淮安新港船舶接用岸電技術(shù)研究

摘 要：淮安新港是江蘇省內(nèi)河重要區(qū)域中轉(zhuǎn)港，常年有大量船舶靠港裝卸。為響應(yīng)低碳交通建設(shè)，減輕港口區(qū)域空氣污染，打造綠色、低碳、節(jié)能、環(huán)保港口。在一期碼頭前沿六個(gè)泊位增設(shè)靠港船舶接用岸電裝置，促進(jìn)港口節(jié)能減排工作，并為內(nèi)河港口岸電技術(shù)推廣應(yīng)用起重要的示范作用。

關(guān)鍵詞：淮安新港；岸電技術(shù)；應(yīng)用研究

1 研究的背景和意義

我省是國(guó)內(nèi)水運(yùn)大省，2012年港口貨物吞吐量達(dá)18多億噸，居全國(guó)之首，占綜合交通運(yùn)輸貨運(yùn)總量三分之一以上，每年在港口靠泊裝卸貨物的船舶數(shù)量巨大。由于目前幾乎所有的靠港船舶均使用油料燃自行發(fā)電，所以船舶會(huì)排出大量二氧化碳、硫化物和氮化物，對(duì)大氣環(huán)境造成嚴(yán)重影響，且造成大量能源浪費(fèi)。如果采用岸電系統(tǒng)，不僅可以解決上述問(wèn)題，還可以減輕船舶運(yùn)營(yíng)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。尤其是內(nèi)河港口，由于?？看安煌诤４秒娭婆c岸電相同，都是380伏/50赫茲的電源，無(wú)需對(duì)船舶受電系統(tǒng)進(jìn)行改造轉(zhuǎn)換，技術(shù)上無(wú)障礙，操作簡(jiǎn)單易行，岸電系統(tǒng)增設(shè)改造資金投入較少。在此背景下，淮安新港于2013年對(duì)一期碼頭改造增設(shè)了岸電系統(tǒng)，并已投入運(yùn)行，對(duì)在建的二期工程和鹽化工通用碼頭提前配套設(shè)置岸電系統(tǒng)。同時(shí)，淮安市港口管理局在淮安新港一期碼頭岸電系統(tǒng)成功經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，結(jié)合省廳港口局2013-2015年港口節(jié)能減排計(jì)劃安排，制定了全市范圍內(nèi)的港口岸電系統(tǒng)推廣實(shí)施計(jì)劃。這對(duì)做好靠港船舶的節(jié)能減排工作，減輕港口地區(qū)的空氣污染，以及履行低碳交通建設(shè)責(zé)任具有重要意義。

2 淮安新港岸電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

淮安新港岸電設(shè)施的配備，為靠港船舶提供電源，節(jié)約船舶耗油，減少二氧化碳、二氧化硫排量。港口現(xiàn)有泊位8個(gè)，經(jīng)實(shí)地考察、走訪船民和專(zhuān)家論證，最終方案確定在6個(gè)泊位前沿配備岸電箱，為?？看疤峁?80V/50Hz及220V/50Hz電源。

圖1 碼頭前沿配電原理圖

2.1 方案具體內(nèi)容

2.1.1 由配電房放70mm2鎧裝銅電纜到前沿配電柜。

2.1.2 前沿配電柜內(nèi)配置一總開(kāi)，三分開(kāi)。

2.1.3 前沿配電柜向東放50mm2鎧裝銅電纜，到第一岸電箱（使用總功率50kW）；由第一岸電箱向第二岸電箱（使用總功率15kW）放35mm2鎧裝電纜。（東側(cè)兩岸電箱均為380V/50Hz，零線不進(jìn)漏電開(kāi)關(guān)）。每個(gè)箱子只出來(lái)一個(gè)接線端子排。

2.1.4 前沿向西放35mm2鎧裝電纜至1-2號(hào)岸電箱，每個(gè)岸電箱配備10kW使用功率，提供兩種電壓，即220V/50Hz及380V/50Hz。

2.1.5 各岸電箱內(nèi)配置根據(jù)使用功率由設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)。

2.1.6 各岸電箱帶計(jì)量、漏電、防雷等保護(hù)，電器元件采用施耐德品牌。

2.1.7 箱體采用厚不銹鋼材料，要堅(jiān)固且防雨水。

2.1.8 外接電纜考慮加固定裝置。

2.2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范

2.2.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

（1）GB7251.1-2005《低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》；（2）EC60439.1-1999《低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》；（3）《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50054-95；（4）《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50052-95；（5）《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ16-2008；（6）《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50217-94；（7）《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94；（8）《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》GB50343-2004；（9）《電氣裝置安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50254-2004。

2.2.2 岸電配電箱殼體規(guī)范

（1）外殼采用戶(hù)外不銹鋼板，規(guī)格尺寸（寬*高*厚）可按用戶(hù)要求；（2）內(nèi)部結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足電氣元件布置安裝強(qiáng)度要求；（3）配電柜的門(mén)，應(yīng)能在不小于90°的角度內(nèi)靈活開(kāi)閉，門(mén)在開(kāi)閉過(guò)程中不應(yīng)損壞涂覆層，門(mén)鎖上后，不應(yīng)有明顯的晃動(dòng)現(xiàn)象；（4）配電柜的外殼和金屬零件的表面應(yīng)平整，不應(yīng)有銳邊和毛刺，焊縫應(yīng)光潔均勻、無(wú)焊穿、裂紋、咬邊、濺渣、氣孔等現(xiàn)象，焊藥皮應(yīng)清除干凈；（5）配電柜外殼上的涂層不得有皺紋、流痕、針孔、起泡、透底漆、斑點(diǎn)、細(xì)砂粒、手印、附著物、色澤不均等現(xiàn)象；（6）內(nèi)部安裝連接用優(yōu)質(zhì)鍍錫銅排或軟導(dǎo)線，截面積符合要求，接地螺絲為M12，并有明顯接地標(biāo)識(shí)。

2.2.3 岸電配電箱布線要求

（1）母線的連接和母線、絕緣導(dǎo)線的布置要盡量減少渦流影響，如果交流導(dǎo)體要穿過(guò)封閉的具有導(dǎo)磁性能的框架或金屬隔板，則該電路的三相導(dǎo)線均應(yīng)從同一孔中穿過(guò)；（2）母線排應(yīng)采用絕緣支持件進(jìn)行固定，以保證母線之間和母線與其它部件之間距離不變。母線的布置和連接及絕緣支持件應(yīng)能承受裝置額定的短時(shí)耐受電流和峰值耐受電流所產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力的沖擊；（3）母線之間連接應(yīng)保證有足夠持久的壓力，但不應(yīng)使母線變形，振動(dòng)和溫度變化在母線上產(chǎn)生的膨脹和收縮不致影響母線連接部位的接觸特性；（4）當(dāng)電源側(cè)或負(fù)荷側(cè)發(fā)生短路或過(guò)載時(shí)配電箱進(jìn)線、出線斷路器應(yīng)起到保護(hù)作用；（5）二次回路導(dǎo)線選擇多股銅導(dǎo)線，電流回路、電壓回路不小于2.5平方毫米，接地線不小于4.0平方毫米采用黃綠雙色線標(biāo)。

2.2.4 岸電配電箱電氣元件和測(cè)量?jī)x表要求

（1）柜內(nèi)主要電氣元件采用施耐德品牌（電器元件配置及參數(shù)根據(jù)各岸電箱使用總功率配置）；（2）電氣元件采用平裝式，接線方式要便于維修和更換；（3）指示儀表及數(shù)量配置必須具有高靈敏度和耐震能力，測(cè)量?jī)x表精度與電流互感器同級(jí)或低一級(jí)；（4）電流表所選的測(cè)量范圍應(yīng)滿(mǎn)足當(dāng)電力裝置回路以額定值條件運(yùn)行時(shí)儀表指示在標(biāo)準(zhǔn)尺的70%。

2.2.5 岸電配電箱防雷與接地技術(shù)要求

（1）配電箱金屬外殼可作為內(nèi)、外部接地的主接地體，統(tǒng)一設(shè)置公共接地端子，接地端子直徑不小于10mm，應(yīng)能耐腐蝕和氧化，并有持久耐用且明顯的接地標(biāo)示；（2）配電箱主體與門(mén)，以及裝有電氣元件且活動(dòng)的面板與配電箱主體，應(yīng)用6mm2銅編織線牢固連接，其與接地端子之間的電阻不大于0.1Ω；（3）配電箱接地端子必須與外部打入地下的標(biāo)準(zhǔn)重復(fù)接地體連接，連接導(dǎo)線不得小于16mm2，接地電阻不得大于4Ω。

2.2.6 岸電配電箱漏電防護(hù)要求

（1）配電箱內(nèi)漏電保護(hù)器選型，最重要的是額定電壓，額定電流，及漏電動(dòng)作電流，漏電動(dòng)作時(shí)間。額定電壓要與線路和負(fù)載的額定電壓相符合。額定電流要取等于負(fù)載或稍大于負(fù)載的額定電流。若裝于進(jìn)戶(hù)電度表后的總漏電保護(hù)器，還要注意與電度表的額定最大電流相匹配。（2）配電箱使用中，還要注意漏電保護(hù)器是否能開(kāi)斷短路電流，若不能，需要在進(jìn)線側(cè)增設(shè)熔斷器或空氣開(kāi)關(guān)，作為后備保護(hù)。（3）漏電動(dòng)作電流選擇：裝于配電線路防止接地故障引起火災(zāi)的漏電保護(hù)器，應(yīng)選用100～500毫安的漏電保護(hù)器；碼頭沿岸配電設(shè)備分路使用的可選用動(dòng)作電流30～50毫安，動(dòng)作時(shí)間不超過(guò)0.1秒的；碼頭沿岸配電維修分路使用手電鉆，電動(dòng)改錐，及其他手持電動(dòng)工具，應(yīng)選用15～30毫安的，動(dòng)作時(shí)間不超出0.1秒的漏電保護(hù)器；為避免上下級(jí)漏電保護(hù)器出現(xiàn)越級(jí)動(dòng)作；裝于配電線路的漏電保護(hù)器，選用動(dòng)作時(shí)間應(yīng)大于下一級(jí)漏電保護(hù)器的動(dòng)作時(shí)間，可選用延時(shí)動(dòng)作型。

2.2.7 岸電配電箱接電、送電規(guī)范

（1）船舶接電前要確認(rèn)空氣開(kāi)關(guān)未合閘、通電指示燈未亮；（2）配電箱采用按鍵控制交流接觸器送電、斷電；（3）船舶不使用岸電時(shí)，應(yīng)斷電后拆除接電電源線，鎖好岸電箱門(mén)。

2.3 使用要求

2.3.1 使用環(huán)境條件

（1）海撥高度：≤1000M。（2）環(huán)境濕度：日平均≤95%。（3）最高溫度：+50℃。（4）最低溫度：-5℃。（5）24小時(shí)內(nèi)其平均溫度不超過(guò)：+35℃。（6）地震烈度：不超過(guò)8度。（7）電源防雷等級(jí)：2級(jí)。（8）安裝場(chǎng)所：戶(hù)內(nèi)、外，無(wú)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)化學(xué)腐蝕和無(wú)劇烈震動(dòng)和沖擊。

2.3.2 運(yùn)行條件

（1）額定絕緣電壓：660V。（2）額定工作電壓：380V±10%（主電路） 220 V±10%（輔電路）。（3）額定頻率：50±1Hz。（4）額定功率：按配電箱銘牌規(guī)定標(biāo)稱(chēng)功率使用。（5）柜外殼防護(hù)等級(jí)：IP54。（6）柜內(nèi)操作對(duì)帶電部份防護(hù)等級(jí)：IP20。（7）供電制式：三相四線TN-C系統(tǒng)。

3 節(jié)能減排效益分析

近年來(lái)，全球變暖已成為全世界最關(guān)心的環(huán)保問(wèn)題，造成全球變暖的主要原因是大量的溫室氣體產(chǎn)生，而溫室氣體的主要組成部分就是二氧化碳（CO2），而二氧化碳的大量排放是現(xiàn)代人類(lèi)的生產(chǎn)生活造成的，歸根到底是大量使用各種化石能源（煤炭、石油、天然氣）造成的。

淮安新港岸電系統(tǒng)投入使用后，根據(jù)營(yíng)運(yùn)實(shí)踐，以1000噸級(jí)的船舶為測(cè)算依據(jù)，其平均每天在泊位上的耗油按0.1噸計(jì)算，港口泊位使用天數(shù)每年按365天計(jì)算，泊位利用率按90%計(jì)算，港口泊位數(shù)按照新港現(xiàn)有6個(gè)泊位計(jì)算，則每年可節(jié)油：0.1噸/每天每艘船舶耗油×365天×90%泊位利用率×6個(gè)泊位=197.1噸燃油，約合287.19噸煤。

減少二氧化碳排量：197.1×3.06=603噸

減少二氧化硫排量：197.1×0.05=9.85噸

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)淮安新港岸電系統(tǒng)投入運(yùn)行的情況來(lái)看，實(shí)現(xiàn)船舶在內(nèi)河港口靠泊期間使用岸電不僅是完全可行的，而且在節(jié)能減排、提升港口服務(wù)功能等方面都顯現(xiàn)了巨大效益，值得在港口、錨地、水上服務(wù)區(qū)等船舶集中停靠區(qū)進(jìn)行全面推廣應(yīng)用。屆時(shí)可以大大促進(jìn)我省交通運(yùn)輸節(jié)能減排工作向前發(fā)展。根據(jù)我們實(shí)施過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)和對(duì)目前港口現(xiàn)狀的調(diào)查，要想在我省內(nèi)河全面推廣應(yīng)用，還必需做好以下幾方面工作：（1）行業(yè)主管部門(mén)盡快組織專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)論證，制訂船舶使用港口岸電有關(guān)統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范和相應(yīng)推廣工作實(shí)施的方案，以推動(dòng)該項(xiàng)節(jié)能減排措施在全省內(nèi)河港口盡早實(shí)施。（2）在資金和政策方面加大引導(dǎo)扶持力度，內(nèi)河港口岸電系統(tǒng)雖然投入少、技術(shù)難度小、節(jié)能減排效果好，但由于內(nèi)河港口體制的特殊性，很多港口企業(yè)對(duì)此項(xiàng)工作認(rèn)識(shí)不足，積極性不高。因此，建議能結(jié)合國(guó)家和行業(yè)有關(guān)節(jié)能減排政策，出臺(tái)相關(guān)適合內(nèi)河港口特點(diǎn)的引導(dǎo)資金和鼓勵(lì)政策方面文件，來(lái)推動(dòng)此項(xiàng)工作。（3）從源頭控制，對(duì)新建港口、錨地、水上服務(wù)區(qū)項(xiàng)目在初步設(shè)計(jì)階段同步配套規(guī)劃岸電系統(tǒng)。這樣不僅能保證布置更合理、使用更便捷，而且節(jié)約后期改造投資、減少推廣難度。