神華46 000 t散貨船船載高壓岸電系統(tǒng)簡述

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(tǒng)(High-voltage Shore Connection System,HVSC)的使用初步得到了航運界的認(rèn)可和推行。靠港船舶在接用高壓岸電后，可以在靠港期間關(guān)閉發(fā)電機，節(jié)省燃料費用，減少排放和噪音，船員生活質(zhì)量也得到大大提高；使用高壓岸電系統(tǒng)，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(chǎn)生新的服務(wù)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(zhì)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(yīng)神華中海航運公司的要求在原設(shè)計上首次加裝該高壓岸電系統(tǒng)，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(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)還沒有成熟，經(jīng)過與船東、設(shè)備提供商及相關(guān)港口人員的討論協(xié)商，確定配置AC6KV 50HZ的高壓岸電系統(tǒng)。

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

1 HVSC的組成

經(jīng)過與船東的幾輪協(xié)商并考慮神華公司相關(guān)貨運碼頭的岸基高壓岸電設(shè)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(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。該HVSC的設(shè)備組成為：高壓電纜卷車(帶標(biāo)準(zhǔn)快速插頭)、高壓進出線控制柜(帶高壓真空開關(guān))、高壓變壓器(AC6KV/AC400V)、岸電控制屏(AC400V組合在主配電板中)，設(shè)備配置簡易示意圖見圖1。

圖1 船載高壓岸電系統(tǒng)組成

1.1 高壓電纜卷車

該電纜卷車裝置由電纜卷筒、導(dǎo)覽架、電纜排線器、岸電連接電纜、高壓插頭、無線通訊箱、應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)插頭，能與神華公司貨運碼頭岸基設(shè)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(tǒng)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(tǒng)連接通訊、上傳狀態(tài)信號，達到設(shè)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(lián)軸器和定時預(yù)緊設(shè)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(tǒng)能夠檢測電纜卷筒上的剩余電纜，當(dāng)剩余電纜達到警報值時發(fā)出預(yù)警，當(dāng)剩余電纜達到極限值時發(fā)出指令切斷高壓，預(yù)防潮汐過低或颶風(fēng)破壞。

裝置還安裝了等電位連接監(jiān)測裝置，當(dāng)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(shù)據(jù)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(shè)遙控按鈕盒，安裝于卷車旁，便于就地手動操作。

應(yīng)急停止箱與岸基設(shè)備相連，用于緊急情況下應(yīng)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(nèi)全封閉落地式金屬柜，板后維修，內(nèi)有真空斷路器。安裝于主甲板高壓岸電室內(nèi)。

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(tǒng)保護功能。

根據(jù)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(yīng)急停止按鈕，與岸基設(shè)備相連，用于應(yīng)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(cè)、船側(cè)電網(wǎng)的電壓、相序、頻率及三相平衡度等參數(shù)。

1.3 高壓變壓器

在主甲板變壓器室設(shè)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(tǒng)的終端設(shè)備，也是船舶使用岸電的電源設(shè)備。

柜體面板上裝有溫控儀，能夠?qū)ψ儔浩鞯臏囟冗M行實時監(jiān)控、顯示、報警，也用于控制變壓器冷卻風(fēng)機的啟停，同時送出信號到岸電管理系統(tǒng)。

柜體上裝有保護單元，防止設(shè)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(shè)備相連，用于應(yīng)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(shè)備，該控制屏組合在機艙集控室的主配電板內(nèi)，主體結(jié)構(gòu)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(shè)備和岸基設(shè)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(tǒng)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)回路，閉環(huán)調(diào)節(jié)電源供電參數(shù)，船、岸電網(wǎng)的狀態(tài)、參數(shù)、報警等信息均通過網(wǎng)絡(luò)進行互相交換。

控制屏設(shè)有人、機對話界面，船、岸電網(wǎng)的狀態(tài)、參數(shù)、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(shè)備相連，用于應(yīng)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(tǒng)為自動控制，主配電板應(yīng)能向岸電系統(tǒng)提供正確的發(fā)電機工作數(shù)據(jù)，當(dāng)岸電系統(tǒng)送出相應(yīng)的指令給主配電板時，主配電板上的相應(yīng)設(shè)備應(yīng)能及時準(zhǔn)確的完成動作，控制柜與主配電板的應(yīng)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(tǒng)手動模式信號×1；(MSBsupply)；

(5) AMP系統(tǒng)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(diào)速的升速指令信號×3(AMP maker supply)；

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

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

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

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

以上接口均在配電板內(nèi)采用硬線連接。

3 船岸通訊

根據(jù)IEC-ISO-IEEE 80005-1要求，船載岸電與港口岸基系統(tǒng)數(shù)據(jù)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(xié)議均采用TCP/IP，通訊內(nèi)容包括：

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

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

4 相關(guān)試驗及結(jié)果

該系列船高壓岸電系統(tǒng)在完成安裝后由于碼頭不具備相關(guān)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(lián)轉(zhuǎn)移負(fù)載試驗。試驗情況達到預(yù)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(shè)備的檢查，確保港口岸基設(shè)備容量、質(zhì)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(rèn)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(fù)載轉(zhuǎn)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(tǒng)。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(wǎng)并將負(fù)載轉(zhuǎn)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(jié)果滿足設(shè)計要求。

5 結(jié) 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(guān)要素。目前該系列船已經(jīng)交付船東使用，為我國部分港口試行高壓岸電系統(tǒng)從而改善港口空氣質(zhì)量，做出有益的嘗試。

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