徐霜
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘 要:通過連云港海碼頭項(xiàng)目的岸電實(shí)例,從船舶岸電推行的背景、岸電系統(tǒng)、岸電方案、岸電系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)等來闡述船舶岸電技術(shù)在港口工程中的實(shí)際應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:岸電技術(shù);岸電系統(tǒng);岸電方案
中圖分類號(hào):U665.12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-7973(2019)08-0109-02
1 背景
近年來,國家經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展,港口建設(shè)步伐加快,碼頭??看暗臄?shù)量大幅增加 。船舶靠港期間,依靠船舶燃油輔機(jī)發(fā)電滿足船舶機(jī)動(dòng)、通訊、照明等用電需求,能耗較高且排放大量硫氧化物等廢氣,對(duì)港區(qū)周邊環(huán)境造成嚴(yán)重污染 。如果在船舶靠港期間,使用由碼頭提供的岸電系統(tǒng)替代船上的燃油發(fā)電機(jī),便可有效解決這一污染難題,岸電技術(shù)是適應(yīng)港口繁忙營運(yùn)、建設(shè)綠色港口和提高碼頭競(jìng)爭(zhēng)力的重要措施,具有*的社會(huì)和環(huán)境效益。
2 船舶岸電系統(tǒng)
船舶岸電技術(shù)是指船舶靠港期間,停止使用船舶上的發(fā)電機(jī)電源供電,改用港區(qū)碼頭上的岸電通過電纜對(duì)船舶上的設(shè)備進(jìn)行供電。船舶岸電系統(tǒng)包括三個(gè)部分:岸上供電系統(tǒng)、船岸連接設(shè)備、船舶受電系統(tǒng) 。
1.)岸上供電系統(tǒng):由前沿港區(qū)變電所供電,經(jīng)過變壓器、變頻將輸入電源轉(zhuǎn)化為滿足船舶要求的電源,供應(yīng)到靠近船舶的連接點(diǎn)。
2.)船岸連接設(shè)備:連接岸上連接點(diǎn)及船上受電裝置間的電纜和設(shè)備。電纜連接設(shè)備必須滿足快速連接和存儲(chǔ)的要求,不使用的時(shí)候存儲(chǔ)在船上、岸上或者駁船上。
3.)船舶受電系統(tǒng):在船上固定安裝受電系統(tǒng),可能包括電纜絞車、船上變壓器和相關(guān)電氣管理系統(tǒng)。
3 項(xiàng)目概況
本文利用連云港燕尾作業(yè)區(qū)碼頭工程分析碼頭岸電技術(shù)的應(yīng)用。
本工程位于江蘇省連云港市灌云縣燕尾港鎮(zhèn),灌河口西岸,港區(qū)西南側(cè)緊鄰燕尾作業(yè)區(qū)碼頭二期工程。該項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模為:2 個(gè) 5 萬 t 級(jí)通用泊位,其中 1#通用泊位主要用于植物油、散糧的裝卸,2#通用泊位主要用于件雜貨、散貨的裝卸。碼頭泊位總長(zhǎng) 550m,寬度 35m,共布置 3 座引橋與陸域相連,碼頭設(shè)計(jì)年吞吐量 465 萬 t。
4 岸電方案
4.1岸電模式選擇
船舶岸電的供電模式可以分為以下三類:高壓岸電模式、低壓岸電模式、低壓小容量岸電模式 。
高壓岸電模式的供電方式 是將碼頭電網(wǎng) 10kV、50Hz高壓變頻、變壓轉(zhuǎn)換為 6.6kV/(6)kV、60Hz/50Hz 高壓電源,接入船上配備的船載變電設(shè)備變壓后供船舶受電設(shè)備使用。
低壓岸電模式的供電方式 是將碼頭電網(wǎng) 10kV、50Hz高壓變頻、變壓轉(zhuǎn)換為 450V/(400)V、60Hz/50Hz 低壓電源,直接接入船上供受電設(shè)備使用。
低壓小容量岸電模式的供電方式是將碼頭配變 380V三相低壓電源,經(jīng)過低壓一體化岸電樁輸出 380V 或 220V電源,接入船上供受電設(shè)備使用。
根據(jù)《碼頭船舶岸電設(shè)施建設(shè)技術(shù)規(guī)范》,本工程在碼頭前沿變電所設(shè)置一套岸電電源系統(tǒng),1#通用泊位設(shè)置一套高壓岸電電源接線箱、2#通用泊位設(shè)置一套高壓和一套低壓 接 線 箱 , 單 臺(tái) 容 量 為 800kW, 供 電 電 壓 等 級(jí) 為6.6kV/450V,60/50Hz。
4.2岸電主回路設(shè)計(jì)說明
圖 1 VFPS 系列岸電電源系統(tǒng)圖
輸入限流柜:考慮到船舶靠港的時(shí)候,岸電電源系統(tǒng)才工作,船舶離港時(shí),岸電電源系統(tǒng)停止運(yùn)行,因此,岸電電源系統(tǒng)會(huì)經(jīng)常進(jìn)行停電、送電工作,在送電過程中,由于岸電變頻電源為電壓源型設(shè)備,并且變頻器前端有一個(gè)移相變壓器,因此,送電過程中會(huì)產(chǎn)生沖擊電流。輸入限流柜能夠有效控制送電過程中產(chǎn)生的勵(lì)磁電流和瞬時(shí)沖擊電流。延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命,減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊。岸電變頻電源實(shí)現(xiàn)將50HZ 交流電轉(zhuǎn)換為 60HZ 交流電。
輸出并網(wǎng)電抗器可以有效減少并網(wǎng)過程中產(chǎn)生的沖擊電流,起到緩沖作用。
輸出隔離變壓器實(shí)現(xiàn)岸上電源系統(tǒng)與船上電源系統(tǒng)之間的隔離。
4.3系統(tǒng)介紹
圖 2 岸電電源系統(tǒng)圖
(1)計(jì)量柜為輸入計(jì)量用,可不安裝,精度滿足計(jì)量或內(nèi)部計(jì)量要求。
(2)岸電電源進(jìn)線柜引自變電所 10kV 高壓出線柜,采用抽出式斷路器柜。
(3)PT 柜為輸入電壓互感器柜,實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入母線電壓檢測(cè),采用抽出式小車。
(4)岸電電源限流旁路開關(guān),采用固定式斷路器。
(5)移相變壓器/功率單元:變壓器為三繞組變壓器,容量為 24,000KVA,輸入電壓為 10KV,輸出兩個(gè)繞組為6.6KV 和 450V。輸入側(cè)采用星型接線,輸出側(cè)采用三角型接線方式。
(6)岸電電源出線柜采用抽出式斷路器柜,出線柜之前增加隔離變壓器,以起到對(duì)設(shè)備及操作設(shè)備人員的保護(hù)。
(7)高壓岸電出線柜作為饋電柜向船舶供電,并帶計(jì)量功能,計(jì)量船舶用電量,通過電纜接至碼頭前沿岸電接線箱,1#通用泊位設(shè)置一臺(tái)高壓接線箱,接線箱帶有與船舶匹配的插座,便于連接船舶岸電電纜。2#通用泊位設(shè)置一臺(tái)高壓一臺(tái)低壓接線箱,以便于不同船型靠泊。
4.4岸船控制
本岸電系統(tǒng)的控制為船側(cè)操作或者岸側(cè)操作兩種方式,控制對(duì)象為:船舶上開關(guān)柜的分合控制、岸側(cè)開關(guān)柜的分合控制、岸電電源的啟動(dòng)和停止控制。
5 系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)如下:
(1)一鍵啟動(dòng)設(shè)計(jì),參數(shù)設(shè)置完畢,點(diǎn)擊一鍵啟動(dòng)按鈕,則岸電電源可以自動(dòng)啟動(dòng),將需要的高壓電送到碼頭。
(2)散熱風(fēng)機(jī)冗余設(shè)計(jì),當(dāng)岸電電源頂部風(fēng)機(jī)有一個(gè)故障時(shí),岸電電源系統(tǒng)不停機(jī)。
(3)高效率高可靠性高功率因數(shù),由于采用單元串聯(lián)型設(shè)計(jì)方案,系統(tǒng)輸入功率因數(shù)高,整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用環(huán)保高效硅鋼片,岸電電源系統(tǒng)效率達(dá)到 97%以上。
(4)防鹽霧設(shè)計(jì),考慮到海邊的工作環(huán)境,岸電電源系統(tǒng)所有設(shè)備需要進(jìn)行三防處理,能夠適應(yīng)港口使用環(huán)境長(zhǎng)時(shí)間工作需求。
(5)一鍵換相功能,當(dāng)岸電電源輸出相位與船舶電源相位相反時(shí),通過一鍵切換功能,可以實(shí)現(xiàn)快速倒相。為了保證可靠性,倒向邏輯在輸出斷路器分開的情況下進(jìn)行。
(6)雙頻多種選擇電壓輸出功能,能夠輸出 50HZ,60HZ 雙頻電源,能夠輸出與 6.6KV、450V 不同電壓等級(jí)的電壓。
(7)模塊化設(shè)計(jì),可擴(kuò)展性強(qiáng),只需要增加少許開關(guān)設(shè)備,即可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)泊位公用岸電電源系統(tǒng)。
6 安科瑞船舶岸電收費(fèi)系統(tǒng)選型
安科瑞Acrelcloud-9000船舶岸電收費(fèi)系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的計(jì)量?jī)x表ADW300,監(jiān)測(cè)充電設(shè)備站點(diǎn)和各個(gè)充電箱的運(yùn)行和充電過程,同時(shí)對(duì)各類故障如充電機(jī)過溫保護(hù)、充電輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測(cè)故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警;用戶通過或支付寶小程序掃描二維碼,進(jìn)行支付后,系統(tǒng)發(fā)起充電請(qǐng)求,控制儀表對(duì)應(yīng)的操控機(jī)構(gòu),對(duì)充電樁完成充電過程。
充電設(shè)備通過加裝物聯(lián)網(wǎng)儀表,配合加密技術(shù)和秘鑰分發(fā)技術(shù),基于TCP/IP的數(shù)據(jù)交互協(xié)議,與云端進(jìn)行直連。云平臺(tái)包含了充電收費(fèi)和充電運(yùn)營的所有功能,包括財(cái)務(wù)管理、變壓器監(jiān)控和運(yùn)營分析等功能。
6.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1.
ADW300
三相電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、相位角、頻率測(cè)量;電壓電流相角、電壓電流不平衡度;電壓、電流總諧波及2-31分次諧波;當(dāng)月和上三月的電壓、電流、功率值記錄;需量及實(shí)時(shí)需量、歷史需量記錄、事件記錄;支持過欠壓、過欠流、過欠功率、DI聯(lián)動(dòng)等報(bào)警輸出;4時(shí)區(qū)14時(shí)段的費(fèi)率設(shè)置;四象限電能,歷史電能記錄;支持Lora、NB、2G、4G通訊模式,有功電能精度0.5S、1級(jí),無功電能精度2級(jí)。
2.
AF-GSM400-2G/4G(如需多個(gè)設(shè)備集中上傳時(shí)選配)
4G遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)采集設(shè)備,采用嵌入式設(shè)計(jì),內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議棧,同時(shí)采用了功能強(qiáng)大的微處理芯片,配合內(nèi)置看門狗,性能可靠穩(wěn)定。提供標(biāo)準(zhǔn)RS485數(shù)據(jù)接口,可以方便的連接RTU、PLC、工控機(jī)等設(shè)備,僅需一次性完成初始化配置,就可以完成對(duì)MODBUS設(shè)備的數(shù)據(jù)采集,并且與安科瑞服務(wù)器進(jìn)行通訊。
6.3.2計(jì)量?jī)x表ADW300產(chǎn)品介紹
6.3.2.1型號(hào)說明
6.3.2.2技術(shù)參數(shù)
7結(jié)論
船舶岸電替代船舶輔機(jī)發(fā)電,實(shí)現(xiàn)靠港船只*,節(jié)能減排*,有效的提升港口建設(shè)水平,帶來社會(huì)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)多方面的效益,為綠色港口建設(shè)添磚加瓦,推動(dòng)水運(yùn)工程供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和綠色交通發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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