武猛 林博

摘 要：港口供電系統(tǒng)不同于其他一般區(qū)域供電系統(tǒng)，其系統(tǒng)構(gòu)成更加復(fù)雜，設(shè)備投入更大，系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度比較大，因此應(yīng)該結(jié)合港口供電需求以及區(qū)域供電基本情況，實(shí)現(xiàn)港口供電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。文章積極從這個(gè)角度出發(fā)，首先探究了港口供電系統(tǒng)的基本概念，指出港口供電系統(tǒng)的不同之處，對于供電系統(tǒng)的組成進(jìn)行了詳細(xì)探究，在此基礎(chǔ)上，積極去分析港口用電設(shè)備的特點(diǎn)，變配電站和供配電對應(yīng)的要求，以實(shí)現(xiàn)對于港口供電系統(tǒng)特點(diǎn)的全面解析。

關(guān)鍵詞：港口；供電系統(tǒng)；特點(diǎn)分析

港口供電系統(tǒng)，是港口電能輸送的核心，是保證港口各項(xiàng)業(yè)務(wù)正常運(yùn)行的能源基礎(chǔ)。如果港口供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，常常出現(xiàn)供電故障，勢必會(huì)給與港口的效能發(fā)揮造成不利影響。因此，積極探究港口供電系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，使得港口供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加符合實(shí)際需求，顯得尤為必要。

1 港口供電系統(tǒng)的概況

一般情況下，電力供電系統(tǒng)主要由發(fā)電廠，電力網(wǎng)變電站和用戶三個(gè)要素構(gòu)成的系統(tǒng)。但是由于港口自身的獨(dú)特性，使得其供電系統(tǒng)有所不同。港口占地面積大，用電負(fù)荷比較分散；對于供電可靠性要求高。因此，港口供電系統(tǒng)都是從區(qū)域電力網(wǎng)實(shí)現(xiàn)電能輸送，再通過降低電壓手段，實(shí)現(xiàn)電力向各個(gè)電場所的輸送。面對分散的用電負(fù)荷，常常會(huì)使用到220-380V低壓設(shè)備，其容量也不是很大。對于部分大型港口作業(yè)區(qū)域來講，會(huì)在地區(qū)電力網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)110kV或者35kV高壓電能的獲取，采取手段將其降低到3-10kV，實(shí)現(xiàn)從高壓配電線路向變電所輸送之后，再次降壓為380V配電電壓，才可以投入使用。為了達(dá)到上述的目的，往往會(huì)設(shè)置兩臺(tái)變壓器。對于中型港口或者作業(yè)區(qū)來講，電網(wǎng)供電為6-10kV，一般是從港口中學(xué)配電所向前沿變電所輸送，通過降壓設(shè)備是否再給與各個(gè)用電設(shè)備。綜上所述，港口供電系統(tǒng)一般主要由：地區(qū)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)幾個(gè)部分構(gòu)成。至于港口用電負(fù)荷等級，根據(jù)實(shí)際情況的不同，可以將其劃分為A級或者B級別，劃分與港口的規(guī)模，港口的性質(zhì)，區(qū)域的電力供應(yīng)情況有著很大的關(guān)聯(lián)。

2 港口供電系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

港口供電系統(tǒng)不同于其他一般供電系統(tǒng)，主要表現(xiàn)在：其一，港口用電設(shè)備；其二，港口變配電站與供配電線路。簡單來講，積極探究上述兩個(gè)方面的特點(diǎn)，就可以實(shí)現(xiàn)對港口供電系統(tǒng)主要特點(diǎn)的概括。

2.1 港口用電設(shè)備的主要特點(diǎn)

港口用電設(shè)備的主要特點(diǎn)可以歸納總結(jié)為以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：

（1）各種使用量比較多的吊車，起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備

基于拖動(dòng)動(dòng)作的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，停轉(zhuǎn)時(shí)間，空轉(zhuǎn)時(shí)間相互交替，可以被界定為反復(fù)使用，短時(shí)間工作制的用電設(shè)備類型。這些設(shè)備的特點(diǎn)在于負(fù)荷處于不斷變化的狀態(tài)，是供電系統(tǒng)負(fù)荷中不穩(wěn)定的部分。為此，就需要選擇對應(yīng)的電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)的暫載率一般有25%，40%，60%和100%，并且其從供電系統(tǒng)獲取的電能需用系數(shù)比較低，處于低負(fù)載狀態(tài)下，功率因數(shù)處于較低狀態(tài)，也是很正常的。

（2）港口中連續(xù)使用的用電設(shè)備

港口運(yùn)行過程中，部分用電設(shè)備處于連續(xù)使用的狀態(tài)，一般牽涉到的用電設(shè)備主要有：皮帶運(yùn)輸機(jī)，油碼頭輸油泵，糧食碼頭吸糧機(jī)等。上述用電設(shè)備的特點(diǎn)在于：負(fù)荷處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)，三相處于對稱狀態(tài)，在啟動(dòng)的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)負(fù)荷的波動(dòng)情況，功率因數(shù)處于穩(wěn)定狀態(tài)，一般都在0.8左右徘徊。

（3）港口使用率高的電瓶車和柴油機(jī)吊車

在港口運(yùn)行的過程中，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)有很多電瓶車以及需要電瓶去啟動(dòng)的柴油機(jī)吊車，這些設(shè)備的特點(diǎn)在于：需要經(jīng)常性的充電，并且其充電裝置屬于連續(xù)運(yùn)行的狀態(tài)，一旦變流環(huán)節(jié)出現(xiàn)增加的情況，功率因數(shù)就會(huì)出現(xiàn)降低。

（4）港口照明設(shè)備

港口使用的照明設(shè)備多數(shù)都是固定狀態(tài)的，一般會(huì)使用的照明燈有：高壓鈉燈，白熾燈，熒光燈，水銀燈等。上述各種照明設(shè)備雖然有著很多的不同，比如功率因數(shù)，但是總體上來講屬于穩(wěn)定負(fù)荷。需要注意的是港口夜間作業(yè)照明功率比較大，并且都是集中供電的狀態(tài)，此時(shí)很容易出現(xiàn)用電負(fù)荷的高峰。

（5）大型專業(yè)化碼頭用電設(shè)備

對于大型專業(yè)化碼頭來講，其用電設(shè)備單機(jī)容量比較大，很多時(shí)候都處于100kV、100kW以上，因此為了實(shí)現(xiàn)電能資源的節(jié)約，保證工作效率的提升，使得其符合工作要求，往往會(huì)采用高壓供電的方式，這就要求此類型大型設(shè)備要具備變配電設(shè)施，并且符合高壓供電的基本要求。

2.2 港口變配電站與供配電線路的特點(diǎn)

（1）變配電站的主接線

首先我們需要明確什么是一次設(shè)備，什么是一次接線，以及其特點(diǎn)。所謂一次設(shè)備，是指在變配電中與電氣設(shè)備直接相連的電氣設(shè)備，比如開關(guān)等，這些就是一次設(shè)備。而這些設(shè)備之間組成的接線，就是變配電所的一次接線。顯然無論是一次設(shè)備，還是一次接線，都能夠保證安全性和可靠性，這是變配電運(yùn)行正常的關(guān)鍵所在。其次，總降壓變電站主接線方式，一般會(huì)受到港口性質(zhì)，港口規(guī)模和當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)現(xiàn)狀等因素的影響。比如一般小型港口，會(huì)以一臺(tái)變壓器的總降壓變電站的一次接線的方式來進(jìn)行。其優(yōu)勢在于：操作簡單，費(fèi)用比較低，但是一旦出現(xiàn)故障，就會(huì)出現(xiàn)停電的問題。其三，大型港口與重點(diǎn)口岸的供電可靠性保證措施。對于總降壓變電站來講，以兩回電源線路送電的方式，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)變壓器橋式主接線的配置，一般分為內(nèi)橋式和外橋式，前者用于線路較長，故障檢修機(jī)會(huì)多，變壓器不需要常常退出工作的總降壓變電站中；后者多適用于供電線路較短，變壓器切除比較頻繁的總降壓變電站中。其四，對于符合變化比較大的港口，為了保證運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，常常會(huì)在低負(fù)荷的時(shí)候使用一臺(tái)變壓器，在高負(fù)荷的時(shí)候使用兩臺(tái)，這樣兩臺(tái)變壓器的模式可以保證比較好的可靠性，還可以使得交互效果達(dá)到最佳。其五，對于中小型港口作業(yè)區(qū)域來講，如果其電力系統(tǒng)高壓線路供電范圍為：6-10kV，此時(shí)設(shè)置中心配電所的同時(shí)，以同級別電壓分配到前端口前沿便是俺說，此時(shí)會(huì)設(shè)置兩條高壓電源進(jìn)線，以高壓隔離開關(guān)分段的單母線制，實(shí)現(xiàn)供電可靠性和靈活性的提升。

（2）變配電站的主要電氣設(shè)備

變配電站的主要電氣設(shè)備主要牽涉到以下幾個(gè)方面：其一，110kV（35kV）開關(guān)設(shè)備，考慮到港口自然環(huán)境的特殊性，一般會(huì)選擇高壓設(shè)備，以金屬全閉合型組合電氣或者開關(guān)柜為主，比如六氟化硫組合電氣，其安裝空間比較小，分段容量處于較大的狀態(tài)，是比較安全的操作模式。當(dāng)前使用比較多的35kV開關(guān)設(shè)備，絕緣性好，性能可靠，運(yùn)行操作方便，體積比較小，是比較理想的開關(guān)設(shè)備；其二，10kV（6kV）開關(guān)柜，大致來講港口采用的開關(guān)柜主要分為：金屬封閉式開關(guān)柜；分手車式和固定式三種。金屬封閉式開關(guān)柜，維修比較便捷，互換性比較好，有著供電可靠的特點(diǎn)，但是其價(jià)格比較高，一般會(huì)被使用到總降壓變電站或者中學(xué)配電所中；固定式的價(jià)格比較低，往往會(huì)使用到操作不多的碼頭前沿變電所。其三，低壓配電屏，一般主要可以分為兩種類型：抽屜式；固定式。在用電設(shè)備比較集中，操作比較頻繁，出線回路多的大型變電所，都會(huì)選擇手車式，這樣的模式不僅僅可以保證供電的可靠性，還便于操作和控制。如果用電設(shè)備比較少，操作不多，回路少的中小型變電所，往往會(huì)選擇以固定式的方式來進(jìn)行，是比較經(jīng)濟(jì)的選擇方案。其四，變壓器，當(dāng)前港口使用的變壓器比較多，不同情況下，其選擇的變比是不同的。比如對于總降壓變電站來講，往往是110kV（35kV）/10kV（6kV），采用的是三相雙繞組，油侵式有載自動(dòng)調(diào)壓銅芯低耗損變壓器，這種變壓器的優(yōu)勢在于保證電壓的穩(wěn)定性和節(jié)能型，多使用變壓器室內(nèi)。對于前沿變壓器來講，其數(shù)值為10kV（6kV）變壓器，一般選擇的是三相油侵式銅線低耗變壓器。在條件允許的情況下，會(huì)使用戶內(nèi)全封閉型，這不僅僅可以實(shí)現(xiàn)維護(hù)成本的降低，還可以保持較為理想的運(yùn)行環(huán)境。其五，港口供電系統(tǒng)自動(dòng)化控制設(shè)備，一般涉及到以計(jì)算機(jī)為主的數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)監(jiān)控，主要分為以下幾個(gè)部分：數(shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)；數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)；數(shù)據(jù)信息傳輸系統(tǒng)；人機(jī)聯(lián)系系統(tǒng)；監(jiān)控對象系統(tǒng)。

2.3 供配電線路的特點(diǎn)

港口供配電線路中，從地區(qū)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，一般選擇的都是電纜。至于敷設(shè)方式，會(huì)因?yàn)椴次坏牟煌?，設(shè)備的不同，而表現(xiàn)出很大的差異性。一般主要涉及到沿電纜溝進(jìn)行敷設(shè)，沿電纜橋架，機(jī)械走廊道進(jìn)行敷設(shè)，沿著保護(hù)管進(jìn)行敷設(shè)等。當(dāng)然在實(shí)際敷設(shè)的過程中，還需要充分考慮港口作業(yè)和環(huán)境特點(diǎn)。

3 港口電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)策略

對于港口電力系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行探究，就是為了能夠更好的實(shí)現(xiàn)港口電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的確定。具體來講，在確定港口電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的時(shí)候，主要需要做好以下幾個(gè)方面的工作：

3.1 初步設(shè)計(jì)階段

初步的設(shè)計(jì)任務(wù)書要求首先需要做好的是負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算，對于港口企業(yè)的用電容量進(jìn)行計(jì)算，確定企業(yè)供電原則性方案的同時(shí)同事，明確主要供電設(shè)備，找到供電設(shè)備的屬性材料，做出清單，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)工程概算，并且將其上交到上級主管部門，一般上交的材料主要由設(shè)計(jì)說明書和工程概算。

3.2 施工設(shè)計(jì)階段

在初級設(shè)計(jì)方案資料交給上級主管部門之后，積極按照施工要求對于技術(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行再次核查，關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)對于施工圖的繪制，不僅僅需要依照初步設(shè)計(jì)的原則性方案，還需要對于技術(shù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行思考，對于必要的地方進(jìn)行核算和修改，并且形成施工設(shè)計(jì)方案。一般主要涉及到施工說明書，各項(xiàng)工程的平，設(shè)備安裝圖，標(biāo)準(zhǔn)件的安裝圖等。

3.3 邏輯方案建立階段

港口供電系統(tǒng)邏輯方案的建立階段需要注意的內(nèi)容比較多，具體來講主要可以歸結(jié)為以下幾個(gè)方面：其一，港口供電系統(tǒng)的維護(hù)裝置。一般主要涉及到熔斷器保護(hù)，自動(dòng)開關(guān)保護(hù)，繼電保護(hù)和監(jiān)控系統(tǒng)。對于熔斷器保護(hù)來講，其裝置設(shè)置簡單，是港口供電系統(tǒng)中普遍使用的，斷流能力不大，選擇性比較差，出現(xiàn)熔溶斷后就需要進(jìn)行更換，更換難度比較大，如不及時(shí)進(jìn)行更換，就會(huì)對于供電造成影響，因此不能使用到供電可靠性較高的地方；自動(dòng)開關(guān)保護(hù)，主要使用在供電可靠性要求高，操作靈活的低壓供電系統(tǒng)中；繼電保護(hù)裝置，供電可靠性要求高，操作靈活方便，自動(dòng)化程度高的供電系統(tǒng)中，如果存在超過負(fù)載的情況，就會(huì)及時(shí)報(bào)警，由此保證處理效率的提升，或者及時(shí)以短路跳閘的情況，實(shí)現(xiàn)故障的切除。其二，監(jiān)控系統(tǒng)，就是在港口供電系統(tǒng)中，添加的電力運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控設(shè)施，一般以SCADA系統(tǒng)為主，可以給與系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)人員提供更多的信息，以保證控制系統(tǒng)安全可靠經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，由此保證電力系統(tǒng)操作員設(shè)計(jì)和安裝工作的順利開展。由一個(gè)主系統(tǒng)和分布在各地的廠站系統(tǒng)組成，以當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)，集控站監(jiān)控系統(tǒng)，梯級監(jiān)控系統(tǒng)和調(diào)度中心監(jiān)控系統(tǒng)形成港口的供電系統(tǒng)監(jiān)控體系，為保證港口電力運(yùn)行的正?；头€(wěn)定化打下了夯實(shí)的基礎(chǔ)。

3.4 港口供電系統(tǒng)節(jié)能建設(shè)階段

眾所周知，港口機(jī)械設(shè)備眾多，沖擊負(fù)荷比較大，自然功率因數(shù)處于較低的狀態(tài)，很容易出現(xiàn)各種電壓波動(dòng)的情況。此時(shí)為了實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)自然力率的提升，達(dá)到預(yù)期的補(bǔ)償效果，此時(shí)可以采用集中補(bǔ)償和分散補(bǔ)償相互榮惡化融合的辦法，使得無功補(bǔ)償能夠達(dá)到最佳狀態(tài)。具體來講，其主要需要做好以下幾個(gè)方面的工作：其一，選擇合適的電動(dòng)機(jī)，充分考慮電動(dòng)機(jī)的節(jié)能性；其二，積極采取措施實(shí)現(xiàn)線路功率的降低，保證將電壓損失降到最低，使得設(shè)備進(jìn)入到規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的管理階段，以最大化的發(fā)揮各個(gè)設(shè)備的效能，避免出現(xiàn)因?yàn)榫S護(hù)管理不當(dāng)造成能源浪費(fèi)；其三，在采購電力設(shè)備的時(shí)候，不不僅僅需要考慮設(shè)備的性能，還需要考慮其能耗問題，并且將其合理的安排到理想化的工作環(huán)境下，以便達(dá)到更加好的節(jié)能效果。相信隨著上述各個(gè)措施的納入，港口供電系統(tǒng)的節(jié)能性將會(huì)得以不斷展現(xiàn)，由此推動(dòng)港口供電系統(tǒng)效能的最大化發(fā)揮。

4 結(jié)束語

綜上所述，對于港口供電系統(tǒng)的主要特點(diǎn)進(jìn)行探究，并且立足港口供電系統(tǒng)的基本特點(diǎn)，對于港口建設(shè)的實(shí)際需求，港口的地位性質(zhì)，區(qū)域電力供應(yīng)能力進(jìn)行綜合考慮，由此去實(shí)現(xiàn)港口供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的確定，是保證港口供電質(zhì)量和效益的關(guān)鍵所在。我們應(yīng)該積極在港口供電系統(tǒng)主要特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對于港口供電系統(tǒng)的現(xiàn)狀進(jìn)行歸納和總結(jié)，由此推動(dòng)港口供電系統(tǒng)的高效化運(yùn)行，這一點(diǎn)是毋庸置疑的。

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