船舶岸电系统在粮食码头上的应用与发展

码头靠港船舶通常利用辅机发电，以满足船上冷藏、空调、加热、通信及照明等电力需求。但是油发电机，在消耗燃油的过程中，会排放出氮氧化物、硫氧化物、可吸入颗粒物等空气污染物，环境质量。随着我国节能减排步伐的加快，交通运输已成为节能减排的重要领域，港阔的施展空间。交通运输部发布的《船舶与港口污染防治专项行动实施方案(2015-2020)》强调推进生态文明建设，程中，用来自港口的电力供应系统替代船舶发电机为船舶持续供电，以供船舶照明、通信、工程操作等电气设备使用，将岸基电源接入船舶使用，最大的障碍是两种电网存在频率差异。我国用电网络通常采用的频率为50Hz,电压为380V、6kV、10kV,而大部分船舶供电采用的频率为60Hz,电压为440V、6.6kV,如果直接将50Hz的电源接入船舶设备，会使设备的整体效率下降30%,并且由于供电频率及电压发生变化，可能造成部分设备不正常工作，产生安全隐患。变频岸电可由50Hz转变成60Hz,避免岸基电源接入船舶使用的障碍，且具有更高的性价比，可以向不同制式的船舶提供岸电；与发电机相比，岸电节能20%以上，且发电机具有噪声大、运行成本高、损耗大、有污染、维修困难以及需要专人管理等缺点；岸电具有更强的适用性，可以实时监控头企业广泛使用。图1为变频岸电系统简图。表1岸电设施建设情况表图2码头岸电设施现场图ZG-SPS高压变频岸电电源系统由配电及隔离保护部分、变频电源、插座箱及电缆管理系统等组成，其中变频电4.1高效的拓扑结构的问题，级间SPWM信号移相叠加，提高了输出电压谐波性能，降低了输出电压变化率(dv/dt);通过移相整流技术降低输入侧谐波，减小了对电网的谐波污染；主控制器以双数字信号处理4.2优质的移向变压器移相变压器采用干式结构，强迫风冷。变压器原边为Y型接法，直接与高压相连。副边绕组数量为18个。由于为功率单元提供电源的变压器副边绕组间有一定的相位差，单个功率单元输入侧为6脉波整流，工作时会产生5、7次谐波，但是当多个功率单元由移相变压器提供幅值一致、相位角互差10°的工作电压时，各单元工作产生的35次以下谐波相互抵消，自动消除。从而消除了大部分由单个功率单元所引起的谐波电流，所以智光变频器输量远小于国家标准5%的要求，并且能保持接近1的输入功率因数。4.3经验证的逆功率处理《码头船舶岸电设施建设技术规范》规定，岸电系统的继电保护应满足以承受的短路容量，并兼具可靠性、选择性、灵动性；和船上发电机并网(岸电解列)过程中会引发逆功率现象。为了防止发生严重逆功率现象，损坏设备，应采取必要的安智光电气岸电电源系统具有完善的逆功率判断以及控制保护算法，可通过双重检测手电源安全。当逆功率现象过于严重，无法通过调整电压参数4.4冗余能力说明智光电气配置的高压变频岸电电源系统多设计了一组功率单元作为冗余。当1台单元发生故障时，系统自动将故障单元旁路变为5级单元工作，系统总输出电压仍然为6.6kV,系统额定输出电流不变，容量不变，不降以3MVA系统为例，6级功率单元串联工作时控制每个功率单元输出634V电压，即系统输出3810V相电压，6.6kV线电压，系统输出容量为3MVA。变为5级功率单元串联工作时，每个单元输出762V电压，即系统输出3810ZG-SPS变频电源采用前后两侧进风，中间通风道短而宽，柜体上部安装大风量进口专用风机，散热效率大大提高，从而提高系统适应工作环境温度的能力，配合空调系统，完全可满足10000kVA以内各种岸电电源变频装置(800码头岸电插电箱作为船舶岸电系统的重要组成部分，其选型及选址决定着岸电系统整体运转效率多数采用明装方式。缺点是箱体突起，可能影响码头作业，有被缆绳刮倒风险。②岸式没有突出障碍物，不影响码头作业，无缆绳刮倒风险，但其施工复杂，成本高，受潮汐影响较大，需要预制件安装。通过对码头岸电插座箱面明装和地坑安装进行比较，最终选择岸电插座箱明装施工方案。且根据码头现场实际，码头泊位已使用近20年，插电箱底座利用原有门机低压供电箱体，在其底座上进行焊接加固10mm厚钢板，加装1.5m高挡浪板，防止海水侵蚀，图3为岸电插座箱安装实景图。图3岸电插座箱安装实景图6岸电系统连船介绍根据《码头船舶岸电设施检测技术规范》(JTS回路是否连接正确，检验船、岸间的保护性能，确保船舶岸电系统在用电过程中设备以及