对内河航道低压小容量岸电系统建设方案的分析

对内河航道低压小容量岸电系统建设方案的分析

孙益费展宏张千斌宋乐

（国网湖州供电公司）

摘要：为保证内河岸电互联互通，优化航道环境，现提出一种新型的低压小容量岸电系统，其能充分满足内河对湿度、温度、用电条件等方面的要求，具有良好的保护、计量以及远程监控等性能。本文将结合具体案例，全面分析和研究内河航道低压小容量岸电系统建设方案，旨在为有关人员提供参考，提高服务水平。

关键词：内河航道；低压小容量；岸电系统

引言：绿水青山就是金山银山。建设岸电是改善航道两岸生态环境的有效措施。所谓船舶岸电，是指船舶用电电源由岸上供电设备所提供，其总体设备叫做码头船舶岸电，其中服务区改造工程和岸电设备建设需同步进行，并同步投入应用。建造岸电系统，不仅是为船民提供高质量服务的关键举措，还是建造绿色航道的核心技术手段，更是实现内河航道互联互通的主要途径。

一、整体方案

为突出便捷用电示范工程的带头作用，对现阶段我国某省服务区停靠代表性船舶种类，打造具有良好适应性的内河航道船舶岸电系统。鉴于此，本项目规划在内河水上服务区创建多个岸电系统，由于内河境内通行船泊基本为国产，其用电频率和我国电网频率相同。采取的低压岸电方案为：在停泊区前安装低压岸电设备，为靠泊船只供应220V/50Hz的岸电；为低压配电房供应400V/50Hz的进线电源，在服务区前建设相应的低压分接箱；站在便民角度来看，岸电桩设置在泊位前端，将控制器与通讯接口的设计集于一体；一套岸电设备可为两艘船舶同时供电，推行刷卡驱动和结算，为船民自行操作应用提供便利[1]。

二、服务区岸电系统构建方案

某服务区占地面积约为19524.7m2，主要有淤泥打捞中心、船员服务中心、便民超市、综合服务楼等基础设备，可为2000t级以内的船舶供应舒适的临时停靠服务。由服务区后侧10kV用户变电所供应服务区内所有用电单元所需电源，余下容量应满足岸电桩的用电需求。设立在码头岸线的低压一体化岸电桩总进线电源为380V/50Hz。为确保低压一体化岸电桩系统有合理的进线电源，需要在岸电桩搭接处设置电缆分支箱。一个单相岸电桩的容量为14kW，可同时为两艘船舶提供电力，根据科学的裕量选用低压出线电缆与电缆分支箱。输出侧通过电缆分支箱依次牵出n条线路连接到低压一体化岸电桩，主接线根据用电总负荷结合现场施工情况综合考虑。岸电应用通过船舶直接电缆接入即可，电缆衔接处需配置和岸电桩插座相符的插头。综合考虑现阶段内河通行船舶的宽度，各个岸电桩之间最优间隔为25m。整个服务区设置单相岸电桩共有9个，三相岸电桩共有3个。

三、既定目标

第一，实现河流沿岸附近10个服务区岸电智能化相连相通，真正做到手握一卡，走遍全省。

第二，保质保量的完成服务区船舶岸电系统的建设工作。

第三，保证系统具有较高的利用率。

第四，避免服务区船舶靠泊期间使用柴油发电机发电导致的环境破坏。

第五，减少振动与噪音，优化本地居民与船民的生活环境。

第六，减少船舶靠港过程中产生的用电成本，减少相关发电设备的维修开销。

四、岸电设备关键技术指标

此项目专门为2000t级之内的小型船舶停靠内河航道开发出低压一体化岸电桩，此次岸电箱壳体防护级别设置成IP56，外观使用了先进的工业设计，追求简洁美观。

一是工作环境方面。温度为-30-+50℃，湿度为6%-96%，抗盐雾和霉菌，不会凝露。

二是低压一体化岸电桩容量方面。一个岸电桩具有两个用电接口，一个单相岸电桩总输出功率为14kW，一个三相岸电桩总输出功率为40kW。每个岸电桩均为同时为两艘船提供电力。

三是输入端。低压一体化岸电桩的额定频率设置为50Hz，输入电压设置为AC380V，三相输入电压合理误差为±6%，频率波动合理误差为±3%。

四是输出端。此岸电桩额定频率设置为50Hz，额定输出电压设置为380V、220V，应用工业级标准插头，稳态输出电压误差范畴小于等于±4%，暂态误差范畴小于等于±15%。电压瞬变响应复原时间不超过2S，稳态输出频率误差范畴小于等于±4%，暂态误差范畴小于等于9%，频率瞬变反应复原时间不超过4s。

五是电能质量指标。就船舶岸电系统而言，其流进港区电力系统的谐波电流与电压畸变满足我国下发的相关规定。

六是计量装备和功能。为低压一体化岸电桩安装单独的计量装备，计量装备的安装准则，计量精准度都满足我国下发的相关规定。检验方面，显示卡中的剩余金额，鉴别能否满足继续供电要求；计量统计方面，随时计量、支出控制以及历史计量。开销记录方面，可为消费记录提供计量统计。费率方面，可结合实际情况设置差别化的计量费率，此过程分为3段。

七是接口。接口要具有防护效果，未被授权不可随便插拔。

八是现场操控与人机交互。实现刷卡接电，卡具有权限验证，可实时查询信息，随时显示余额、余电量以及用电量与消费金额，能反映出故障状态与正在运作的状态，发出故障声光预警，具有驱动、急停以及终止操作等功能。

九是保护。针对人身安全来说，主要有接口授权保护、漏电保护、急停掌控、设施安全以及接口保护；对于设施安全来说，主要有防人为损坏、防倾倒、短路保护以及防雷、过载和水浸保护等等，其中前者主要包括通信光缆防偷、安全锁、导线防偷等。

十是内部体系。结合船民实际需求考虑，遵循安全防护规定与设计标准，设计出科学合理的内部体系图。需要做到以下几方面：首先，为保护总体电路设置断路器，在体系出现问题时可以和自动装备、保护装备互相配合，快速断开故障电流，继而确保体系安全、稳定运作。其次，电表实时检测两个接口的用电状况，运算出各个接口耗损电能，同时把数据及时传输给后台。再次，刷卡装备和接触器相连相通。使用人员利用刷卡频次对接触器进行控制，确保电路顺利开启和闭合，同时促动电能表开始或终止计费。最后，由EMC滤波板块整理过滤输送电流的波形，消除杂波，以连接总体控制信号板块。之所以要设立此板块，主要是为了降低杂波对控制精密元件的干扰[2]。

十一是防雷接地。在岸电桩内部安装classII级电源板块浪涌保护器，同时把其连接到系统设施和交流供电电源之间，以保护NPE与LPE。可预防电磁辐射、雷击、系统拉合闸感应、效应以及容性负荷的驱动与终止形成的瞬间过电压与浪涌脉冲对设施的破坏。此系统内岸电桩接地装备和外部配电箱都使用了把接地螺栓衔接到镀锌扁钢的方法，保证总体电阻不足5Ω。

十二是远程通信。主要形式：CAN、以外网以及GPRS；数据交互为桩自身运作状态信息以及过程数据；数据交互模式为临时性、阶段性的自行召唤与传递。

结论：综上所述，加强内河航道低压小容量岸电系统方案的研究，是时代发展的必然趋势。相关人员要结合河流特点与服务区实际实际情况，有针对性的制定方案。合理制定目标，科学设置岸电设备关键技术指标，为系统安全、稳定运作奠定良好基础，不断提高服务效率和质量。

参考文献：

[1]常致,郑广博.内河航道低压小容量岸电系统建设方案研究[J].交通科技,2017(05):143-146.

[2]李斌.发展港口岸电系统助推全社会节能减排[J].电力需求侧管理,2015,17(04):1-6.

作者简介：

第一作者：孙益，浙江湖州，汉族，职称工程师，学历大学本科，研究方向：电力市场及电力营销管理。单位：国网湖州供电公司

第二：费展宏。国网湖州供电公司

第三：张千斌。国网湖州供电公司

第四：宋乐。国网湖州供电公司