楊曉峰 馬壯宏

摘 要：在全球氣候變暖的背景下，近幾年頻繁出現(xiàn)的臺風天氣，對港口設(shè)備和生產(chǎn)影響很大。港口起重機接電箱是港口生產(chǎn)的主要設(shè)備，使其適應新的氣候情況，對保證生產(chǎn)安全可靠運行有重要的意義。本文從提高港口起重機接電箱的防護性能出發(fā)，淺談防臺風型起重機接電箱的開發(fā)與創(chuàng)新，以適應南方等多臺風地區(qū)的實際應用需求。

關(guān)鍵詞：港口起重機;接電箱;防護結(jié)構(gòu);安全;實用方便

Abstract：Under the background of global warming， the frequent occurrence of typhoons in recent years has had a great impact on port equipment and production. Power connection boxes for port cranes are major equipment for port production. It has important significance to make them adjust to the new climate to ensure the safety and reliability for the production. Started from improving the protection of power connection boxes for port cranes， the paper discusses the development and innovation of anti-typhoon power connection boxes for port cranes， which is for the practical application requirements of typhoon-prone areas.

Key words：Port crane; Power connection box; Protection mechanism; Safe; Practical and convenient

中圖分類號：U653.921

1 開發(fā)防臺風型港口起重機接電箱的必要性

在全球變暖的氣候變化背景下，隨著極端氣候災害的日益增多，其對社會經(jīng)濟發(fā)展的影響也日益加劇。而臺風災害是影響我國最嚴重的自然災害之一。其往往會給港口設(shè)施尤其是岸邊配電設(shè)備造成破壞，帶來經(jīng)濟損失和安全隱患。接電箱作為重要的港口起重機，如門機、軌道吊等的配電設(shè)備，提高其抵御臺風等惡劣天氣的能力刻不容緩。

1.1 臺風的危害性

1.1.1 大風

臺風級別的熱帶氣旋中心附近最大風力達12級以上（風力的大小一般分為18個等級，最小為0級，最大為17級，超過最高標準17級的定為18級。12級風力為32.4～36.9 m·s-1）。

1.1.2 暴雨

我國氣象上規(guī)定，暴雨指24 h降水量達50 mm或以上的強降雨。臺風過境，可能產(chǎn)生150～300 mm降雨，少數(shù)臺風能直接或間接帶來1 000 mm以上的特大暴雨（24 h降水量為50.0～99.9 mm稱為“暴雨”;100～250 mm為“大暴雨”;250 mm以上為“特大暴雨”）。

1.1.3 風暴潮

風暴潮指由強烈大氣擾動，如熱帶氣旋（臺風、颶風）、溫帶氣旋（寒潮）等引起的海面異常升降現(xiàn)象。其特點是來勢猛、速度快、強度大、破壞力強。尤其是當風暴潮與天文潮高潮疊加時，會形成更強的破壞力，引起沿海水位暴漲，海水倒灌，驚濤駭浪，發(fā)生特大潮災[1]。

1.2 臺風對碼頭接電箱的影響

綜上所述，臺風所帶來的大風、暴雨和風暴潮等災害，往往會給港口設(shè)施造成破壞，會給碼頭和堆場帶來水澇。岸邊配電設(shè)備的接電箱，如果防水性能達不到防御臺風這種惡劣天氣的要求，一旦遭遇臺風或水澇，就會進水短路，甚至發(fā)生爆炸，這不僅會使企業(yè)遭受經(jīng)濟損失，甚至會給作業(yè)人員帶來安全隱患。在電箱受到水的侵入后，清理維護電箱往往花費很多時間，對臺風后迅速恢復生產(chǎn)帶來不便。

1.3 港口起重機接電箱對港口生產(chǎn)的重要性

港口門座起重機（以下簡稱門機）由于具有較高的裝卸效率，且靈活，安全可靠，能多臺門機同時作業(yè)，尤其兩臺門機同時在同一艙口作業(yè)，能充分利用港口碼頭有限場地，適應船艙的空載、滿載作業(yè)及地面車輛的通行，所以廣泛在港口碼頭、車站、堆場上使用。門機是一種需要經(jīng)常移動的裝卸設(shè)備，為了保證設(shè)備正常作業(yè)，根據(jù)港口供電技術(shù)規(guī)范的要求，“碼頭前沿裝卸機械采用低壓供電的電力電源箱設(shè)置間距在

40 m以內(nèi)為宜”，這種電源箱在后來出版（2001年）的JT/T 439-2001標準中稱為港口動力接電箱（以下簡稱接電箱）。所以要保證作業(yè)安全可靠和操作方便，接電箱作為重要的岸邊配電設(shè)備，其安全性和方便性起著至關(guān)重要的作用[2]。

1.4 開發(fā)防臺風型港口起重機的必要性

以前，由于我國缺乏防護型整體式的大電流插頭插座（以下簡稱新插頭座）及其他適用的先進電器附件，所以很難設(shè)計出滿足上述要求的接電箱。據(jù)了解，目前國內(nèi)接電箱普遍存在的問題有以下3方面。

（1）接電方式采用電纜和接電箱的電極銅排連接，每一次接電都必需拆與接（或插與拔）4根線（L1、L2、L3和N線）費時費力，操作不方便，易搞錯相序;易造成帶電操作或碰觸箱內(nèi)帶電導體的危險，要防止相序搞錯和防止帶電操作都必需靠人的警惕性來保證，難以做到絕對不出錯[3]。

（2）上述接線方式接電箱的電纜出線很難密封達到IP65的要求，易進水，箱體更無法抵御臺風等惡劣天氣。蓋上蓋子時水仍可以從電纜進出線口進入;打開蓋子時，則箱體內(nèi)電器完全暴露，根本不防水，在雨天操作存在危險，易因進水造成安全隱患，也不能直接沖水清潔[4]。

（3）由于港口建設(shè)的現(xiàn)代化水平不斷提高，對港口岸邊配電設(shè)備的可靠性，安全性有了更高的要求，同時提倡人性化和港區(qū)的美觀和諧。設(shè)備要做到可靠安全就必需有必要的保護功能及措施;而人性化就是要使操作維護方便，操作人員無觸電危險;美觀和諧就要求設(shè)備有美感的外型、與港區(qū)協(xié)調(diào)的色調(diào)，并能便于沖洗干凈，營造一個清潔、安全、文明的港區(qū)環(huán)境。

老式落后的接電箱已經(jīng)不適應港口的現(xiàn)代化要求，所以對老式接電箱的改革創(chuàng)新，開發(fā)防臺風型港口起重機接電箱，使其滿足南方等多臺風地區(qū)的安全應用需求實在是非常必要且緊迫的。

2 防臺風型起重機接電箱的創(chuàng)新點

2.1 防臺風型起重機接電箱的技術(shù)要求總則

防臺風型起重機接電箱改革總的原則：按實際應用的技術(shù)、安裝及使用要求設(shè)計，要達到運行可靠性高，安全性高，能抵御強臺風的襲擊，抗機械碰撞，防塵防澇，接電高效快捷輕便，操作人性化，外型美觀和諧的要求。

2.2 防臺風型起重機接電箱的創(chuàng)新點

應用TRIZ理論，對舊的接電箱存在的問題和技術(shù)沖突，采取創(chuàng)新設(shè)計思維和國家技術(shù)專利技術(shù)應用，開發(fā)了ESD2型全不銹鋼防臺風型的港口起重機接電箱。研發(fā)的港口起重機接電箱應用先進技術(shù)，采用新穎結(jié)構(gòu)和新型電器附件，是電工技術(shù)進步的防護電器。產(chǎn)品安全可靠，安裝使用及維護方便，生產(chǎn)效率高，為國內(nèi)首創(chuàng)防臺風型起重機接電箱，具有如下創(chuàng)新點。

（1）接電箱采用新穎防水結(jié)構(gòu)設(shè)計，所有可能進水（塵）的環(huán)節(jié)，都用加強密封的防水結(jié)構(gòu)設(shè)計，進線電纜口采用專用不銹鋼PG密封裝置，箱體用不銹鋼加強結(jié)構(gòu)制造，產(chǎn)品防水性能好，結(jié)構(gòu)堅固，能用于戶外惡劣環(huán)境，耐撞擊，耐腐蝕，能防淋、防海水，抵御暴雨和臺風襲擊，有通用型IP65和防臺風型IP65/IP68產(chǎn)品。特別是能抵御大暴雨或臺風、受潮等。

（2）創(chuàng)新采用D系列塑料外殼整體式大電流防護型插頭和插座，防護等級IP67，是目前國內(nèi)外防護等級最高、重量最輕的大電流插頭座。該產(chǎn)品是在廣州港技電處的提議和技術(shù)指導下開始研發(fā)，接受深圳赤灣港及廣州港多個港口公司的試用意見進行不斷改進完善而定型的產(chǎn)品。產(chǎn)品獲國家多件技術(shù)專利，630A～1250A規(guī)格在當時填補了國際國內(nèi)空白，解決了大電流插拔接電與使電箱的整體結(jié)構(gòu)防護等級能夠達到IP65以上的技術(shù)瓶頸，具有安全可靠、使用輕便快速的特點，具有國際領(lǐng)先技術(shù)水平。

（3）接電箱箱體和構(gòu)件，包括螺釘都采用了不銹鋼制造，防腐能力強，機構(gòu)等不會因為銹蝕的原因，使設(shè)備操作不靈，增加維護時間而影響生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率。整體式大電流插頭、插座外形圖見圖1。

（4）使用時不用重復接線，插頭插拔時如果考慮加上電纜的重量，為了減輕勞動強度，也可以配置插頭的插拔輔助操作機構(gòu)，生產(chǎn)效率更高。插拔輔助操作機構(gòu)有杠桿式和齒輪式2種，見圖2。

（5）插座創(chuàng)新定位設(shè)計，不造成誤插或造成與E線互插，并可實現(xiàn)兩根電纜上機的起重機接電，滿足2根電纜上機起重機的接電需要。

（6）插座帶機械聯(lián)鎖機構(gòu)，保證插拔時不帶電操作，符合GB 5226.1-2019機械電氣安全標準的要求，確保安全[5]。即插座與主電路開關(guān)操作帶機械聯(lián)鎖機構(gòu)，接電操作聯(lián)鎖機構(gòu)確保接電時插座電源電路開關(guān)處于斷開狀態(tài)，即只有當插頭可靠插接并處于完好防護狀態(tài)時開關(guān)才能接通;而在使用完畢需拔出插頭時，必需在開關(guān)斷開狀態(tài)時才能拔出插頭。解決了目前采用電氣聯(lián)鎖的插座產(chǎn)品是在開關(guān)處于合閘狀態(tài)時拔出插頭（由電氣線路使開關(guān)斷電）時，在電氣線路開關(guān)觸點斷開慢于插頭拔出時間就會引起飛弧的缺點。

（7）箱體分接電插座單元和帶有過載，短路保護的單元。操作簡單，接電時，只需將門機的取電插頭插入插座即可，不用時則拔下插頭，省去每次接電需接線的麻煩，操作人員沒有接觸帶電導體的危險，使用安全可靠。

（8）新穎防澇結(jié)構(gòu)設(shè)計（圖3）。防澇防淹水能力強，接電箱在地面淹水500～600 mm的情況下仍然不會進水，如果有特殊要求還可以特殊設(shè)計，使整個電箱淹水都不會進水。

（9）人性化設(shè)計，防止誤觸電，保障操作者人身安全與確保用電安全。

（10）根據(jù)臺風多發(fā)性地區(qū)需要，按用戶的操作習慣要求或安裝方式，按TRIZ理論創(chuàng)新設(shè)計防澇型全不銹鋼防臺風型起重機接電箱，滿足實際使用需要。

（11）符合IEC 60309、GB/T 7251.4-2017、JT/T 439-2001

標準，是新一代安全可靠的港口岸邊接電設(shè)備。

3 防臺風型起重機接電箱的應用實例

接電箱主要作為額定電壓1 000 V以下，電流

1 250 A及以下的碼頭裝卸機械，如門座起重機、輪胎式集裝箱龍門起重機（輪胎吊、輪胎吊油改電）等的配電電源，同時可兼作岸邊檢修用的配電電源。

臺風型起重機接電箱技術(shù)參數(shù)為額定電壓：380、690、960、1 000 V;額定電流：250、400、630、800、

1 000 A和1 250 A;電流連續(xù)率：≤40%（1 000 A以上產(chǎn)品）;適應起重機噸位：10、16、25、30 t、40 t;

防護等級：通用型IP65;防臺風型IP65/IP68。正常工作條件：周圍空氣溫度-25～45 ℃;相對濕度：

+40 ℃≤50%;較低溫度時≤90%并考慮到因溫度變化偶然產(chǎn)生的凝露;安裝方式：地上式;半地上式（接電箱一部分在地面上）;地下式（即沉降式，接電箱安裝在地面下）。地上式接電箱見圖4，半地上式見圖5，地下式（即沉降式，接電箱安裝在地面下）見圖6，此安裝方式接電箱操作不方便，不予推薦。

4 常用方案

根據(jù)對港口用戶的調(diào)查了解，發(fā)現(xiàn)地上式的接電箱更實用與方便，所以下面介紹幾種方案的應用。

4.1 型號：ESD2-630/108? 即地上式，800A門機插座一路的IP65防護型技術(shù)方案

線路方案圖、安裝尺寸圖和產(chǎn)品外形分別見圖7、圖8、圖9。

4.2 型號：ESD2-800/118? 即地上式，800A門機插座一路、63A（或125A）檢修插座一路的IP65防護型技術(shù)方案

帶63A或125A檢修插座線路方案圖、外形尺寸圖、安裝尺寸圖和電箱在港口的應用圖分別見圖10～13。

4.3 型號：ESD2-800/118即地上式，800A門機插座一路、63A（或125A）檢修插座一路的IP65/IP68防護型技術(shù)方案

此方案可以防止出現(xiàn)電箱淹水時，電箱內(nèi)部進水。只要淹水一退，馬上可以投入生產(chǎn)，線路方案圖及外形尺寸圖分別見圖14和圖15。

5 門機電纜固定方法

起重機電纜的固定方法常用有3種，即羊角形鉤、卸扣帶環(huán)式、肘機構(gòu)，看實際需要配套設(shè)計。

6 結(jié)語

防臺風型港口起重機接電箱是新一代的安全實用的港口配電設(shè)備，規(guī)格齊全，能滿足各種門機和各種類型裝卸碼頭的需要，同時也可作為其他用途的配電設(shè)備，已經(jīng)在多個港口碼頭應用，其結(jié)構(gòu)堅固，耐撞擊，耐腐蝕，能防淋，防海水，能抵御臺風惡劣天氣的破壞，滿足南方等多臺風地區(qū)的安全應用需求，有效地減少事故發(fā)生率，消除火災和觸電事故隱患，避免經(jīng)濟損失，對促進電工技術(shù)進步，促進港口的現(xiàn)代化建設(shè)和港口公司的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

參考文獻：

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