浅谈煤码头岸电系统的设计

浅谈煤码头岸电系统的设计

以港口供电代替传统的自备燃油机发电机供电，可以有效减少港口污染物排放的技术，越来越受到重视。文章针对常规煤码头的岸电系统，从系统设计、系统构成以及效益测算等进行了阐述，可以作为码头岸电系统推广的一个借鉴。

标签：码头；岸电；变频；节能

Abstract：More and more attention has been paid to the technology of using port power supply instead of the traditional generator power supply，which can effectively reduce the emission of pollutants from the port. In this paper，the system design，system structure and benefit measurement of the conventional coal wharf are described，as can be used as a reference for the popularization of the wharf power system.

Keywords：wharf；shore power；frequency conversion；energy saving

1 概述

近年来，随着国家经济持续快速发展，港口建设的步伐越来越快。船舶停靠码头的数量和密度大幅增加，为此需要消耗大量燃油，造成大量废气和颗粒物排放，从而产生严重的环境污染。船舶接用岸电作为一项可以有效减少港口污染物排放的技术，越来越受到重视。

2 岸电系统的总体设计

码头船舶岸电系统建设必须贯彻安全生产、资源节约和保护环境的方针。本文以十万吨、一个泊位煤码头为例。船舶主要有380V 50Hz、440V 60Hz、6kV 50Hz 和 6.6kV 60Hz四种电压等级，根据调研船舶用电情况，低压上船岸电容量按630kW容量设计，高压上船岸电容量按1MW设计，因此，采用总容量为1MW 的“1+1”船舶岸电方案：从原有码头6kV配电室输出的6kV/50Hz高压电，进入岸基供电系统经变频变压装置转变为高压6.6kV/60Hz输出至码头前沿高压接电箱，供高压船舶使用；同时为了保证兼顾低压供电，变频变压装置输出另一路为低压450V/60Hz，接至码头前沿低压接电箱，供低压船舶使用。变频电源可双频供电，高压输出电源也可调至国内船只高压等级6kV/50Hz，低压输出亦可调至国内船只低压等级400V/50Hz。

高压输出6.6kV/60Hz和低压输出450V/60Hz两种电制的电源都可以双频供电，为方便靠港船舶方便接电，将在试点泊位各布置一个高压接电箱和一个低压接电箱。方案系统单线图如图1所示。

码头主变电所提供6kV、50Hz出线给岸电电源设备，经变压变频电源装置转变为高压和低压电源，分别接入港口接电箱，供船舶使用。岸电系统布局如图

2所示。

3 岸电系统具体构成

3.1 岸电电源系统

岸电电源包含输入开关柜、输入变压器、变压变频电源、输出隔离变压器、输出开关柜等。其中，输入开关柜对进线进行分断控制；输入变压器将6kV电压转变为变频器单元的工作电压690V；690V经变频电源进行变压变频后将转变为690V/60Hz；变频电源内部包含低压输入断路器和输出断路器；输出隔离变压器1将变频电源输出的690V电压转变为6.6kV，同时进行电气隔离。输出隔离变压器2将变频电源输出的690V电压转变为450V，给另一个低压泊位供电；输出开关柜对出线进行分断控制。该电源系统对输入电源有完善的欠压、过压、缺相、短路、过流、变压器和逆变器过热等保护功能。

3.2 船岸连接系统

低压上船船舶连接：低压船舶一般都有配备100米左右的岸电电缆，只需在电缆一端安装与岸电接电箱匹配的快速接插头，船舶靠港时将电缆与岸电接电箱快速连接即可。低压接电船舶靠港负荷为600kW，一般需要三根电缆上船，采用三接口的岸电接电箱。

高压上船连接：船舶已安装船载岸电系统（AMPS），可直接接受6.6kV高压电，因此，高压接至岸边的高压接电箱，需要接电时，船舶上船载的电缆管理系统将电缆放至码头，与高压接电箱连接，完成供电回路。

低压船舶岸电电缆卷筒是针对港口码头收放岸电电缆而特别设计。该电缆卷筒不同于普通的电缆卷筒，该电缆卷筒根据收放岸电电缆的应用特点安装了一套机械式电缆张力检测控制装置，当船舶装卸货物时或涨退潮时能随船舶起落自动收紧或放松电缆，保证岸电电缆处于合理的张紧的状态。

3.3 实时计量系统

为方便港口船舶用电结算，岸电系统设置了多关口处计量点。在变压变频电源的输入端设置岸电总关口计量，可知道通用码头船舶接用岸电电量总数；在变压变频电源输出端岸电接电箱里面都安装了计量表，对每一次接用岸电进行计量。每一块计量表都带有载波模块，通过电力载波通讯将数据传输至码头配电房的集中器，集中器接入港口调度室主站，实现实时计量和结算。

3.4 岸基接电箱

为了提高用电效率，简化船岸连接的过程，项目设计了岸基插座箱。分别用于6kV 50Hz/6.6kV 60Hz与低压400V 50Hz/450V 60Hz。

岸电箱应具有以下特点：

（1）采用高性能控制器，实现对本装置内的监控与保护，同时实现与岸电监控系统的连接，提供刷卡等用电模式，保障了用电的可靠性。

（2）内置漏电保护装置、结合柜内采样计量等，实现过流、过压、漏电等全方面的保护，提高用电的安全性。

（3）采用标准化快速接头，方便现场电缆的连接，保障了用电的便捷性。

（4）具备插座的电气与机械互锁，确保在完成连接后供电，同时实现供电断开前不能拔取插头，保障了人身与设备安全。

4 效益测算

按全年210天停泊時间、三分之二时间使用岸电电源计算，一年码头船舶使用岸电约为140天。每天船舶辅机燃烧重油约3吨，则每年码头停靠船舶共耗油420吨，油价按4000元/吨，则节省燃油费用为168万元。同时，岸电系统具有良好的减排效果，比照鹿特丹港靠港船舶辅机发电消耗1t燃料油产生的各种排放物重量，预计年可减少排放量CO2气体1335096kg、NOx气体24864kg、SOx 气体8526kg、VOC1260kg、PM2.5 1008kg。

5 结束语

码头船舶岸电改造项目以节能减排为主要目的，项目建成后，将有效改善港区空气环境污染和地方生态环境污染状况，减少港区废气和污染物质排放，同时还为靠港船舶节省燃油，降低运输成本，具有重大的社会效益。

参考文献：

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