漓江某星級游船岸電設備改造設計

張倩萍，蘇珍莉

（廣州船舶及海洋工程設計研究院，廣州510250）

1 引言

船舶停泊港口時，如果依舊采用船上的燃油發(fā)電模式，會對城市大氣、噪聲污染方面產(chǎn)生嚴重的影響。為了減少靠港期間的NOX 和SOX 等污染物的排放，實現(xiàn)節(jié)能減排，建設綠色港口，交通運輸部于2019 年12 月24 日公布了《港口和船舶岸電管理辦法》，積極鼓勵船舶靠港期間接入碼頭的岸電系統(tǒng)來獲取電能。但目前我國港口岸電發(fā)展并不理想，岸電接口標準不統(tǒng)一，使得船舶靠港后岸電設施連接變得非常復雜。

本文以漓江某星級游船的岸電系統(tǒng)為例，闡述岸電轉(zhuǎn)換改造的設計過程。

2 船載岸電系統(tǒng)簡介

漓江某星級游船的岸電配電系統(tǒng)是通過岸電箱供電給主配電板，再通過變壓器和各分電箱對全船AC 380 V 和AC220 V 設備進行供電。岸電箱設置在駕控臺內(nèi)部，具有與發(fā)電機可靠聯(lián)鎖、相序指示以及欠壓、過載、短路保護等功能，并配有100 m 岸電纜，規(guī)格型號為CEFR 3×16。

該船岸電系統(tǒng)改造前的電氣相關(guān)參數(shù)，如表1 所示。

該船交船后，在使用過程中發(fā)現(xiàn)本船日常?？康拇a頭岸電裝置均為單相AC220 V 系統(tǒng)，與船上的三相AC380 V 岸電箱接口不匹配，岸電無法直接船上的岸電箱對船上設備進行供電，需要對船上的岸電系統(tǒng)進行改造。

該船航區(qū)為漓江航道桂林至陽朔段，白天載游客游覽，晚上停靠在碼頭僅使用照明和廚房設備。因此，考慮到實用性和減少不必要的修改，船上的岸電僅需對照明分電箱和廚房設備分電箱進行供電即可。

3 改造設計方案

由于原船照明分電箱和廚房設備分電箱均為三相AC220 V 接線，如果將岸電單相AC220 V 線路與主配電板匯流排相接，則船上三相匯流排只有其中一相負載能正常使用岸電，其他兩相負載無法使用；若將負載均接至一相，當用發(fā)電機供電時，三相負載不平衡度較大，不滿足規(guī)范要求。因此，本次改造增加了一個轉(zhuǎn)換開關(guān)箱，將港口岸電的兩線輸入轉(zhuǎn)換為四線輸出，將陸用單相AC220 V 岸電轉(zhuǎn)換為船載三相AC220 V 交流電。為此，需要改造主配電板中的部分線路。

由于系統(tǒng)設備較多，本文僅對改造過程中涉及到的線路進行說明。圖1 為改造前主配電板簡要單線圖。如圖1 所示：改造前本船按三相AC380 V 岸電系統(tǒng)設計，在船舶長時間停靠碼頭期間關(guān)閉船上發(fā)電機，切換為由岸電通過三相AC380 V 岸電箱輸送電力至主配電板匯流排A 給船舶設備供電；同時經(jīng)過主變壓器LT將三相AC380 V 岸電轉(zhuǎn)換為三相AC220 V，通過主配電板AC220 V 負載屏的匯流排B 給照明、廚房設備和日常生活設備等供電，以滿足船員使用需求。

表1 漓江某星級游船原電力系統(tǒng)參數(shù)

圖1 改造前主配電板簡要單線圖

根據(jù)改造設計方案，岸電箱由原來AC380 V 三相三線制改為AC220 V 單相雙線制；同時增加一個轉(zhuǎn)換開關(guān)箱，并將主配電板AC220 V 負載屏中的匯流排B分為兩路：匯流排B1 和匯流排B2。其中，匯流排B1改為AC220 V 四線制，向照明分電箱和廚房設備分電箱供電，因此照明分電箱與廚房設備分電箱輸入線路也相應改成AC220 V 四線制；另一路匯流排B2 仍保持為三線制，相當于改造前的匯流排B。改造后的船舶岸電系統(tǒng)，如圖2 所示。本船停泊期間只有照明和廚房設備這兩個分電箱中的設備需要岸電供電，所以岸電箱額定容量改為40 A，并配有100 m 岸電纜，規(guī)格型號為CEFR 2×6。

該船岸電系統(tǒng)改造后的電氣相關(guān)參數(shù)，如表2 所示。

圖2 改造后主配電板簡要單線圖

表2 漓江某星級游船改造后的電力系統(tǒng)參數(shù)

該船當由發(fā)電機供電時，其供電線路圖如圖3 所示：轉(zhuǎn)換開關(guān)箱內(nèi)的轉(zhuǎn)換開關(guān)SW1 閉合、SW2 斷開，匯流排B2 為AC220 V 三相交流電；匯流排A 三相接入線分別與轉(zhuǎn)換開關(guān)箱的接入端的U、V、W 相連接，輸出端V 相重復與接入端N 相連接；匯流排B1、照明分電箱、廚房設備分電箱的線制與轉(zhuǎn)換開關(guān)箱一致；分電箱的四個電壓輸出端分別依次與匯流排B1 的四個輸出端連接，其V 相和N 相電壓輸出端點位相同，則UN、UV、VW、WU 均為AC220 V，即得到三相AC220 V 電壓，其中UN 和UV 為同相AC220 V。

圖3 發(fā)電機供電線路圖

當岸電供電時，其供電線路如圖4 所示：轉(zhuǎn)換開關(guān)箱內(nèi)的轉(zhuǎn)換開關(guān)SW2 閉合、SW1 斷開，匯流排B2上的用電設備無法使用岸電。岸電單相220 V 電壓的零線火線分別重復與轉(zhuǎn)換開關(guān)箱的四個接入端連接，匯流排B1、照明分電箱、廚房設備分電箱的線制與轉(zhuǎn)換開關(guān)箱一致，分電箱的四個電壓輸出端分別依次與匯流排B1 的四個輸出端連接，U 相、V 相點位相同，N 相、W 相點位相同，則UN、UV、VW、WU 均為AC220 V，即得到三相AC220 V 電壓。

圖4 岸電供電線路圖

4 結(jié)論與展望

本文以漓江某星級游船岸電系統(tǒng)為例，通過增加一個轉(zhuǎn)換開關(guān)箱以及對部分線路進行改造，實現(xiàn)了將單相AC220 V 岸電轉(zhuǎn)換為三相AC220 V 船用交流電。游船停泊碼頭時，可通過連接岸電為照明和廚房設備供電。

目前有關(guān)部門也開始重視對岸電系統(tǒng)的標準化改造，統(tǒng)一岸電接口標準提高船舶的岸電利用率。交通運輸部發(fā)布了《碼頭岸電設施建設技術(shù)規(guī)范》，以加快碼頭岸電設施建設。

而對于船載設備，則由海事局和船級社通過檢驗法規(guī)和建造規(guī)范對岸電系統(tǒng)作了明確的標準要求。海事局發(fā)布的《國內(nèi)航行海船法定檢驗技術(shù)規(guī)則》2018年修改通報新增了第11 篇第1 章“船舶岸電系統(tǒng)”；中國船級社發(fā)布的《鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范》2019 修改通報第三篇第3 章第3 節(jié)“接岸電或接其他外來電源”中，完善了船舶使用岸電的技術(shù)要求，新增對額定電壓1 kV 及以下交流低壓岸電設備的技術(shù)要求和額定電壓1 kV 以上但不超過15 kV 交流高壓岸電設備的技術(shù)要求。上述法規(guī)和規(guī)范對岸電系統(tǒng)船載裝置提出了證書要求，對岸電系統(tǒng)的容量、連接插頭和插座規(guī)格、岸電電纜規(guī)格、岸電箱配置要求、岸電和船電之間的負載轉(zhuǎn)移方式、短路保護設計等都進行了詳細規(guī)定。這對于指導船舶岸電系統(tǒng)設計具有重要意義，相信在可預見的將來，船舶岸電系統(tǒng)將會更加可靠、標準，岸電利用率也會大大提高，顯著減少港口的油氣、噪聲污染。