文/ 上海海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院 徐筱云

中海集裝箱運(yùn)輸有限公司 劉維里

目前，解決港口的環(huán)境污染問題越來(lái)越受到國(guó)際上的重視。美國(guó)率先提出：凡是新建碼頭，船舶靠港期間均要停止使用船上的發(fā)電機(jī)，改用岸電供電，以期減少環(huán)境污染。大型集裝箱船舶使用中壓岸電技術(shù)是港口節(jié)能、減排和降噪的有效措施。

（1）節(jié)能：將船舶的自備發(fā)電機(jī)發(fā)電與岸電相比，就凸顯船舶發(fā)電機(jī)發(fā)電效率低、發(fā)電成本高昂。以港口電網(wǎng)供電代替船舶柴油發(fā)電機(jī)供電，顯著提高了集裝箱港口的能效，節(jié)約了有限的石油資源。

（2）減排：重油或柴油在燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生大量的氮氧化物（NOx）和硫化物（Sox），國(guó)際海事組織（IMO）的研究數(shù)據(jù)表明：氮氧化物（NOx）和硫化物（Sox）是燃燒過程中產(chǎn)生的主要污染物，污染物通過氣候作用可以傳播至 1000 km以外的地區(qū)。采用岸電對(duì)于港口的實(shí)際意義在于廢氣減排，靠港集裝箱船舶通常運(yùn)行 1臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組用于停泊狀態(tài)下的全船用電。以中海集團(tuán) 8530TEU船舶單臺(tái)發(fā)電機(jī)功率為 2760KW計(jì)算，船舶靠港后停止船舶柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電，改由港口岸電電網(wǎng)供電，相當(dāng)于減排 2760 kW柴油機(jī)組的煙氣。按國(guó)標(biāo)（GB 20891-2007）規(guī)定：非道路移動(dòng)機(jī)械用柴油機(jī)排氣污染物排放限值每 kWh為一氧化碳（CO）3.5g、碳?xì)浠衔铮℉C）1.0g、氮氧化物（Nox）6.0 g、钷（PM）0.2 g、煙氣總量10.7 g。以一個(gè)泊位 70%利用率、全年?？看?256天計(jì)算，年耗電 2760×24×256=16957×103kWh，岸電供電將減少煙氣總量排放10.7g×16957×103=181.44t。

（3）降噪：船舶使用柴油發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的噪聲也會(huì)對(duì)環(huán)境造成噪音污染。接用岸電后，可以消除靠港船舶發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的噪音污染，也給船員帶來(lái)了舒適安靜的環(huán)境。

目前，被稱為 AMP(Alternative Marine Powered)的碼頭岸電技術(shù)已在美國(guó)的洛杉磯等港口應(yīng)用。碼頭中壓岸電的容量一般與一臺(tái)船舶中壓主發(fā)電機(jī)的容量相當(dāng)，如洛杉磯港的中壓岸電電源為34.5 kV，經(jīng)變壓器變壓后降為 6.6 kV，其規(guī)格為“6600V、60Hz、2700KW”。

1 中壓岸電系統(tǒng)的組成

船舶中壓岸電設(shè)施主要包括：中壓岸電電纜絞車、中壓岸電連接屏（MV SHORE POWER CONNECTION PANEL）和中壓岸電接收屏（MV SHORE POWER RECERIVE PANEL）。

兩套中壓岸電電纜絞車分別位于船艉左右舷（UPPER DECK層），采用液壓驅(qū)動(dòng)。岸電電纜絞車的主體是恒張力控制的專用電纜卷筒，可以在船舶裝卸貨物和港口潮汐變化情形下實(shí)現(xiàn)安全供電。中海集團(tuán) 8530TEU船舶的中壓岸電系統(tǒng)采用 2×（3×95mm2）高壓電纜，兩根高壓電纜用快速接頭實(shí)現(xiàn)大功率電力的連接，能在很短時(shí)間內(nèi)完成電纜連接，滿足碼頭快速作業(yè)的要求。

岸電連接屏位于機(jī)艙，由左舷岸電連接屏、右舷岸電連接屏和中壓岸電配電屏組成。電機(jī)員可在岸電配電屏檢查岸電相序是否正確，并分別檢查岸電的電壓、電流、頻率、功率等參數(shù)，若參數(shù)正常，就可在左舷（或右舷）岸電連接屏上閉合斷路器，將6600V的岸電送至位于集控室的中壓主配電板上的岸電接收屏。

岸電接收屏用來(lái)將岸電通過主匯流排向船舶電網(wǎng)供電。岸電接收屏上有真空斷路器 VCB、接地開關(guān)、相序指示儀、數(shù)字式多功能表（可進(jìn)行電壓、頻率、電流和功率指示）等，并通過數(shù)字式繼電器實(shí)現(xiàn)中壓岸電的過電流保護(hù)（長(zhǎng)延時(shí)、短延時(shí)）和欠壓/斷相保護(hù)。

2 中壓岸電AMP系統(tǒng)的安全操作

中壓岸電系統(tǒng)的操作是在輪機(jī)長(zhǎng)的領(lǐng)導(dǎo)指揮下、由輪機(jī)部和甲板部共同完成的。

圖1 中壓岸電系統(tǒng)

船長(zhǎng)負(fù)責(zé)對(duì)外聯(lián)系岸電供應(yīng)事項(xiàng)并記錄碼頭上的電度表在本輪使用岸電前的讀數(shù)。待船離碼頭時(shí)，在碼頭的耗電記錄簿上簽字。

中壓岸電系統(tǒng)的操作主要包括以下步驟：

1）船舶AMP岸電系統(tǒng)接地放電

接岸電前，碼頭AMP服務(wù)工程師上船接洽，并要求船舶AMP岸電系統(tǒng)進(jìn)行接地放電。

在碼頭 AMP服務(wù)工程師見證下，船員在中壓連接屏上完成接地放電程序。

2）電纜的送岸連接

連接岸電時(shí)，用專用手柄轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿移門，將門開至最大。然后將液壓電纜擱架上的液壓轉(zhuǎn)換手柄 IN/OUT放在 OUT位置，用手柄泵油，將擱架向船舷放出。注意：只有在擱架向船舷方向完全放出時(shí)（擱架底邊框觸及限位開關(guān)），才能進(jìn)行下一步電纜絞車的操作。

操作按鈕，通過馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)電纜絞車將電纜徐徐放到碼頭上。待碼頭 AMP服務(wù)工程師將電纜插頭與碼頭上的岸電插座相連，且將套在電纜插頭處的鋼絲網(wǎng)編織繩固定在碼頭上。岸電絞車的操作完畢。

將遙控按鈕盒上的“手動(dòng) /自動(dòng)”開關(guān)置放在“自動(dòng)”位置。電纜絞車有自動(dòng)收放功能（類似自動(dòng)絞纜機(jī)），在碼頭裝卸貨物或潮漲潮落時(shí)，能夠保持電纜在設(shè)定張力下伸出一定的長(zhǎng)度，間隔一定時(shí)間自動(dòng)收絞一次，可有效保護(hù)電纜不受外力損壞。必要時(shí)可適當(dāng)調(diào)節(jié)電纜絞車自動(dòng)力矩和設(shè)定的絞纜時(shí)間，調(diào)定后電纜應(yīng)該是不吃緊也不松弛外溜，十分鐘左右自動(dòng)絞纜十秒鐘。如果原設(shè)定的自動(dòng)力矩偏大、時(shí)間設(shè)定偏長(zhǎng)等，均有必要調(diào)小和調(diào)短。當(dāng)電纜的張力超過整定值時(shí)，馬達(dá)將向電纜放松的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

3）AMP應(yīng)急斷電線路的連接、試驗(yàn)和送電

圖2 中壓岸電接頭線路

圖3 中壓岸電接頭

AMP應(yīng)急斷電線路的原理：將連接電纜的應(yīng)急停止控制回路接入 AMP高壓真空開關(guān)的合閘線圈回路（串聯(lián)，電壓 110 V），當(dāng)在船上按下任何一個(gè)“應(yīng)急停止 AMP系統(tǒng)”按鈕或船上 AMP電纜絞車僅存最后一圈電纜時(shí)，自動(dòng)斷開岸電高壓開關(guān)，起到應(yīng)急保護(hù)作用。

①碼頭AMP服務(wù)工程師接妥電纜接口后，提供應(yīng)急斷電線路電源（110V）。

②船員配合，在艉岸電箱、SC岸電連接屏、MM中壓配電板上的岸電控制屏等三處，按照岸上人員指揮操作應(yīng)急斷電按鈕，做應(yīng)急斷電試驗(yàn)。

③ 碼頭 AMP服務(wù)工程師確認(rèn)試驗(yàn)成功，就完成了 6600V中壓電AMP的全部供電準(zhǔn)備工作，隨時(shí)可通知岸上合閘供電。

4）同步檢驗(yàn)

接到碼頭AMP服務(wù)工程師“已送電”的通知后，電機(jī)員在岸電連接屏檢查岸電相序是否正確。若不對(duì)，則通知碼頭 AMP工程師換相。電機(jī)員還應(yīng)分別檢查中壓岸電的電壓、頻率等參數(shù)。在上述參數(shù)均為正常的情況下，手動(dòng)合上岸電連接屏上的高壓岸電開關(guān)，將6600V的電源送至主配電板上。

5）中壓配電板合閘送電

可通過以下兩種方式來(lái)接通岸電電源。

（1）斷電方式

斷開船上大容量的用電設(shè)備，按下發(fā)電機(jī)分閘按鈕，全船失電，接著按下AMP的合閘按鈕，接通岸電電源，恢復(fù)船舶供電。

（2）不斷電方式

在確認(rèn)岸電相序正確后進(jìn)行并車操作，并車的條件包括：①船舶主發(fā)電機(jī)單機(jī)運(yùn)行；②電壓相等；③頻率相等；④相位相等。并車方式（手動(dòng)或自動(dòng)準(zhǔn)同步）可以通過同步屏上的轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行選擇。

需要注意的是：船舶電網(wǎng)中并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，必須在降低負(fù)荷后改為單臺(tái)發(fā)電機(jī)運(yùn)行，否則不能進(jìn)行并車操作。

i. 手動(dòng)準(zhǔn)同步

并車操作可按發(fā)電機(jī)的并車操作規(guī)程進(jìn)行，但在并車過程中只能調(diào)節(jié)船舶發(fā)電機(jī)的電壓、頻率和相位。

ii. 自動(dòng)準(zhǔn)同步

若選擇“AUTO”方式，電力管理系統(tǒng)將視岸電為另一臺(tái)船舶發(fā)電機(jī)，進(jìn)行岸電和船電的自動(dòng)并車、負(fù)荷轉(zhuǎn)移、發(fā)電機(jī)自動(dòng)解列及自動(dòng)停車的控制。自動(dòng)并車和負(fù)荷轉(zhuǎn)移的過程延續(xù)約 10s，10s后發(fā)電機(jī)的VCB將自動(dòng)分閘。

按下 AMP合閘按鈕后，經(jīng)過自動(dòng)同步并車后，船舶發(fā)電機(jī)自動(dòng)進(jìn)行負(fù)載轉(zhuǎn)移、分閘，機(jī)艙在不斷電的情況下完成岸電供應(yīng)轉(zhuǎn)換（類似發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)換操作）。

上述兩種準(zhǔn)同步的操作可按主配電板的發(fā)電機(jī)并聯(lián)操作規(guī)程來(lái)進(jìn)行。當(dāng)負(fù)荷增加到最大值或岸電突然消失的時(shí)候，應(yīng)立即起動(dòng)一臺(tái)船舶發(fā)電機(jī)。

出于安全的考慮，美方一般都要求船舶斷電后接通中壓岸電。

6）岸電供電結(jié)束時(shí)的恢復(fù)程序

船離碼頭前 2小時(shí)，停止岸電電源的供應(yīng)。船長(zhǎng)應(yīng)與碼頭 AMP服務(wù)工程師聯(lián)系。輪機(jī)長(zhǎng)指示輪機(jī)人員將一臺(tái)副機(jī)手動(dòng)起動(dòng)達(dá)額定轉(zhuǎn)速。在將岸電電源退出電網(wǎng)前需將負(fù)載降至一臺(tái)發(fā)電機(jī)容量的 90%以下，即 2484kw以下。按手動(dòng)或自動(dòng)同步方式，選擇確定并車方法和模式。將起動(dòng)成功的發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)，然后轉(zhuǎn)換成船舶發(fā)電機(jī)供電。

若選用不斷電自動(dòng)同步模式，只要按下待并發(fā)電機(jī)的合閘按鈕，自動(dòng)同步并車后，岸電負(fù)荷自動(dòng)轉(zhuǎn)移到船舶發(fā)電機(jī)，岸電開關(guān)分閘，機(jī)艙在不斷電的情況下完成岸電供應(yīng)轉(zhuǎn)換（類似發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)換操作）。

若選用斷電模式，則在啟動(dòng)船舶發(fā)電機(jī)后，應(yīng)先將岸電開關(guān)分閘，全船失電，接著按下發(fā)電機(jī)的合閘開關(guān)，恢復(fù)船舶供電。

記下電度表的讀數(shù)，以便結(jié)算電費(fèi)。

接著在中壓岸電連接屏（SC）上分閘，依次進(jìn)行：

（1）通知碼頭AMP服務(wù)工程師停止供電，斷開碼頭上的岸電開關(guān)（當(dāng)然，船舶此時(shí)也可按下應(yīng)急斷電按鈕，遙控岸上分閘斷電）；

（2）配合岸上碼頭AMP服務(wù)工程師脫開電纜連接；

（3）在確認(rèn)岸電無(wú)電的情況下，操縱6600 V中壓電纜絞車將岸電電纜從碼頭上收回；

（4）操縱收起液壓導(dǎo)纜托架，收回液壓電纜擱架；

（5）用專用手柄轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿移門，將移門關(guān)閉，上緊門上的四顆花籃螺栓。

3 轉(zhuǎn)接中壓岸電AMP系統(tǒng)時(shí)船方的準(zhǔn)備工作

在做轉(zhuǎn)接中壓岸電的準(zhǔn)備工作時(shí)，輪機(jī)長(zhǎng)應(yīng)負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)指揮和監(jiān)督執(zhí)行。整個(gè)操作過程必須有兩名以上專業(yè)人員參加，電機(jī)員具體操作，一名輪機(jī)員協(xié)助?，F(xiàn)場(chǎng)人員必須配備對(duì)講機(jī)，保持船舶內(nèi)部指揮協(xié)調(diào)以及與岸上人員的溝通聯(lián)絡(luò)，并向輪機(jī)長(zhǎng)確認(rèn)準(zhǔn)備工作完成并得到同意后方可切換岸電，以確保操作安全、順利地進(jìn)行岸電切換，確保船舶電氣設(shè)備的安全。

1）轉(zhuǎn)接中壓岸電前船方的準(zhǔn)備工作

（1）靠泊時(shí)駕駛員應(yīng)注意船尾岸電箱與碼頭的岸電標(biāo)記對(duì)齊。

（2）應(yīng)急發(fā)電機(jī)處于自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。

（3）發(fā)電機(jī)應(yīng)提前更換輕油運(yùn)行。

（4）發(fā)電機(jī)機(jī)組全部置手動(dòng)模式，日用變壓器置手動(dòng)模式。

（5）機(jī)艙內(nèi)電氣設(shè)備全部置手動(dòng)模式，并將不用的電氣設(shè)備的電源切斷，以防止送電時(shí)產(chǎn)生的瞬間峰值電壓打壞印刷線路板。接通岸電后，根據(jù)需要將電氣設(shè)備再?gòu)?fù)原為自動(dòng)模式。

（6）通知當(dāng)值駕駛員，在靠妥碼頭后關(guān)閉駕駛臺(tái)所有通信導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)備的電源，以防止送電時(shí)產(chǎn)生瞬間峰值電壓打壞通信導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)備。接通岸電后，根據(jù)需要仍可使用通信導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)備。

（7）最后一次檢查岸電機(jī)架、限位開關(guān)和岸電接頭（船方為雌頭），檢查高壓電纜絕緣。

（8）用萬(wàn)用表檢查岸電接頭 (PILOT)的電阻，分別測(cè)量三處按下分閘按鈕時(shí)的電阻。

（9）記下電度表的讀數(shù)，以便離港結(jié)算電費(fèi)。

（10）提前五分鐘全船廣播告知即將轉(zhuǎn)接岸電，請(qǐng)各部門密切注意安全。

2）恢復(fù)船電前船方的準(zhǔn)備工作

拆除岸電工作一般在停電前2小時(shí)左右準(zhǔn)備，可以啟動(dòng)船舶發(fā)電機(jī)組。

（1）值班駕駛員必須知道計(jì)劃拆除岸電的時(shí)間并關(guān)閉通信導(dǎo)航設(shè)備。

（2）在拆除岸電前，值班駕駛員必須通知碼頭工頭，并取得碼頭工頭同意（特別是晚上），防止在船上作業(yè)的碼頭工人出現(xiàn)意外。

（3）通知輪機(jī)部全體人員，做斷電前準(zhǔn)備工作（方法同前述）。

（4）二管輪啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，使其進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)，等待并網(wǎng)。

（5）輪機(jī)長(zhǎng)提前五分鐘廣播通知全船。

（6）通知碼頭AMP服務(wù)工程師停止供電或在中壓岸電接收屏上分閘，切除岸電。

（7）在同步屏上合上發(fā)電機(jī)的真空斷路器，按操作程序恢復(fù)全船供電。

（8）等碼頭AMP服務(wù)工程師上船，記錄電度表的讀數(shù)。

（9）碼頭AMP服務(wù)工程師通知岸方放電，配合碼頭電工拆除岸電接頭。

（10）拆線由岸方操作，船方回收電纜，收回電纜機(jī)架。

（11）起動(dòng)相關(guān)的輔助設(shè)備，做好備航、開船準(zhǔn)備工作。

4 中壓岸電連接后的運(yùn)行管理

中壓岸電連接后，由于該岸電系統(tǒng)的容量為一臺(tái)發(fā)電機(jī)的容量，輪機(jī)長(zhǎng)、電機(jī)員應(yīng)嚴(yán)格控制船舶負(fù)荷的使用，避免岸電過載。

碼頭饋電時(shí) , 主配電板 /應(yīng)急配電板的自動(dòng)手動(dòng)開關(guān)應(yīng)放在手動(dòng)位置。一旦岸電系統(tǒng)出現(xiàn)故障 , 一時(shí)不能修復(fù) , 船舶不能長(zhǎng)時(shí)間處于停電狀態(tài), 應(yīng)立即使用船舶發(fā)電機(jī)供電。

當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)荷轉(zhuǎn)移至岸電系統(tǒng)且發(fā)電機(jī)退出電網(wǎng)時(shí)，啟動(dòng)相關(guān)的輔助設(shè)備，主機(jī)保持暖缸，燃油粘度計(jì)保持設(shè)定值。副機(jī)預(yù)供油泵等為副機(jī)的服務(wù)的泵處于工作狀態(tài)。

雖然岸電接收屏上有真空斷路器VCB、接地開關(guān)、相序指示儀、數(shù)字式多功能表（可進(jìn)行電壓、頻率、電流和功率指示）等，并通過數(shù)字式繼電器實(shí)現(xiàn)岸電的過電流保護(hù)（長(zhǎng)延時(shí)、短延時(shí)）和欠壓 /斷相保護(hù)。但是岸電接收屏發(fā)生問題，這些參數(shù)都送不到機(jī)艙集中報(bào)警系統(tǒng)中進(jìn)行報(bào)警。使用岸電時(shí)，機(jī)艙人員按正常的值班制度進(jìn)行值班，機(jī)艙和甲板的值班人員應(yīng)對(duì)整個(gè)岸電系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行固定時(shí)間的巡回檢查，重點(diǎn)檢查岸電絞車及其電纜的狀況（包括裝卸及潮漲潮落等）是否正常，電纜是否過緊或過松。

5 AMP岸電系統(tǒng)的日常管理

（1）定期測(cè)試系統(tǒng)絕緣

檢查連接屏及電源供給屏的各電氣設(shè)備及有關(guān)線路的絕緣。

抵港準(zhǔn)備接岸電前一周左右必須測(cè)試一次（選晴好天氣進(jìn)行）。

（2）對(duì)電纜專用收放裝置進(jìn)行定期檢查和效用試驗(yàn)

檢查岸電絞車的液壓電纜擱架是否可靠動(dòng)作，即將液壓導(dǎo)纜托架放出、收進(jìn)，將電纜送出和收回等動(dòng)作。檢查擱架底邊框觸及下設(shè)的限位開關(guān)是否起作用，檢查岸電絞車的集電環(huán)是否完好、有否磨損。

電纜絞車送出到僅存最后一圈電纜時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)斷開岸電高壓開關(guān)。檢查起應(yīng)急保護(hù)作用的限位開關(guān)是否起作用。檢查岸電絞車卷?yè)P(yáng)馬達(dá)及控制箱。

抵港準(zhǔn)備接岸電前一周左右，必須檢查和做效用試驗(yàn)一次（選晴好天氣進(jìn)行）。

（3）岸電絞車室內(nèi)裝有 220V電加熱器，電源開關(guān)不能關(guān)閉，室內(nèi)應(yīng)保持干燥的狀況。岸電絞車控制箱440V電源開關(guān)不能關(guān)閉。

（4）用帆布罩將岸電絞車罩好、扎緊。

（5）惡劣天氣結(jié)束后，應(yīng)盡快檢查岸電絞車室內(nèi)和設(shè)備狀況。

上述工作，電機(jī)員負(fù)責(zé)將檢查情況記錄在電氣日志中。