出。码头面积48.5万平方米，拥有多个5万吨级及以上的集装箱泊位，岸线长678米，码头前沿水深达到-14.3米。本项目计划在该港口实施船舶岸电系统，不仅可以降低船舶维护费用和靠港成本，提升该码头在其所在港区中的竞争能力。本项目重点针对某工程码头9，10号泊位进行建设。根据调研分析，在9，10号泊位建设船舶岸电系统。该型船舶靠港期间耗电量约为300-400kW左右。岸电容量设计为800kW，其容量考虑岸电电源可同时为两个泊位船舶进行供电，也可单独为将来耗电更大的冷藏集装箱船供电。下面谈谈该项目岸电关键电气技术：

1）如何抑制谐波

输入采用干式多重化移相变压器进行多脉冲整流，每相6级单元串联，移相变压器的二次侧每相有6组采用延边三角接法的移相绕组，其移相角度分别为：＋25°、＋15°、＋5°、－5°、－15°和－25°的绕组，分别给功率单元供电，实现36脉冲整流，消除整流过程中产生的35次以下谐波，输入谐波小，额定负载时，网侧电流谐波<2%。

2）如何防止上电瞬间冲击大电流

高压变频电源采用系统缓冲方式，在上电瞬间对电网和变频电源后端提供缓冲保护，对电网和负载都不产生冲击。

3）如何实现船和岸电的无扰切换

目前，欧美国家的早已经实现岸电电源供电，很多船只已经配置了船侧岸电切换装置，船方工程师对岸电电源使用和切换操作流程已经很熟悉。但是部分场合依然还是借助岸电设备来实现切换过程，因此，切换过程分为两种，船方和港口方可根据实际情况选择使用哪种类型，以下对两种切换方式分别进行介绍。

船侧切换过程：

当船舶与岸电电源装置连接完毕后，启动岸电电源，将岸电电源送至船侧岸电配电柜，船上岸电同期装置自动检测船上岸电电源的输入开关的前端电压频率、幅值、相角，当三个参数与船舶本身的发电系统同期时，则控制合闸船上岸电电源的输入开关，再分闸船舶本身的发电系统的总开关；如相序不一致，则船上系统经由光纤通信向岸电装置反馈信号要求改变岸电相序，然后重复前述程序直至完成切换。

船舶需要离岸时，先启动船舶的本身发电系统，待稳定后，再开始同期切换，同样需要检测两个电源系统的电压的频率、幅值、相角，当三个参数一致时，合闸船舶本身的发电系统的总开关，再分闸船上岸电电源的输入开关，完成离岸前从岸电到船舶自身供电运行的切换。

岸侧切换过程：

当船舶与岸电电源装置连接完毕后，启动岸电电源，岸电电源输出开关分闸状态下，合闸船侧岸电开关，将船侧电源送至岸电电源输出开关柜，岸电系统同期装置自动检测岸电电源输出开关的后端电压频率、幅值、相角，同时控制自身输出电压与之一致，当三个参数一致时，合闸岸电系统输出开关，再通信通知船侧发电机开关分闸，如船侧发电机开关超过2秒（可设定）未分闸，则岸电系统输出开关自动分闸，中断并网过程。如并网过程中，发生功率倒送，则岸电系统输出开关保护分闸。

4）如何实现相序检测

岸电系统默认输出为正序，并可通过设置参数调整相序。有两种进行相序检测整定的技术措施。

措施一：将船舶电网电压送至岸电装置输出端，则可自动检测船舶电网频率、电压相序、相位、电压幅值等变量，控制器对接收到的船电电压进行分析处理，计算船电系统的相序，根据船电相序调整岸电相序，保证输出相序的正确性。

措施二：岸电系统通过光纤与船舶电网控制系统通信（船舶控制系统已自带相序检测及同期并网控制装置），根据船舶电网控制系统发送的相序调整信号自动调整岸电输出相序。

5）如何解决逆功率现象发生时岸电稳定运行

岸电系统采用带电切换方式时，由于船上切换装置存在检测误差，两侧电网运行参数在并网过程中存在差异，可能在岸电并网和船上发电机并网（岸电解列）过程中引发逆功率现象。频率的精准度决定了并网和解列时的产生逆功的几率。为了防止发生严重逆功率现象，损坏设备，应采取必要的安全措施。

本岸电电源系统具有完善的逆功率判断以及控制保护算法，一方面通过双重检测手段判断是否产生逆功率，确保逆功率检测的可靠性；另一方面通过逆功率快速处理控制算法，迅速调整输出参数，保护变频电源安全。

通过实验证明，可以通过控制系统改变船电和岸电的频率比值，就可以限制逆功发生。

6）如何应对负载三相不平衡时岸电稳定输出

负载的不均衡，以及空载时变压器阻抗导致的不均衡，岸电是无法控制的。

岸电作为电源使用时，输出电流不平衡不会导致岸电工作异常。因为移相变压器的作用，岸电输入在负载不平衡时依然可以保持平衡状态；岸电自身的AVR功能也可以保证输出线电压的平衡。

岸电只要保证三相电压是标准的互差120°的均衡电压即可。

若中性点对地的电压如果不均衡，则会有船上的绝缘监测设备会报警。

7）如何应对负载突变

对于岸电电源而言，负载突变时岸电经电抗器或隔离变压器输出电压可能会突然下降，针对这一点我们会进行输出电压的闭环控制，在100ms之内保证输出电压的稳定。

8）如何杜绝输出电流过大的问题

为避免船岸连接时船上隔离变压器的激磁电流会超过变频岸电电源的额定电流而造成岸电报过流故障，输出采用VF分离功能，保证了变频电源的可靠运行。

参考文献：

[1]姚立权.赵春雨.张楠.吕艳玲；船舶智能高压岸电系统[J]；港口科技；2016.11.