杜文武，楊 銳

（長江航運(yùn)規(guī)劃設(shè)計院浙江分院，浙江 杭州310011）

1 碼頭電氣設(shè)計中存在的問題

1．1 潮濕造成的漏電問題

一些變電站的箱體底部封閉不夠嚴(yán)密，箱體下部基礎(chǔ)中間一般有深600 mm左右的空間，相對比較潮濕，往往造成箱體內(nèi)的潮濕度較高，特別是高、低壓開關(guān)隔間內(nèi)凝露較多，有些箱變內(nèi)部絕緣件出現(xiàn)閃絡(luò)故障，同時刀閘刀口出現(xiàn)氧化銹蝕現(xiàn)象。有的變壓器隔間內(nèi)為了便于自然通風(fēng)散熱，底部留有較大的網(wǎng)孔狀通風(fēng)面，加之變壓器隔間的上部封閉不嚴(yán)，雨霧侵入高、低壓開關(guān)室，也是造成高、低壓開關(guān)室潮濕的一個原因。

1．2 電纜敷設(shè)中存在的問題

目前板樁及重力式碼頭及大型港區(qū)內(nèi)部的電纜主要采用兩種敷設(shè)方式：電纜溝及穿管埋地敷設(shè)。兩種敷設(shè)方式各有利弊，采用電纜溝敷設(shè)對于后期項(xiàng)目擴(kuò)建、設(shè)備改造時增加電纜有較大的益處；同時，電纜溝內(nèi)在空間滿足的情況下，可以平行敷設(shè)不同用途的電纜，后期維護(hù)也非常的方便。但是，采用電纜溝敷設(shè)也有非常的不便。由于港區(qū)內(nèi)重車較多，對電纜溝結(jié)構(gòu)要求較高，電纜溝造價非常大；同時，電纜溝蓋板為活動的，車壓上去噪聲較大；且一般碼頭由于造價問題，其碼頭面高程較低，當(dāng)工程所在地的地下水位較高時，電纜溝的排水困難。而電纜穿管敷設(shè)剛好相反。所以電纜敷設(shè)方式的選擇是一門大學(xué)問，而現(xiàn)在設(shè)計人員卻不對項(xiàng)目了解充分，隨便選擇一種敷設(shè)方式，給工程后期維護(hù)及項(xiàng)目可延續(xù)性造成了不可避免的麻煩。

2 碼頭電氣設(shè)計基本原則與特點(diǎn)

2．1 碼頭電氣設(shè)計的基本原則

工程電氣設(shè)計的基本原則要求具有適應(yīng)性、安全性以及經(jīng)濟(jì)性，這也是工程設(shè)計的出發(fā)點(diǎn)。因此，碼頭電氣設(shè)計首先必須要滿足良好的適應(yīng)性，不僅要滿足電能的質(zhì)量和供電的可靠性及設(shè)備用電的負(fù)荷容量，而且還使得電氣設(shè)備的作用充分發(fā)揮，保持供電系統(tǒng)的穩(wěn)定、靈活以及高效動作，同時，還要有可控性。電氣設(shè)計必須要保持足夠的安全性，從而確保供電、配電以及用電運(yùn)行的安全，設(shè)計要按照碼頭的級別安裝相應(yīng)的智能安全檢測系統(tǒng)。在安全性的基礎(chǔ)上，盡可能用最少的投資取得最大的利益，因此，在設(shè)計上可以根據(jù)碼頭的需求，選擇不同形式的供電系統(tǒng)，從而獲取最大的效益。

另外，根據(jù)規(guī)范，變電所最好位于負(fù)荷中心，利于節(jié)能也利于節(jié)省投資并節(jié)省有色金屬。因?yàn)樨?fù)荷過遠(yuǎn)以及電纜過長會造成電壓降大等一系列的不良反應(yīng)。但是一般港區(qū)內(nèi)又是寸土寸金，很難做到將變電所放在負(fù)荷的中心。因此 ，工程技術(shù)人員可通過實(shí)際測量各種數(shù)據(jù)，如電纜的長度、截面、電流等，求出變電所的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行位置，并與實(shí)際的位置進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，取得經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，以便用于本公司的新建生產(chǎn)線。所以，按經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原則選擇變電所位置的方法，不論是對設(shè)計院還是對生產(chǎn)企業(yè)，都具有實(shí)際意義。

2．2 碼頭配電設(shè)計的特點(diǎn)

可以通過某工程實(shí)例來說明碼頭配電設(shè)計的特點(diǎn)：某碼頭的平面布置形式為順岸加港池式布置，港區(qū)的主要設(shè)備包括：2臺300 t煤炭卸船機(jī)（改建自一期已有設(shè)備），新建2臺400 t煤炭卸船機(jī)、11條托輥皮帶機(jī)（其中改建6條，新建5條），2臺皮帶計量秤，一臺16 t固定吊機(jī)、一臺30 m軌距件雜貨龍門起重機(jī)，一臺26 m軌距多用途岸邊龍門起重機(jī)，一臺40 m軌距堆場龍門起重機(jī)。配電設(shè)計需改建原電煤中心A1區(qū)1＃變電所，并新建電煤中心A2區(qū)2＃變電所以及物流中心B1區(qū)、B2區(qū)3＃、4＃變電所。

在該工程電氣系統(tǒng)設(shè)計過程中，配電設(shè)計體現(xiàn)出以下特點(diǎn)：第一，為了節(jié)約電能源，節(jié)省造價與投資，將原A1區(qū)1＃變電所的電源進(jìn)線及變壓器均改造至A2區(qū)2＃變電所，通過負(fù)荷統(tǒng)計及計算，為1＃變電所重新購置一臺容量較小的變壓器；第二，為了保證電機(jī)運(yùn)行的安全性與可靠性，皮帶機(jī)、起重設(shè)備等主要用電設(shè)備均由變電所低壓側(cè)放射供電；第三，為了節(jié)約有色金屬，并節(jié)約能源，變壓器將低壓電機(jī)、檢修電源以及制動器等非重要設(shè)備采用樹干式配電方式，先連接現(xiàn)場的配電柜與分線箱，再以放射式配電經(jīng)過配電柜、分線箱與用電設(shè)備相連接，這樣可以減少變電所的出線回路數(shù)量，提高了電路設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性，且便于后續(xù)系統(tǒng)維護(hù)。

3 碼頭電氣設(shè)計應(yīng)對措施實(shí)例說明

3．1 關(guān)于碼頭變配電所的設(shè)計

由于在碼頭作業(yè)過程中，可能會發(fā)生火災(zāi)或者爆炸現(xiàn)象，因此，在碼頭的變配電所位置的選擇上，必須要考慮其安全性，具體有兩點(diǎn)要求：一便于逃生、二便于設(shè)備的運(yùn)輸，從而來減少安全事故的發(fā)生。一般情況下，碼頭的供電方案采用分布式的方案，適合于碼頭的實(shí)際情況，而且還可以縮短電纜的長度，這樣，不僅節(jié)約了投資，而且便于管理和維護(hù)。當(dāng)然，碼頭交配電所的設(shè)計過程遠(yuǎn)不止這么簡單，以上述碼頭電氣設(shè)計工程為例，變電所的具體設(shè)計如下：

原電煤中心1＃變電所已有一路引自電廠的6 kV電纜進(jìn)線及已安裝1000 kVA變壓器一臺。本期的供電范圍包括原A1區(qū)內(nèi)的卸船與部分皮帶機(jī)運(yùn)輸設(shè)備，以及本次新建的卸船機(jī)與皮帶機(jī)運(yùn)輸設(shè)備。本次改造原A1區(qū)6 kV進(jìn)線至A2區(qū)2＃變電所，并再從電廠引入一路6 kV電纜進(jìn)線至2＃變電所，設(shè)計時要按照高壓、低壓負(fù)荷的分布情況，參照原變壓器的容量，最終將改造工程需新增變壓器的容量確定下來。同時，由于原A1區(qū)用電負(fù)荷大幅減少，原變壓器已不在適用，如何合理利用原有資源，并新舊銜接也是設(shè)計的重點(diǎn)。

本工程3＃變電所位于B1物流區(qū)域倉儲中心位置，海關(guān)大樓北側(cè)，主要為倉儲區(qū)域內(nèi)的倉庫及海關(guān)等相關(guān)部門辦公大樓供電。4＃變電所位于B2物流區(qū)域多用途碼頭南側(cè)，主要為多用途碼頭及堆場裝卸設(shè)備供電。兩變電所均安裝兩臺變壓器，高壓側(cè)均單母線運(yùn)行，不設(shè)置聯(lián)絡(luò)中，而低壓側(cè)均單母線分段運(yùn)行，增加電所聯(lián)絡(luò)，以增加供電的可靠性。

根據(jù)負(fù)荷的分布，本工程一期已建設(shè)變電所一座，負(fù)責(zé)向已有電煤堆場設(shè)備及已有辦公樓供電。二期擬新建變電所3座。其中2＃變電所設(shè)置于新建煤炭碼頭后沿，內(nèi)設(shè)配電室、值班室及工具維修間，負(fù)責(zé)對新建煤炭碼頭所有設(shè)備及附屬建筑物供電，6 kV電源由電廠＃2高壓脫硫變引來一路電源，并改造原引至1＃變電所的電力線路到2＃變電所，高壓側(cè)母線分列運(yùn)，并改造原有的1＃變電所。3＃變電所設(shè)置于物流中心原有變電所內(nèi)，內(nèi)設(shè)配電室、值班室及維修間，負(fù)責(zé)對物流B1區(qū)各設(shè)備及建筑物供電，1＃變電所設(shè)置于物流中心B2區(qū)，內(nèi)設(shè)配電室及值班室，負(fù)責(zé)對集裝箱碼頭、堆場設(shè)備及錨泊區(qū)供電，兩變電所電源由供電部門引來。

3．2 關(guān)于電氣照明的設(shè)計

電氣照明的設(shè)計，不僅包括燈具的造型和布置，而且還包括光源的選擇和照度的計算以及調(diào)光的控制。一般而言，對于棧橋不可以小于10Lx，平臺則不可以小于20Lx，而且其中間的距離要保持在100 m。此外，在照明上選用經(jīng)濟(jì)實(shí)用的日光燈。另外，還要注意照明設(shè)計與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)，達(dá)到藝術(shù)與功能的完美結(jié)合。以上述工程為例，電氣照明系統(tǒng)中，該工程采用了高效、節(jié)能的光源以及配套燈具，電器附件以及控制裝置等也均是節(jié)能型的，從而保證碼頭照明系統(tǒng)的節(jié)能與安全，具體而言設(shè)計如下：在煤炭碼頭后沿設(shè)置25 m高桿燈2座，物流中心設(shè)置25 m高桿燈7座，共計9座。高桿燈燈盤可電動升降，光源為高壓鈉燈并使用節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器。主要道路照明選用8 m路燈，按20 m左右間距布置，光源亦為高壓鈉燈。

3．3 關(guān)于電纜的敷設(shè)

目前碼頭形式主要為高樁梁板式、重力式及板樁式。一般高樁梁板碼頭均使用電纜橋架及管溝敷設(shè)電纜，問題不大。但重力式及板樁式碼頭及港區(qū)內(nèi)部電纜敷設(shè)方式多樣，主要有：穿管埋地敷設(shè)、電纜溝及電纜隧道敷設(shè)。設(shè)計人員應(yīng)該根據(jù)港區(qū)的電纜數(shù)量、港區(qū)的未來發(fā)展規(guī)劃、港區(qū)的地下水位、港區(qū)的地質(zhì)情況來選擇相應(yīng)的敷設(shè)方式。如地下水位較高，排水困難時，同時重車經(jīng)常碾壓的區(qū)域，不建議使用電纜溝及電纜隧道方式。

以上述工程為例，在該工程電纜的選擇要注意以下幾點(diǎn)：中壓配電線路導(dǎo)線的截面要根據(jù)電纜的額定電壓與電流，結(jié)合電纜所處的運(yùn)行環(huán)境來確定，還要校驗(yàn)短路電流的熱穩(wěn)定性，以保證滿足設(shè)計要求；對于低壓配電線路來說，根據(jù)導(dǎo)線截面選擇原則，能夠確定出滿足要求的最小截面導(dǎo)體，不過從長遠(yuǎn)來看，選用最小截面導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)性比較差。可以將理論最小截面加大1到2級，這樣線損下降所節(jié)省的費(fèi)用，足可以在短時間內(nèi)把增加的投資收回。

碼頭電力系統(tǒng)線路的敷設(shè)要注意以下幾點(diǎn)：以變配電所為中心，供電、自控、工業(yè)電視、生產(chǎn)廣播調(diào)度系統(tǒng)的布線均分布至各建筑單體內(nèi)的用電點(diǎn)及被控點(diǎn)。戶外以電纜溝為主要路由，戶內(nèi)主要沿各皮帶機(jī)、鋼棧橋、廊道內(nèi)的電纜橋架敷設(shè)，局部穿鋼管敷設(shè)。在敷設(shè)強(qiáng)電與弱電電纜時，為了降低工程成本，可以采用電纜共路由，分層敷設(shè)的方法。

4 小 結(jié)

總之，碼頭的電氣設(shè)計是一個系統(tǒng)的復(fù)雜的工程也是碼頭工程建設(shè)中一個重要的環(huán)節(jié)，相關(guān)人員在設(shè)計中一定要針對碼頭電氣設(shè)計中存在的問題，結(jié)合碼頭電氣設(shè)計基本原則，采取有效措施來改善當(dāng)前碼頭電氣設(shè)計的現(xiàn)狀，設(shè)計出最佳的方案，從而使得整個工程有序地展開；通過優(yōu)化設(shè)計提高整個電力系統(tǒng)的可靠性與靈活性，降低成本，節(jié)約能耗。

［1］ 張凌峰．港口工程電氣設(shè)計節(jié)能措施［J］．科技信息，2010，（21）：129－130．

［2］ 張慶劍，陳文燕．建筑工程電氣設(shè)計中問題的研究［J］．吉林畫報新視界，2011，（3）：171．

［3］ 陸啟明．淺談集裝箱碼頭的電氣設(shè)計［J］．科技風(fēng)，2011，（8）：12－13．