陳 彥

(中海工業(yè)(江蘇)有限公司，江蘇 揚州 225211)

0 引 言

隨著全球“低碳環(huán)保，綠色水運”概念的逐步推行，船舶靠港時船載高壓岸電系統(High-voltage Shore Connection System,HVSC)的使用初步得到了航運界的認可和推行?？扛鄞霸诮佑酶邏喊峨姾?，可以在靠港期間關閉發(fā)電機，節(jié)省燃料費用，減少排放和噪音，船員生活質量也得到大大提高；使用高壓岸電系統，還能大大增強港口的競爭力，港口因提供輸出電力還能夠產生新的服務收益；靠港船舶使用高壓岸電，減少了二氧化碳排放，優(yōu)化了港口城市環(huán)境質量，造福人類。

為神華中海航運公司建造的46 000 t系列散貨船是適用于我國近海航區(qū)的散裝貨物船，入中國船級社。應神華中海航運公司的要求在原設計上首次加裝該高壓岸電系統，并向中國船級社申請AMPS入級符號。

此前高壓岸電的實際使用在我國基本上還處于空白階段，國際、國內的標準還沒有成熟，經過與船東、設備提供商及相關港口人員的討論協商，確定配置AC6KV 50HZ的高壓岸電系統。

對該系列46 000 t散貨船上安裝的高壓岸電系統及各組成部分做簡單的介紹和描述。

1 HVSC的組成

經過與船東的幾輪協商并考慮神華公司相關貨運碼頭的岸基高壓岸電設備的配套要求，決定采用船舶左舷受電的模式，岸上電制為AC6KV 50HZ，滿足國家電網標準。該HVSC的設備組成為：高壓電纜卷車(帶標準快速插頭)、高壓進出線控制柜(帶高壓真空開關)、高壓變壓器(AC6KV/AC400V)、岸電控制屏(AC400V組合在主配電板中)，設備配置簡易示意圖見圖1。

圖1 船載高壓岸電系統組成

1.1 高壓電纜卷車

該電纜卷車裝置由電纜卷筒、導覽架、電纜排線器、岸電連接電纜、高壓插頭、無線通訊箱、應急停止箱、卷車控制箱組成。

裝置卷筒上的岸電連接電纜為60 m的特制電纜，電纜中包含了高壓動力電纜、多芯控制電纜及光纖通訊電纜，電纜末端帶有快速標準插頭，能與神華公司貨運碼頭岸基設備插座配套使用。同時該絞車還具有自動控制電纜拉力恒定的功能，可確保隨著船舶的搖擺、升降自動進行伸縮并保持拉力恒定?？刂葡到y具有通訊接口,能通過岸電連接線中的光纖及控制線與岸基控制系統連接通訊、上傳狀態(tài)信號，達到設定拉力、電纜異常報警及保護等功能。

電纜卷車為滑環(huán)式電纜卷車，能收放船岸連接電纜。電纜卷車的磁滯聯軸器和定時預緊設置能夠維持最佳電纜長度，避免超過拉緊限制和松弛的電纜，保持恒張力；電纜管理系統能夠檢測電纜卷筒上的剩余電纜，當剩余電纜達到警報值時發(fā)出預警，當剩余電纜達到極限值時發(fā)出指令切斷高壓，預防潮汐過低或颶風破壞。

裝置還安裝了等電位連接監(jiān)測裝置，當中性接地被破壞時，能夠自動切斷高壓。

裝置配備的無線通訊箱與岸基控制屏存在TCP/IP通訊連接，用于船岸數據的交換和控制、報警等。

卷車室外安裝，安裝于船舶左舷主甲板上，防護等級為IP56，電機帶空間加熱器，電纜卷車設遙控按鈕盒，安裝于卷車旁，便于就地手動操作。

應急停止箱與岸基設備相連，用于緊急情況下應急切斷岸基供電電源。

1.2 高壓進出線控制柜

該控制柜為室內全封閉落地式金屬柜，板后維修，內有真空斷路器。安裝于主甲板高壓岸電室內。

該控制柜具有欠壓、過壓、缺相、過流、過溫、接地、電纜保護、通訊故障、斷電保護、變壓器保護等系統保護功能。

根據IEC-ISO-IEEE 80005-1章節(jié)4.9的要求在此控制柜中提供1個單獨的應急停止按鈕，與岸基設備相連，用于應急切斷岸基供電電源。

控制柜可提供遠程開停、跳閘、報警等控制信號，具有同步檢測裝置，可檢測岸側、船側電網的電壓、相序、頻率及三相平衡度等參數。

1.3 高壓變壓器

在主甲板變壓器室設1250KVA AC6000V/AC400V 50HZ干式變壓器1臺。變壓器柜由變壓器單元、保護單元、冷卻單元組成，既是高壓岸電電源系統的終端設備，也是船舶使用岸電的電源設備。

柜體面板上裝有溫控儀，能夠對變壓器的溫度進行實時監(jiān)控、顯示、報警，也用于控制變壓器冷卻風機的啟停，同時送出信號到岸電管理系統。

柜體上裝有保護單元，防止設備使用過程中人為的誤操作。

柜體上裝有緊急停止按鈕，與岸基設備相連，用于應急切斷岸基供電電源。

1.4 岸電控制屏

該岸電控制屏為岸電接入船舶的接入屏，是使用岸電時的核心控制設備，該控制屏組合在機艙集控室的主配電板內，主體結構與主配電板一致，額定電壓為400 V，由低壓主斷路器、控制單元、通訊單元等組成。

控制屏對船載岸電設備和岸基設備進行實時監(jiān)控，對異常情況進行報警和保護。具有過流、欠壓、過壓、頻率異常、岸電電源異常等報警和保護功能。

采用光纖和無線雙通訊進行保障，與碼頭岸電系統構成網絡回路，閉環(huán)調節(jié)電源供電參數，船、岸電網的狀態(tài)、參數、報警等信息均通過網絡進行互相交換。

控制屏設有人、機對話界面，船、岸電網的狀態(tài)、參數、報警等信息均在此集中顯示，對供電狀況進行實時記錄和永久保存。

控制柜上裝有緊急停止按鈕，與岸基設備相連，用于應急切斷岸基供電電源。

2 與船上主配電板的接口連接

由于該系統為自動控制，主配電板應能向岸電系統提供正確的發(fā)電機工作數據，當岸電系統送出相應的指令給主配電板時，主配電板上的相應設備應能及時準確的完成動作，控制柜與主配電板的應具有以下接口連接：

(1) 電流信號5VA：CT:1500/5(R相，T相)×3(MSB supply)；

(2) 電壓信號：(AC400V)×3；(MSB supply)；

(3) 發(fā)電機ACB合閘信號 ×3；(MSB supply)；

(4) PMS系統手動模式信號×1；(MSBsupply)；

(5) AMP系統低壓進線屏ACB合閘信號×1；(AMP maker supply)；

(6) 發(fā)電機ACB合閘指令信號，保持至少2S×3；(AMP maker supply)；

(7) 發(fā)電機ACB分閘指令超前信號，保持至少1S×3；(AMP maker supply)；

(8) 發(fā)電機ACB分閘指令滯后信號，保持至少2S×3；(AMP maker supply)；

(9) 發(fā)電機調速的升速指令信號×3(AMP maker supply)；

(10) 發(fā)電機調速的降速指令信號×3；(AMP maker supply)；

(11) AMP系統低壓進線屏ACB異常分閘信號× 1；(AMP maker supply)；

(12) 發(fā)電機調壓的升壓指令信號×3(AMP maker supply)；

(13) 發(fā)電機調壓的降壓指令信號×3(AMP maker supply)；

以上接口均在配電板內采用硬線連接。

3 船岸通訊

根據IEC-ISO-IEEE 80005-1要求，船載岸電與港口岸基系統數據通訊光纜采用多模光纜，無線通訊方式作為冗余。光纖通訊及無線通訊協議均采用TCP/IP，通訊內容包括：

(1) 港口岸基系統向船載系統輸出信號：斷路器位置、高壓準備就緒、相電壓、線電流、報警信號、電量計數；

(2) 船載系統向港口岸基系統輸出信號：AC400V母線電壓X3、進線開關電流X3、高壓起動請求、岸基高壓開關分/合指令、進線開關位置、接地開關位置、緊急停止信號、船名及身份識別。

4 相關試驗及結果

該系列船高壓岸電系統在完成安裝后由于碼頭不具備相關試驗條件，只簡單地做了通電試驗及與1臺發(fā)電機的并聯轉移負載試驗。試驗情況達到預期效果。

船舶在神華集團的黃驊港碼頭完成了其他試驗工作。

1) 試驗前港口岸基電源設備的檢查，確保港口岸基設備容量、質量及安全性都能滿足要求。

2) 電纜卷車的電纜管理試驗，確認電纜卷車能夠維持最佳電纜長度，避免電纜過緊或過松，保持恒張力。

3) 使用電纜卷車的遙控按鈕施放電纜卷車上的高壓電纜，將高壓插頭接至岸基碼頭上高壓插座箱連接岸電。

4) 2種方式切換到高壓岸電使用。一種為停止船上主發(fā)電機不帶電切換到使用岸電；另一種為保持船上有一臺發(fā)電機組供電，實行岸電并入并將負載轉移到岸電后自動切斷發(fā)電機組。

5) 2種方式撤銷高壓岸電系統。一種為無發(fā)電機供電直接撤銷高壓岸電的供電；另一種為啟動船上1臺主發(fā)電機組并入電網并將負載轉移到主發(fā)電機組后自動撤銷高壓岸電。

試驗完成情況良好，實驗結果滿足設計要求。

5 結 語

簡單介紹了神華46 000 t散貨船上安裝的HVSC的組成及功能，簡述了各組成部分的具體配置及相關要素。目前該系列船已經交付船東使用，為我國部分港口試行高壓岸電系統從而改善港口空氣質量，做出有益的嘗試。

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