張倩萍，蘇珍莉

（廣州船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院，廣州510250）

1 引言

船舶停泊港口時(shí)，如果依舊采用船上的燃油發(fā)電模式，會(huì)對(duì)城市大氣、噪聲污染方面產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。為了減少靠港期間的NOX 和SOX 等污染物的排放，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，建設(shè)綠色港口，交通運(yùn)輸部于2019 年12 月24 日公布了《港口和船舶岸電管理辦法》，積極鼓勵(lì)船舶靠港期間接入碼頭的岸電系統(tǒng)來(lái)獲取電能。但目前我國(guó)港口岸電發(fā)展并不理想，岸電接口標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，使得船舶靠港后岸電設(shè)施連接變得非常復(fù)雜。

本文以漓江某星級(jí)游船的岸電系統(tǒng)為例，闡述岸電轉(zhuǎn)換改造的設(shè)計(jì)過(guò)程。

2 船載岸電系統(tǒng)簡(jiǎn)介

漓江某星級(jí)游船的岸電配電系統(tǒng)是通過(guò)岸電箱供電給主配電板，再通過(guò)變壓器和各分電箱對(duì)全船AC 380 V 和AC220 V 設(shè)備進(jìn)行供電。岸電箱設(shè)置在駕控臺(tái)內(nèi)部，具有與發(fā)電機(jī)可靠聯(lián)鎖、相序指示以及欠壓、過(guò)載、短路保護(hù)等功能，并配有100 m 岸電纜，規(guī)格型號(hào)為CEFR 3×16。

該船岸電系統(tǒng)改造前的電氣相關(guān)參數(shù)，如表1 所示。

該船交船后，在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)本船日常?？康拇a頭岸電裝置均為單相AC220 V 系統(tǒng)，與船上的三相AC380 V 岸電箱接口不匹配，岸電無(wú)法直接船上的岸電箱對(duì)船上設(shè)備進(jìn)行供電，需要對(duì)船上的岸電系統(tǒng)進(jìn)行改造。

該船航區(qū)為漓江航道桂林至陽(yáng)朔段，白天載游客游覽，晚上?？吭诖a頭僅使用照明和廚房設(shè)備。因此，考慮到實(shí)用性和減少不必要的修改，船上的岸電僅需對(duì)照明分電箱和廚房設(shè)備分電箱進(jìn)行供電即可。

3 改造設(shè)計(jì)方案

由于原船照明分電箱和廚房設(shè)備分電箱均為三相AC220 V 接線，如果將岸電單相AC220 V 線路與主配電板匯流排相接，則船上三相匯流排只有其中一相負(fù)載能正常使用岸電，其他兩相負(fù)載無(wú)法使用；若將負(fù)載均接至一相，當(dāng)用發(fā)電機(jī)供電時(shí)，三相負(fù)載不平衡度較大，不滿足規(guī)范要求。因此，本次改造增加了一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)箱，將港口岸電的兩線輸入轉(zhuǎn)換為四線輸出，將陸用單相AC220 V 岸電轉(zhuǎn)換為船載三相AC220 V 交流電。為此，需要改造主配電板中的部分線路。

由于系統(tǒng)設(shè)備較多，本文僅對(duì)改造過(guò)程中涉及到的線路進(jìn)行說(shuō)明。圖1 為改造前主配電板簡(jiǎn)要單線圖。如圖1 所示：改造前本船按三相AC380 V 岸電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在船舶長(zhǎng)時(shí)間?？看a頭期間關(guān)閉船上發(fā)電機(jī)，切換為由岸電通過(guò)三相AC380 V 岸電箱輸送電力至主配電板匯流排A 給船舶設(shè)備供電；同時(shí)經(jīng)過(guò)主變壓器LT將三相AC380 V 岸電轉(zhuǎn)換為三相AC220 V，通過(guò)主配電板AC220 V 負(fù)載屏的匯流排B 給照明、廚房設(shè)備和日常生活設(shè)備等供電，以滿足船員使用需求。

表1 漓江某星級(jí)游船原電力系統(tǒng)參數(shù)

圖1 改造前主配電板簡(jiǎn)要單線圖

根據(jù)改造設(shè)計(jì)方案，岸電箱由原來(lái)AC380 V 三相三線制改為AC220 V 單相雙線制；同時(shí)增加一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)箱，并將主配電板AC220 V 負(fù)載屏中的匯流排B分為兩路：匯流排B1 和匯流排B2。其中，匯流排B1改為AC220 V 四線制，向照明分電箱和廚房設(shè)備分電箱供電，因此照明分電箱與廚房設(shè)備分電箱輸入線路也相應(yīng)改成AC220 V 四線制；另一路匯流排B2 仍保持為三線制，相當(dāng)于改造前的匯流排B。改造后的船舶岸電系統(tǒng)，如圖2 所示。本船停泊期間只有照明和廚房設(shè)備這兩個(gè)分電箱中的設(shè)備需要岸電供電，所以岸電箱額定容量改為40 A，并配有100 m 岸電纜，規(guī)格型號(hào)為CEFR 2×6。

該船岸電系統(tǒng)改造后的電氣相關(guān)參數(shù)，如表2 所示。

圖2 改造后主配電板簡(jiǎn)要單線圖

表2 漓江某星級(jí)游船改造后的電力系統(tǒng)參數(shù)

該船當(dāng)由發(fā)電機(jī)供電時(shí)，其供電線路圖如圖3 所示：轉(zhuǎn)換開關(guān)箱內(nèi)的轉(zhuǎn)換開關(guān)SW1 閉合、SW2 斷開，匯流排B2 為AC220 V 三相交流電；匯流排A 三相接入線分別與轉(zhuǎn)換開關(guān)箱的接入端的U、V、W 相連接，輸出端V 相重復(fù)與接入端N 相連接；匯流排B1、照明分電箱、廚房設(shè)備分電箱的線制與轉(zhuǎn)換開關(guān)箱一致；分電箱的四個(gè)電壓輸出端分別依次與匯流排B1 的四個(gè)輸出端連接，其V 相和N 相電壓輸出端點(diǎn)位相同，則UN、UV、VW、WU 均為AC220 V，即得到三相AC220 V 電壓，其中UN 和UV 為同相AC220 V。

圖3 發(fā)電機(jī)供電線路圖

當(dāng)岸電供電時(shí)，其供電線路如圖4 所示：轉(zhuǎn)換開關(guān)箱內(nèi)的轉(zhuǎn)換開關(guān)SW2 閉合、SW1 斷開，匯流排B2上的用電設(shè)備無(wú)法使用岸電。岸電單相220 V 電壓的零線火線分別重復(fù)與轉(zhuǎn)換開關(guān)箱的四個(gè)接入端連接，匯流排B1、照明分電箱、廚房設(shè)備分電箱的線制與轉(zhuǎn)換開關(guān)箱一致，分電箱的四個(gè)電壓輸出端分別依次與匯流排B1 的四個(gè)輸出端連接，U 相、V 相點(diǎn)位相同，N 相、W 相點(diǎn)位相同，則UN、UV、VW、WU 均為AC220 V，即得到三相AC220 V 電壓。

圖4 岸電供電線路圖

4 結(jié)論與展望

本文以漓江某星級(jí)游船岸電系統(tǒng)為例，通過(guò)增加一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)箱以及對(duì)部分線路進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)了將單相AC220 V 岸電轉(zhuǎn)換為三相AC220 V 船用交流電。游船停泊碼頭時(shí)，可通過(guò)連接岸電為照明和廚房設(shè)備供電。

目前有關(guān)部門也開始重視對(duì)岸電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化改造，統(tǒng)一岸電接口標(biāo)準(zhǔn)提高船舶的岸電利用率。交通運(yùn)輸部發(fā)布了《碼頭岸電設(shè)施建設(shè)技術(shù)規(guī)范》，以加快碼頭岸電設(shè)施建設(shè)。

而對(duì)于船載設(shè)備，則由海事局和船級(jí)社通過(guò)檢驗(yàn)法規(guī)和建造規(guī)范對(duì)岸電系統(tǒng)作了明確的標(biāo)準(zhǔn)要求。海事局發(fā)布的《國(guó)內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》2018年修改通報(bào)新增了第11 篇第1 章“船舶岸電系統(tǒng)”；中國(guó)船級(jí)社發(fā)布的《鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范》2019 修改通報(bào)第三篇第3 章第3 節(jié)“接岸電或接其他外來(lái)電源”中，完善了船舶使用岸電的技術(shù)要求，新增對(duì)額定電壓1 kV 及以下交流低壓岸電設(shè)備的技術(shù)要求和額定電壓1 kV 以上但不超過(guò)15 kV 交流高壓岸電設(shè)備的技術(shù)要求。上述法規(guī)和規(guī)范對(duì)岸電系統(tǒng)船載裝置提出了證書要求，對(duì)岸電系統(tǒng)的容量、連接插頭和插座規(guī)格、岸電電纜規(guī)格、岸電箱配置要求、岸電和船電之間的負(fù)載轉(zhuǎn)移方式、短路保護(hù)設(shè)計(jì)等都進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定。這對(duì)于指導(dǎo)船舶岸電系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有重要意義，相信在可預(yù)見的將來(lái)，船舶岸電系統(tǒng)將會(huì)更加可靠、標(biāo)準(zhǔn)，岸電利用率也會(huì)大大提高，顯著減少港口的油氣、噪聲污染。