码头岸电系统的技术方案与优化

码头岸电系统的技术方案与优化

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江苏新航电气有限公司 

摘要：本文旨在探讨码头岸电系统的发展与优化。首先，我们将介绍码头岸电系统的基本概念和主要组成部分。然后，我们将详细分析其技术要求、安全要求和工作原理。最后，我们将提出一种可能的优化方案，以进一步提高其性能和可持续性。

关键词：码头岸电系统；绿色能源；发展与优化

1码头岸电系统的概述

码头岸电系统是船舶停靠码头时的供电系统，系统具备自动并网、监控、保护、通信等功能。一般在港口码头靠岸附近建设一个集装箱式岸电房，用于为船舶提供电力。岸电电源在实施与船舶电源连接、退出及转换过程中实现船舶不断电，无缝切换。码头高压岸电系统主要包括高压开关柜、变频电源、隔离变压器、电缆、码头高压接线箱等必要的电气设备和相关辅材。码头低压岸电系统主要包括高压开关柜、变压器、低压配电柜、电缆、码头低压接线箱等设备。

码头岸电系统将变电站的电力经高压变频电源转化为船舶所需的电制，并通过高压电缆送至码头前沿的码头高压接线箱内，岸电箱安装位置为泊位前沿业主指定位置,使用国际标准的高压电缆连接器向船舶电网供电，让船岸供电连接更加可靠、便捷。

2码头岸电系统的技术要求

2.1逆功率处理方案

岸基电源采用同步并网切换方式，在船岸电源切换的过程中，岸基电源与船舶发电系统会有短暂的并网运行，因此船舶发电机可能会向岸基电源产生逆功率，为减少逆功率产生的影响，本方案提供以下解决措施：

在船岸切换之前，船舶侧发电机逐一停机，只保留一台发电机运行，减少船舶侧供电容量；

在并网切换阶段，变频电源输出电压比船舶发电机电源电压高2%，这样可避免逆功率的产生；

变频电源直流回路电容采用特殊设计，可吸收10-20%的船舶逆功率不停机；

输出馈线柜配置微机综保，具备逆功率保护功能，当逆功率超过一定值时停机保护。

2.2岸船连接段系统压降解决方案

高压变频电源具有在线的电缆电阻自校正功能，检测输出电缆实时变化的电阻参数，根据输出容量和电阻参数实时计算船岸连接段电缆压降并进行补偿，确保船侧电压满足要求。变频电源输出电压具备足够的余量进行电缆压降补偿。

2.3等电位解决方案：

等电位连接及监测回路主要由P1、P2、P3以及E控制插针、插座接口及相关控制回路组成。

本方案由船侧监测通过P3进行等电位连接线E是否连接，当等电位未连接时，船等电位监测回路检测到等电位未连接信号，通过船岸P2,P3回路，触发应急停止，断开岸侧岸电连接断路器，在船、岸的有人值班处所发出报警信号，同时岸电管理系统将保存记录，上传相关信号至港口监控管理系统（MIS）。

3.码头岸电系统的安全要求

3.1安全逻辑要求

岸电系统需以下保护措施：配电保护、操作连锁保护、变频电源系统保护。

1）配电保护要求： 短路电流保护、过载保护、欠/过压保护、欠/过频保护、相序保护、变压器超温保护、逆功率保护。

2）操作连锁保护要求：设置设备操作连锁保护，防止操作人员由于操作不当或未按照规定程序操作造成人员及设备重大责任事故。采用钥匙连锁保护，具体保护至少应包括以下功能：接地开关与断路器设置互锁、电缆插头与断路器设置互锁、接线箱箱门与断路器设置互锁、接地开关与电缆插头设置互锁。

3）船岸通讯的要求：

（1）系统具有船岸通讯功能，确保船岸数据畅通，通讯接口为光纤。

（2）通讯规约内容符合相关标准要求。

4）变频电源保护要求：

（1）保护功能：包括但不仅限于此，对输入输出电源有完善的零序、缺相、过压、欠压、过流、短路、超温,逆变器和变压器过热等保护功能及报警装置，（保护阀值限幅任意设定）考虑对不同船舶的用电负荷的控制，当输出负荷容量达到任意设定值时发出预报警信号，以便控制用电负荷；还具有逆功率容量限制保护功能，并对可能发生的逆功率事件具备完善的处理机制。

（2）具备船舶电气发生故障，通过船上控制信号，可断开岸电电源主开关，切断供船舶的6.6kV电源。包括并不限于如下情况：船舶AMP装置过流保护，船舶AMP装置欠、过压保护，船舶AMP装置频率异常保护。这些断电保护需按最终用户的需求调整确认。

3.2  接地与防雷

电气设备金属部分可靠接地。

1）岸基电源、码头高压接线箱等外壳必须可靠地并与码头接地网连接，做好接地标识。

2）依据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》的“5.4防雷与接地”和GB50057-2010第6.4.7条的要求，在岸电专用变电站设计并安装防雷装置。

3）在岸电专用变压器内部、输入电源及信号回路中安装防浪涌保护器，进线开关柜、控制回路、PLC电源等设计并安装避雷器。

4）防雷装置必须符合相关国家防雷标准，并取得验收合格报告。

5）防雷设备采用国内外知名品牌。

3码头岸电系统的优化方案

为了进一步提高码头岸电系统的性能和可持续性，采用一种高低压兼容方案：通过采用码头岸电系统高低压兼容方案，使其能够给配有高压或低压岸电设施的船舶供电，提高其使用效率和频次。

3.1码头岸电系统高低压兼容方案，通过在一个港口码头或泊位建设一套同时具备高压岸电系统和低压岸电系统，主要是根据码头的实际情况以及结合靠港船舶所需的电力容量，选择合适的电源配置方案。在岸电系统中，变压器是实现高低压转换的关键设备。根据实际需求，选择合适的变压器类型和容量，并确保其能够满足高压和低压之间的转换需求。控制系统是岸电系统的核心部分，需要确保其能够实现高效、稳定、安全地控制。在控制系统设计中，需要考虑电源的切换、保护、监测等方面，并采用先进的控制策略和算法，以提高系统的性能和可靠性。在完成岸电系统的设计和安装后，需要进行高低压兼容性测试。测试内容包括电源的切换、保护、监测等方面，以确保系统能够在高压和低压之间实现稳定转换。在实际应用场景中，通常将码头岸电系统高低压兼容方案在整体设计中考虑，将高压岸电系统做成一个固定的集装箱式岸电房，而低压岸电系统则做成一个可移动式的集装箱式岸电房，两个系统之间通过电气设备、电缆、通讯等组成一个高低压兼容的码头岸电系统，总之，码头岸电系统的高低压兼容方案需要综合考虑电源配置、变压器设计、电缆选择、控制系统设计和兼容性测试等方面，以确保系统的安全、稳定、高效运行。

3.2岸电电源接地系统的设计及优化

舰船停靠码头后需要由岸上的电力系统为其供电。舰船上低压配电系统接地型式大多采用电源中性点不接地的IT系统,而陆地上民用低压配电系统的接地型式采用电源中性点直接接地的TN或TT系统。对于同一个低压配电系统,当船电和岸电电源中性点接地方式不同时,系统接地型式发生了改变。（ISO/IEC/IEEE 80005-1:2012)规定高压船舶岸电设施的接地方式采用中性点经电阻接地，中性点接地电阻器额定电流应不小于系统电容电流的1.25倍，接地电流值应不小于25A，为避免岸电-船电系统的任何位置在接地失灵时造成跨步电压和接触电压超过30V的情况，须持续检测中性点接地电阻器的接地电阻。

4结束语

综上所述，码头岸电系统作为绿色港口建设的重要组成部分，对于推动港口可持续发展和环境保护具有重要意义。我们应该加大对码头岸电系统的研发和应用力度，通过优化能源结构、提高供电能力和稳定性、实现智能化管理等方面进行改进和创新，以推动其健康、快速发展，为绿色港口建设贡献力量。

参考文献：

[1]《码头船舶岸电设施建设技术规范》                 JTS155

[2]《港口船舶岸基供电系统技术条件》                 JT/T 814

[3]《港口船舶岸电链接系统》                         IEC/ISO/IEEE80005-1