論岸電技術(shù)應(yīng)用保障及規(guī)范管理

吳振飛

論岸電技術(shù)應(yīng)用保障及規(guī)范管理

吳振飛

（江蘇鎮(zhèn)江建設(shè)集團有限公司，江蘇鎮(zhèn)江 212028）

本文首先介紹了岸電技術(shù)應(yīng)用背景現(xiàn)狀及行業(yè)規(guī)范推廣存在的問題。然后針對低壓岸電技術(shù)安全、高效、便捷的應(yīng)用推廣規(guī)范化，從岸電低壓供電制式、岸電電力傳輸、岸電電力連接接口三方面，進行了問題分析，提出了技術(shù)改造和規(guī)范管理的建議。

岸電技術(shù) 供電制式 電纜傳輸 岸電接口

0 引言

據(jù)中國儲能網(wǎng)測算，一艘中型集裝箱船靠港期間24小時排放的PM2.5污染物，相當于50萬輛國四重型貨車一天的排放量。根據(jù)統(tǒng)計，船舶靠港期間由輔助發(fā)電機所產(chǎn)生的碳排量占港口總排碳量的40%至70%。另一方面，通過接入岸電，船舶靠港時產(chǎn)生的柴油顆粒物、氮氧化物、硫氧化物等，能減少95%。我國從2010年起近10多年開展岸電技術(shù)推廣應(yīng)用，相應(yīng)的岸電產(chǎn)品和技術(shù)得到示范應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展。但是岸電技術(shù)領(lǐng)域還是存在一系列技術(shù)和運維管理等問題：1）岸電前期建設(shè)成本非常高，收益卻相對較低；2）港口岸電設(shè)施供船接電少、變頻電源等設(shè)備閑置縮短電氣壽命；3）岸電補貼機制比較零散，偏重于建設(shè)，對運營補貼還不夠明確和細化；4）使用岸電操作麻煩、耗時長，船方擔心技術(shù)不穩(wěn)定會燒毀船舶；5）船舶改造量大、改造投資費用大，接岸電頻次少；6）船方一般使用價格低廉的重油，比實際使用岸電的電價還便宜，價格出現(xiàn)倒掛狀態(tài)，成本變高，船方不愿使用岸電；7）需加強海事對船舶用油及船舶岸電改造的執(zhí)法規(guī)定；8）需及早出臺船舶岸電應(yīng)用國家強制性法規(guī)及查處細則。本文就岸電技術(shù)應(yīng)用推廣的規(guī)范管理，開展研究。

1 低壓供電制式的合理選取

船舶電力系統(tǒng)采用IT接地型式向船舶負荷用電，現(xiàn)行標準GB/T 36028.2-2018 《靠港船舶岸電系統(tǒng)技術(shù)條件第2部分：低壓供電》5.5.2b)條款、GB/T 51305-2018 《碼頭船舶岸電設(shè)施工程技術(shù)標準》4.3.8條款和JTS 155-2019《碼頭岸電設(shè)施建設(shè)技術(shù)規(guī)范》4.3.3條款分別規(guī)定：“船舶岸電系統(tǒng)輸出側(cè)接地宜采用IT方式，也可采用經(jīng)過隔離變壓器的TN-S方式。”而軍用標準GJB 9590-2019《艦船岸電設(shè)計規(guī)范》明文規(guī)定岸電系統(tǒng)電源接地型式應(yīng)采用IT方式，軍民兩類標準存在嚴重的接地型式規(guī)定差異，經(jīng)過隔離變壓器的TN-S方式對于負載來說提供的還是可接地的接地方式，與前面所說的宜采用IT方式相左，實際上對于岸電的供電電源應(yīng)提供不接地IT方式還是接地TN方式一直是應(yīng)討論和統(tǒng)一規(guī)范使用的問題。文獻[5]詳細描述了IT接地型式和TN接地型式供船舶使用岸電的安全性能比較，兩種接地型式對于岸電供電系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時所采取的保護方式不同而形成了低壓岸電推廣應(yīng)用的瓶頸，在此簡略敘述一下兩種接地型式供給岸電系統(tǒng)的差異便于岸電合理應(yīng)用。TN接地型式發(fā)生單相接地故障時基于三相電流不平衡電氣矢量和不為零，出現(xiàn)零序電流觸發(fā)斷路器動作的“漏電保護原理”來切斷電源進行負載和線路保護，但對于供電連續(xù)性則得不到保障會影響岸電正常使用。IT不接地型式發(fā)生單相接地故障時因與大地未形成電氣回路，僅產(chǎn)生微小的接地泄漏電流，系統(tǒng)采用監(jiān)測絕緣電阻的下降變化進行聲光報警但該系統(tǒng)按照電力運行規(guī)程仍可正常運行2小時。船舶三相三線制電網(wǎng)發(fā)生單相接地的等值電路和電壓、電流向量圖如圖1、圖2所示，其系統(tǒng)絕緣監(jiān)測器動作原理圖如圖3所示。IT不接地型式較TN接地型式更優(yōu)于應(yīng)用到岸電系統(tǒng)中，交通運輸部令2019 年第 45號《港口和船舶岸電管理辦法》通篇都將岸電管理范圍界定于“油氣化工碼頭除外”，其中主要一個因素則是TN接地型式供給岸電系統(tǒng)時一旦發(fā)生單相接地故障會形成電火花造成碼頭區(qū)域電氣事故擴大，而IT不接地型式發(fā)生單相接地故障時因與大地未形成電氣回路，不會產(chǎn)生電火花，形成了此接地型式的安全可靠獨特優(yōu)勢?，F(xiàn)有低壓岸電系統(tǒng)大規(guī)模建設(shè)推廣，存在無法忽視的安全隱患，接地型式的選取對于低壓岸電系統(tǒng)標準的后續(xù)制修訂和應(yīng)用規(guī)范化都是業(yè)內(nèi)值得重視的一個問題。

圖1 IT系統(tǒng)單相接地等值電路圖

圖2 IT系統(tǒng)單相接地時電流、電壓向量圖

圖3 IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測器動作原理圖

2 岸電電纜傳輸及管理

目前岸電電纜傳輸主要分為由船向岸下收放電纜的方式和由岸向船上收放電纜的方式，船舶輔機90%以上均為低壓發(fā)電機組，采用高壓傳輸至船上需要再降壓增設(shè)隔離變壓裝置，對于船東和船舶改造形成行業(yè)巨大的投資成本。故岸電可靠使用及推廣的進展主要取決于低壓岸電技術(shù)的引領(lǐng)。而低壓岸電系統(tǒng)因電流大、電纜根數(shù)多等瓶頸使得岸電電纜傳輸應(yīng)用一度處于空白，國家推行岸電使用多年受制于此而形成了岸電設(shè)施建設(shè)不全面，無法快速給船舶可靠供電的局面。鑒于岸電行業(yè)推廣及整體規(guī)范化，對于船舶數(shù)量多和船舶電力改造費用高昂的突出問題，以前岸側(cè)沒有相應(yīng)的岸電電纜輸送設(shè)備和技術(shù)標準作支撐，使得船舶一直加設(shè)岸電電纜收放裝置。T／CPHA-3-2020《港口岸電電纜臂架式提送機》、T／CPHA-4-2020《港口岸電電纜直立式提送機》和T∕CEC 199-2019 《船岸連接電纜管理系統(tǒng)技術(shù)條件》三項團體標準為岸側(cè)向船上輸送電纜提供了技術(shù)支撐，同時岸電電纜提送裝置及其技術(shù)近幾年在行業(yè)內(nèi)逐漸使用并得到認可。為了統(tǒng)籌規(guī)劃管理岸電電力輸送環(huán)節(jié)的合理性，減少船舶電力改造費用，建議相關(guān)的技術(shù)標準和管理辦法規(guī)定由高低壓岸電系統(tǒng)均宜在岸側(cè)提供電力輸送裝置保障船岸電力連接。

3 低壓岸電接口統(tǒng)一及管理

JTS 155-2019《碼頭岸電設(shè)施建設(shè)技術(shù)規(guī)范》4.2.7條款規(guī)定了岸電設(shè)施接插件的電壓230 V/400 V/450 V和電流63 A/125 A/250 A等級規(guī)格，缺少690 V船舶電壓等級規(guī)格?！朵撡|(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范》2019修改通報3.3.2.5條款僅規(guī)定了電壓400 V和電流63A/125 A/250 A等級規(guī)格；T/CEC198-2019 《低壓岸電連接系統(tǒng)（LVSC系統(tǒng)）用插頭插座和船用耦合器》4.1條款規(guī)定了岸電設(shè)施接插件的電壓440 V/690 V和電流63 A/125 A/250 A等級規(guī)格，以上對應(yīng)的岸電接口技術(shù)標準制定參差不一。對于岸電接口存在的主要問題是將碼頭邊的岸電箱設(shè)置統(tǒng)一及技術(shù)標準統(tǒng)一，現(xiàn)階段岸側(cè)船舶岸電箱技術(shù)標準CB/T4406-2014《岸電箱》僅針對船上配置提出了技術(shù)要求，其初衷是作為船舶在停靠船塢臨時修試時搭接電源而提出的要求，沒有考慮到船舶電力在正常運行時靠港接入岸電所需具備的電力容量、電纜接口等技術(shù)問題，標準通篇未對電纜接口敘述，因而此標準不能滿足岸電推廣應(yīng)用現(xiàn)狀。不同船舶所配置的電力連接器插頭電纜截面與岸邊插座電纜截面不一致導(dǎo)致不能使用岸電的現(xiàn)象嚴重，如何規(guī)范低壓岸電接口技術(shù)標準和應(yīng)用管理至今仍是行業(yè)存在的客觀問題，尤其是沿江、內(nèi)河等小容量船舶突顯嚴重。筆者認為：行業(yè)內(nèi)應(yīng)結(jié)合船舶岸電箱和碼頭岸電箱使用現(xiàn)狀著手規(guī)劃制定統(tǒng)一的船岸連接岸電箱的國家標準，應(yīng)涵蓋碼頭和船側(cè)不同的技術(shù)要求，并對船岸連接的接口提出規(guī)范的容量規(guī)格便于行業(yè)推廣發(fā)展。船側(cè)岸電箱電流容量僅支持局面修試供電，要求新船和船舶改造設(shè)計時增大船側(cè)岸電箱主斷路器容量。另外規(guī)定碼頭設(shè)置的單個岸電箱電流容量應(yīng)滿足最大連接器規(guī)格的插座配置，并同時配置好63 A/125 A/250 A/350 A插座，以便于不同噸位船舶來之即用，減少碼頭岸電投資，促進低壓岸電推廣應(yīng)用。

4 結(jié)語

通過對岸電低壓供電制式、岸電電力傳輸、岸電電力連接接口的問題分析，規(guī)范低壓岸電行業(yè)推廣應(yīng)用，建議行業(yè)內(nèi)制修訂岸電相關(guān)標準和管理使用辦法時，要充分考慮IT安全可靠性的接地型式、優(yōu)選岸電電纜傳輸方式、規(guī)范岸電箱接口配置等方面技術(shù)要求。在技術(shù)標準層面規(guī)范引導(dǎo)我國岸電事業(yè)發(fā)展，促進實現(xiàn)低碳建港、為“2030年碳達峰、2060年碳中和”國家戰(zhàn)略提供有力支撐。

[1] GB/T 36028.2-2018 靠港船舶岸電系統(tǒng)技術(shù)條件[S] 第2部分: 低壓供電. 2018

[2] GB/T 51305-2018碼頭船舶岸電設(shè)施工程技術(shù)標準[S]. 2018

[3] JTS 155-2019 碼頭岸電設(shè)施建設(shè)技術(shù)規(guī)范[S]. 2019.

[4] GJB 9590-2019 艦船岸電設(shè)計規(guī)范[S]. 2019.

[5] 吳振飛, 葉小松, 邢鳴, 等淺談船舶岸電關(guān)鍵技術(shù)[J]. 電氣應(yīng)用, 2013（6）: 22-26, 60.

Study on Application Specifications and Technical Management for Shore Power Technology

Wu Zhenfei

（Jiangsu Zhenjiang Construction Group Co., Ltd, Zhenjiang 212028, Jiangsu, China）

U653

A

1003-4862（2021）11-0014-03

2021-05-06

吳振飛（1976-），男，高級工程師。研究方向：電氣產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計管理。E-mail：wzf133@sina.com