港口供電系統(tǒng)可靠性的影響因素分析及改進措施

武冰潔

摘要：根據(jù)港口及港口作業(yè)設(shè)備的工作特點，分析了港口供電系統(tǒng)的構(gòu)成，并分析了各構(gòu)成部分對港口供電系統(tǒng)可靠性的影響因素。從供電系統(tǒng)規(guī)劃、方案設(shè)計等技術(shù)方面，設(shè)備選型方面，港口供配電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、電氣設(shè)備工作狀態(tài)的監(jiān)視、配電系統(tǒng)的自動化、停電檢修制度等管理方面提出了提高港口供電系統(tǒng)可靠性的具體措施。對提高港口供電系統(tǒng)的可靠性和用電質(zhì)量具有重要作用。

Abstract： According to the working characteristics of port and its operation equipment， the constitutes of port distribution systems were analyzed， and the affect reliability factors of each sub-systems were analyzed also. From the aspect of technology such as distribution system plan， concept design， equipment selection， the manage such as net supervisory control of distribution & utilization， the working state monitoring of electric apparatus， distribution automatization， overhaul system， the detail improvement are proposed. This is of important rules for improve the reliability of distribution system and quality of utilization.

關(guān)鍵詞：港口供電系統(tǒng)；可靠性影響因素；改進措施

Key words： port distribution system；reliability affect factors；improvement methods

中圖分類號：U653.95 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2019）02-0114-03

0 引言

近年來，隨著我國港口的不斷發(fā)展與壯大，新建港口和新增功能碼頭如雨后春筍般涌現(xiàn)。作為電能輸送核心的港口供電系統(tǒng)，其供電可靠性是保證港口各項業(yè)務(wù)正常作業(yè)的重要保障。然而，由于港口供電系統(tǒng)的構(gòu)成復(fù)雜，用電設(shè)備多，系統(tǒng)設(shè)計難度大，影響港口供電可靠性提高的因素眾多，而港口用電裝置對電網(wǎng)的供電質(zhì)量要求比較高，一旦港口發(fā)生供電電源中斷，會給企業(yè)造成巨大損失。因此，港口供電系統(tǒng)可靠性的研究對提高港口用電質(zhì)量具有重要作用。黃湛華[1]從配電網(wǎng)的規(guī)劃方面提出了提高供電可靠度的方法，陳永祥[2]提出了通過建立可靠性管理制度，加強線路巡視工作和使用配電管理自動化技術(shù)措施來提高供電可靠性。但這些研究缺乏對引起供電系統(tǒng)不可靠的主要因素分析，且提出的措施大都是從制度上去實施，沒有系統(tǒng)考慮技術(shù)和管理相結(jié)合的措施，因此，本文在分析港口供電系統(tǒng)組成的基礎(chǔ)上，分析影響港口供電系統(tǒng)可靠性的因素，并有針對性地提出改進措施，從而提高港口供電可靠性和用電質(zhì)量，對推動我國港口的快速發(fā)展具有重要意義。

1 影響港口供電系統(tǒng)可靠性的因素分析

供電可靠性是指供電網(wǎng)持續(xù)的供電能力，它是考核供電質(zhì)量的一個主要指標[3]。由于港口占地面積大，用電負荷比較分散，港口供電系統(tǒng)都是從區(qū)域電力網(wǎng)實現(xiàn)電能輸送，再通過降低電壓的手段，實現(xiàn)電力向各個電場所的輸送，因此，港口供電系統(tǒng)組成如圖1所示。主要由區(qū)域電力網(wǎng)、降壓變電站、港區(qū)配電線路、前沿變電所、低壓配電系統(tǒng)幾部分構(gòu)成[4]。港口供電系統(tǒng)的可靠性取決于組成港口供電系統(tǒng)各部分的可靠性。

1.1 影響區(qū)域電力網(wǎng)供電可靠性的因素

區(qū)域電力網(wǎng)是港口電能的主要來源，其供電可靠性對港口的供電質(zhì)量起決定作用。影響區(qū)域電力網(wǎng)可靠性的主要因素包括：設(shè)備和線路、負荷與結(jié)構(gòu)布局、管理與維護、停電管理和不可抗拒的自然災(zāi)害等。

設(shè)備和線路是供電系統(tǒng)正常運行的可靠支撐，也是影響供電系統(tǒng)可靠性的直接因素，其主要影響供電的容量和裕度。結(jié)構(gòu)布局與負荷影響電網(wǎng)的布局和線路與電能資源的損耗。由于供電網(wǎng)具有運營周期長，設(shè)備易損壞等特點，管理和維護不當對供電系統(tǒng)可靠性均會產(chǎn)生消極影響，如管理和維護不當造成的電線桿的傾倒、線路的短路等問題。供電網(wǎng)的檢修是不可避免的，但在實踐中，由于停電檢修計劃性不強而導(dǎo)致重復(fù)停電的問題也是影響供電可靠性的因素。雨雪、地震、洪水等不可控自然災(zāi)害，對于配電網(wǎng)的穩(wěn)定性影響也較大。

1.2 影響降壓變電站可靠性的因素

對于中型港口或者作業(yè)區(qū)域，需要將區(qū)域電力網(wǎng)上獲取的110kV或者35kV高壓電能，通過降壓變電站將其降低到3-10kV，再通過港區(qū)配電線路輸送到前沿變電所，前沿港口變電所再將其降為380V的配電電壓，才可以投入使用。影響降壓變電站可靠性的因素包括變配電線路和變電設(shè)備。具體的不可靠因素主要有鐵芯局部短路或燒毀，絕緣損壞；線圈間短路、斷線，對地擊穿；分接開關(guān)觸頭灼傷或放電；套管對地擊穿或放電等。

1.3 影響港區(qū)配電線路可靠性的因素

港區(qū)配電線路是指根據(jù)港口泊位、港區(qū)的作業(yè)設(shè)備的布置，陸域生產(chǎn)、生產(chǎn)輔助建筑物等用電要求，在變電站與各前沿變電所之間、前沿變電所與各用電系統(tǒng)之間的聯(lián)絡(luò)線路。港口供配電線路中，從區(qū)域電網(wǎng)引入的電源線路一般都是架空線路，對于港口內(nèi)配電線路，主要涉及到高壓線路和低壓線路，通常采用電纜。常用的敷設(shè)方式包括沿電纜溝敷設(shè)，沿電纜橋架、機械走廊道敷設(shè)，沿保護管敷設(shè)等。影響配電線路的可靠性的主要因素包括線纜的選型、線路的非全相運行、瓷瓶閃絡(luò)放電、橋架傾倒、斷線、短路、接地、柱上油開關(guān)故障、跌落熔斷器故障等。

1.4 影響前沿變電所可靠性的因素

前沿變電所是根據(jù)港口的作業(yè)設(shè)備區(qū)域、陸域的生產(chǎn)及其輔助建筑物等用電系統(tǒng)對電力系統(tǒng)電壓的要求，實現(xiàn)二次降壓。影響變電所可靠性的主要因素包括：一次設(shè)備、主接線方式、負荷變化、進線和饋出線斷路器、開關(guān)設(shè)備、開關(guān)柜、低壓配電屏的形式、變壓器的類型、港口供電系統(tǒng)自動化控制設(shè)備等。

1.5 影響低壓配電系統(tǒng)的可靠性因素

低壓配電系統(tǒng)是將變電所二次降壓的電源，根據(jù)港口作業(yè)系統(tǒng)所需要的用電設(shè)備進行分類組合至現(xiàn)場配電柜、分線箱、再經(jīng)柜、箱配電到各用電設(shè)備。影響低壓配電系統(tǒng)可靠性的因素包括：斷路器故障、中間接頭及電纜端頭短路故障、電壓互感器故障、電流互感器故障、運行維護不當?shù)?，此外，港口用電設(shè)備的負荷變化，間斷使用時的頻繁起動、使用頻率高導(dǎo)致的充電要求、大的單機容量等設(shè)備工作狀態(tài)也會影響低壓配電系統(tǒng)的可靠性。

2 提高港口供電系統(tǒng)可靠性的措施

根據(jù)分析得到的影響港口供電系統(tǒng)可靠性的因素，提出改進措施以提高港口供電系統(tǒng)的可靠性和供電質(zhì)量。

2.1 通過技術(shù)改進提高港口供電系統(tǒng)的可靠性

①基于供電可靠性合理規(guī)劃供電技術(shù)方案。在電力系統(tǒng)的方案設(shè)計時，根據(jù)港口的規(guī)模和性質(zhì)，計算港口企業(yè)的用電負荷和用電容量，合理設(shè)計地區(qū)供電網(wǎng)的供電容量和負荷及結(jié)構(gòu)布局；將供電系統(tǒng)安全性與港口負荷大小相關(guān)聯(lián)，以港口供電的可靠性作為規(guī)劃目標，計算區(qū)域供電網(wǎng)應(yīng)達到的安全性和可靠性水平。

②配電裝置設(shè)計嚴格遵守設(shè)計規(guī)范。按設(shè)計規(guī)范設(shè)計、選擇、校驗配電設(shè)備，并將冗余技術(shù)、故障自動檢測技術(shù)與維修措施相結(jié)合，提高電氣裝置的可靠性。

③通過兩條電源線路送電的方式實現(xiàn)港口企業(yè)與區(qū)域電網(wǎng)的連接，以高壓隔離開關(guān)分段的單母線制，提升供電可靠性和靈活性。對于負荷變化比較大的港口，在低負荷和高負荷時分別使用一臺和兩臺變壓器，如圖2所示。

④優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。優(yōu)化選擇變電站的地理位置、布線、接線及配電方式，按照“n+1”的原則，確定變壓器的容載比。

⑤合理設(shè)計配電網(wǎng)方式，優(yōu)化港口前沿變電所建設(shè)方案。

2.2 選用性能優(yōu)良的元器件，提高電氣設(shè)備的可靠性

①選用性能好、可靠性高的電氣產(chǎn)品；

②根據(jù)港口環(huán)境，選擇適當?shù)碾姎庠O(shè)備，如防爆式、防塵式電氣設(shè)備；

③按標準規(guī)范選擇并驗證熔斷器和斷路器的斷流容量、電流互感器的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定條件；

④采用金屬封閉式開關(guān)柜、戶內(nèi)全封閉型變壓器、抽屜式的低壓配電屏等；推行帶電檢測裝置，提高供電的可靠性；

⑤按照設(shè)計方案選擇電纜和導(dǎo)線截面，并使用故障指示器，縮短故障診斷時間。

2.3 提升供電系統(tǒng)的管理和維護水平

①建立健全的組織領(lǐng)導(dǎo)體系。港口各級部門均要建立配電網(wǎng)可靠性管理機構(gòu)，設(shè)立專門崗位，執(zhí)行標準規(guī)范。

②建立港口供配電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理系統(tǒng)。在港口供電系統(tǒng)中，添加電力運行狀態(tài)監(jiān)控設(shè)施，可有效監(jiān)控各系統(tǒng)的運行狀況，給系統(tǒng)運行維護人員提供更多的信息，以保證控制系統(tǒng)安全可靠經(jīng)濟的運行。

③建立電氣設(shè)備工作狀態(tài)的監(jiān)視系統(tǒng)。電氣設(shè)備通過實施故障自動檢測技術(shù)，對電氣設(shè)備的工作狀態(tài)實時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行中的故障，準確定位故障位置、確定故障原因，縮短診斷維修時間，以保證電氣設(shè)備正常運行。

④實現(xiàn)港口配電系統(tǒng)的自動化。港口配電自動化可實現(xiàn)變配電所的無人值守和遠動控制，從而提高港口電網(wǎng)供電可靠性和供電質(zhì)量。高壓網(wǎng)的饋線自動化、選擇可靠性高的控制及通信設(shè)備是實現(xiàn)港口配電自動化的重點。

⑤合理選擇港口供電系統(tǒng)的維護裝置。選擇適當?shù)墓╇娤到y(tǒng)的維護裝置，提高供電可靠性和實現(xiàn)快速的故障切除。

⑥改革停電檢修制度。通過強化監(jiān)督，帶電檢修的方式，減少停電檢修時間，提高供電可靠性。

3 結(jié)語

根據(jù)港口供電系統(tǒng)的組成分析了影響港口供電可靠性的因素，分別從港口供電網(wǎng)的供電方案規(guī)劃、配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和配電方式優(yōu)化、采用可靠性高的電氣設(shè)備、實施港口供電網(wǎng)的自動化和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)、改革停電檢修制度等措施，提升港口供電系統(tǒng)的可靠性。

參考文獻：

[1]黃湛華.基于供電可靠性的配電網(wǎng)規(guī)劃實踐[J].供用電，2017（3）：42-46.

[2]陳永祥，提高配電網(wǎng)供電可靠性的有效措施[J].科技展望，2017（8）：119.

[3]龍吉日.提高配電網(wǎng)供電可靠性的措施探析[J].電力訊息，2017（4）：156-157.

[4]武猛，林博.港口供電系統(tǒng)的主要特點[J].科技創(chuàng)新成應(yīng)用，2015（32）：183-184.