常冀凡

(鎮(zhèn)江市節(jié)能監(jiān)察中心，江蘇 鎮(zhèn)江 212008)

0 引言

我國(guó)頒布的《大氣污染防治法》第六十三條規(guī)定：新建碼頭應(yīng)當(dāng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建設(shè)岸基供電設(shè)施；已建成的碼頭應(yīng)當(dāng)逐步實(shí)施岸基供電設(shè)施改造。船舶靠港后應(yīng)當(dāng)優(yōu)先使用岸電。

船舶靠港期間使用岸電，與使用燃油發(fā)電相比，可大幅減少船舶靠港期間的硫化物、氮氧化物、顆粒物等污染物排放。因此，推廣靠港船舶使用岸電是建設(shè)綠色港航、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的一項(xiàng)重要措施。

近年來(lái)，我國(guó)有關(guān)部門(mén)相繼發(fā)布了一系列關(guān)于船舶靠港使用岸電的文件，強(qiáng)調(diào)環(huán)境保護(hù)，大力推進(jìn)船舶靠港期間使用岸電。交通運(yùn)輸部印發(fā)的《船舶與港口污染防治專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)實(shí)施方案(2015—2020年)》，明確了船舶與港口污染防治專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)工作目標(biāo)。為推進(jìn)靠港船舶使用岸電，交通運(yùn)輸部還對(duì)靠港船舶使用岸電(2016—2018年度項(xiàng)目)進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)。在全國(guó)第一批獲得獎(jiǎng)勵(lì)資金的57個(gè)單位中，鎮(zhèn)江市有2家企業(yè)獲得獎(jiǎng)勵(lì)。2019年12月，交通運(yùn)輸部以第45號(hào)令發(fā)布《港口和船舶岸電管理辦法》，要求碼頭工程項(xiàng)目單位應(yīng)當(dāng)按照法律法規(guī)和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)新建、改建、擴(kuò)建碼頭工程(油氣化工碼頭除外)同步設(shè)計(jì)、建設(shè)岸電設(shè)施；在船舶大氣污染排放控制區(qū)靠泊的中國(guó)籍船舶，需要滿足大氣污染排放要求加裝船舶受電設(shè)施，相應(yīng)水路運(yùn)輸經(jīng)營(yíng)者應(yīng)當(dāng)制定船舶受電設(shè)施安裝計(jì)劃并組織實(shí)施。

經(jīng)對(duì)多座港口碼頭與鎮(zhèn)江市獲得岸電獎(jiǎng)勵(lì)的單位進(jìn)行調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，所訪港口碼頭都已不同程度地安裝或改造了岸電供電設(shè)施，大多數(shù)船舶備有岸電受電裝置。鎮(zhèn)江市2家獲得交通運(yùn)輸部岸電獎(jiǎng)勵(lì)的企業(yè)，由于岸基接電箱和船載岸電箱不存在接口不兼容的問(wèn)題，岸電使用率都很高。但是，目前港口岸電實(shí)際發(fā)展并不理想，存在接口不一、使用麻煩、安全性差等問(wèn)題。為此，本文按照國(guó)內(nèi)外有關(guān)岸電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)所提出岸電的連接方式，研究低壓岸電系統(tǒng)接口的分類(lèi)及其應(yīng)用范圍。

1 岸電接口兼容的必要性

船舶岸電系統(tǒng)包括岸基供電設(shè)施(接電箱)、船載受電裝置(岸電箱)、連接岸電的柔性電纜和接插件，岸電接口的兼容性主要體現(xiàn)在接插件上。若接電箱和岸電箱的接口不一致，則無(wú)法連接岸電。

國(guó)家海事局發(fā)布的《船舶與海上設(shè)施法定檢驗(yàn)規(guī)則》把船舶分為國(guó)際航行海船、國(guó)內(nèi)航行海船及內(nèi)河船舶。而不同類(lèi)型的船舶有其專(zhuān)用靠泊的港口，對(duì)岸電系統(tǒng)的需求量和技術(shù)要求也不完全相同。目前，岸電接口兼容主要存在以下情況：

(1)如果不同地區(qū)的港口碼頭供電設(shè)施采用不同標(biāo)準(zhǔn)的接口，將不利于船舶靠港期間連接岸電。

(2)要求不同類(lèi)型的港口碼頭岸電供電設(shè)施采用統(tǒng)一的接口，又不符合客觀需要。

(3) 船載岸電箱的接口多樣化，則岸基接電箱很難滿足各種接口連接。

(4)在同一座港口碼頭的接電箱配置多種接口，會(huì)降低岸基供電設(shè)施的利用率。

上述現(xiàn)象都會(huì)影響岸電系統(tǒng)的兼容性，阻礙船舶靠港期間使用岸電，甚至?xí)斐砂峨娰Y源的浪費(fèi)。

船舶岸電系統(tǒng)接口的兼容性是推進(jìn)靠港船舶使用岸電的基本條件。除了油氣化工等港口碼頭對(duì)岸電設(shè)施有專(zhuān)門(mén)要求外，國(guó)際港口、國(guó)內(nèi)海船港口、內(nèi)河船舶港口碼頭的接電箱，應(yīng)和停靠船舶的岸電箱接口兼容，避免接口類(lèi)型多樣化和接口技術(shù)復(fù)雜化，切實(shí)做到船舶連接岸電時(shí)安全可靠和方便使用。

2 岸電連接方式與容量

國(guó)內(nèi)有關(guān)岸電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范提出的岸電連接方式與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌，且都要求岸電系統(tǒng)的接插件不能帶電插拔。

IEC 60309-5:2017提出的岸電連接方式見(jiàn)圖1。圖中，岸基供電輸出端的插頭插座(A)和船載受電端的船用耦合器(D)統(tǒng)稱(chēng)為附件。

A—(岸)插頭插座；B—(岸)插座；C—(岸)插頭；

低壓岸電系統(tǒng)的電壓等級(jí)為:三相400、440、690 V；單相230 V，50/60 Hz。國(guó)際海船和國(guó)內(nèi)海船對(duì)低壓岸電的容量需求通常為250～1 000 kVA，折合成電流約為350～1 450 A，屬于低壓大容量岸電系統(tǒng);內(nèi)河小型船舶對(duì)岸電的容量需求一般小于80 kVA，折合成電流為125 A及以下，屬于低壓小容量岸電系統(tǒng)。

3 低壓岸電連接系統(tǒng)的接口

按船舶對(duì)岸電容量的需求，岸電系統(tǒng)的接口可分為2類(lèi)：一類(lèi)是低壓大容量岸電接口，適用于國(guó)際和國(guó)內(nèi)航行的海船(統(tǒng)稱(chēng)為大型船舶)及其靠泊的國(guó)際和國(guó)內(nèi)港口；另一類(lèi)是低壓小容量岸電接口，適用于內(nèi)河航行的船舶及其靠泊的內(nèi)河港口。

3.1 大容量岸電接口

IEC/IEEE/CDV 80005-3：2016《港口公用連接設(shè)施—第3部分：低壓岸電連接(LVSC)系統(tǒng)—一般要求》給出了常規(guī)船舶岸電系統(tǒng)的接插件標(biāo)準(zhǔn)布置圖(見(jiàn)圖2)，并規(guī)定應(yīng)適用于預(yù)期的最大短路故障電流為：插頭、插座、連接器和入口的額定值應(yīng)至少為16 kA均方根值，持續(xù)1 s，峰值為40 kA。

1—插頭/船舶入口面；2—插座/船舶連接器面；E—接地；P1—控制1；P2—控制2；P3—控制3；P4—控制4；L1—L1相1-A-R；L2—L2相 2-B-S ； L3—L3相 3-C-T。

國(guó)家電網(wǎng)公司為規(guī)范港口岸電設(shè)施的建設(shè)，發(fā)布了Q/GDW 11468.2—2016《港口岸電設(shè)備技術(shù)規(guī)范 第2部分：低壓大容量電源》、Q/GDW 11468.3—2016《港口岸電設(shè)備技術(shù)規(guī)范 第3部分：低壓小容量電源》、Q/GDW 11468.4—2016《港口岸電設(shè)備技術(shù)規(guī)范 第4部分：船岸連接和接口設(shè)備》，將低壓大容量電源接插件額定值中的最大電壓和電流值規(guī)定為:500 V/250 A、1 100 V/420 A，要求岸基接電箱接插件的電氣參數(shù)和功能，應(yīng)符合IEC/PAS 80005-3—2014中電氣參數(shù)及功能要求，其控制觸頭、接地觸頭和相極觸頭的布置方式參照IEC/PAS 80005-3—2014的規(guī)定。

交通運(yùn)輸部為規(guī)范岸電設(shè)施系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提高我國(guó)碼頭岸電設(shè)施建設(shè)質(zhì)量，發(fā)布了JTS 155—2019《碼頭岸電設(shè)施建設(shè)技術(shù)規(guī)范》，規(guī)定低壓岸電供電設(shè)施的接插件的額定值為:230 V/(63、125 A)，400 V/(63、125、250 A)，450 V/(63、125、250 A);中國(guó)船級(jí)社發(fā)布的《鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范(2018)》及2020修改通報(bào)，把低壓岸電受電裝置的接插件額定值規(guī)定為:400 V/(63、125、250 A)。

IEC 60309-5:2017《工業(yè)用插頭、插座和耦合器 第5部分：船舶低壓岸電系統(tǒng)(LVSC)用插座、插頭與船用連接器和船用輸入口的尺寸兼容性和互換性要求》在前言中說(shuō)明：“60309的本部分所述單一類(lèi)型的插頭、插座—船用連接器和船用輸入口(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“附件”)，專(zhuān)門(mén)適用于將船舶連接到IEC/IEEE 80005-3標(biāo)準(zhǔn)所述的岸上低壓岸電供電系統(tǒng)”，并說(shuō)明“IEC 60309的本部分適用于帶有接地觸點(diǎn)和4個(gè)控制觸點(diǎn)的三相附件”；IEC 60309-5：2017在第5章“標(biāo)準(zhǔn)額定值”規(guī)定:附件的“最大交流工作電壓為690 V、50/60 Hz,最大額定電流為350 A”;還規(guī)定“插頭、插座、船用連接器和船用輸入口的預(yù)期短路電流額定值最小為16 kA(有效值)1 s，額定峰值耐受電流最大為40 kA”。

IEC 60309-5—2017標(biāo)準(zhǔn)給出的標(biāo)準(zhǔn)額定值為690 V、350 A的插座/插頭標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)圖與船用連接器/船用輸入口標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)圖，其主觸點(diǎn)和控制觸點(diǎn)均為L(zhǎng)1+L2+L3+E+P1+P2+P3+P4，與IEC/PAS 80005-3：2014標(biāo)準(zhǔn)及IEC/IEEE CDV 80005-3：2016標(biāo)準(zhǔn)完全一致。CCS最新發(fā)布的船舶建造規(guī)范修改通報(bào)，明確要求船載低壓岸電箱的輸入口接插件應(yīng)符合公認(rèn)的IEC 60309-5:2017標(biāo)準(zhǔn)或其他等效的標(biāo)準(zhǔn)。這便是全世界統(tǒng)一岸電接口的基礎(chǔ)，是允許國(guó)際航行船舶在不同泊位和低壓岸電系統(tǒng)能夠連接到的保證。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)低壓岸電系統(tǒng)的技術(shù)要求，以及IEC 60309-5:2017標(biāo)準(zhǔn)給出的附件標(biāo)準(zhǔn)額定值(690 V、50/60 Hz、350 A)，適用于大容量船舶低壓岸電系統(tǒng)，即Q/GDW 11468.2—2016規(guī)范所述港口岸電設(shè)備中的低壓大容量電源向大型船舶供電。

IEC/IEEE CDV 80005-3：2016標(biāo)準(zhǔn)指出：不采用本標(biāo)準(zhǔn)的船舶可能會(huì)發(fā)現(xiàn)無(wú)法連接到符合要求的岸電供應(yīng)設(shè)施。因此，國(guó)際港口和大容量低壓接電箱配置的插頭插座，以及國(guó)際航行船舶和大型船舶岸電箱配置的船舶耦合器，應(yīng)統(tǒng)一執(zhí)行IEC 60309-5:2017標(biāo)準(zhǔn)，采用AC690 V、50/60 Hz、350 A單一類(lèi)型的附件，以確保低壓大容量岸電接口的兼容性，且通過(guò)4個(gè)控制觸頭實(shí)現(xiàn)安全回路的技術(shù)要求：350 A及以下采用單回路供電，350 A以上可用多回路并聯(lián)供電，使岸基供電設(shè)施利用率最大化。

低壓大容量岸電接口采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的附件，既滿足國(guó)際海船靠泊我國(guó)港口時(shí)接用岸電，也確保我國(guó)海船在境外港口靠泊時(shí)方便地接用岸電。

3.2 小容量岸電接口

Q/GDW 11468.3—2016規(guī)范第5.2條規(guī)定：小容量岸電電源的供電模式為交流單相或交流三相，額定電壓?jiǎn)蜗酁?20 V、三相為380 V；Q/GDW 11468.4—2016第6.4條規(guī)定：小容量岸電接插件最大電流值為125 A，同時(shí)給出了小容量岸電接插件觸頭布置方式，明確三相小容量岸電接插件應(yīng)包含5對(duì)觸頭，觸頭布置方式見(jiàn)圖3。該規(guī)范附錄A在“岸電供電模式”中規(guī)定：低壓小容量岸電系統(tǒng)供電模式指港口岸基供電系統(tǒng)輸出電壓為220 V或380 V，供接電船舶使用。

小型船舶僅在內(nèi)河航行，?？?jī)?nèi)河港口碼頭時(shí)對(duì)岸電需求量較小，基本上屬于小容量岸電供電模式的范圍，岸電設(shè)施的接插件完全可采用圖3的觸點(diǎn)布置方式。如果岸電接口也采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的岸電附件，則成本較高，安全回路復(fù)雜。

L1—第1相，1-A-R；L2—第2相，2-B-S；L3—第3相，3-CT；E—地線；N—中線。

我國(guó)船舶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CB/T 3897—2011《船用16A～125A插頭插座和連接器》中的觸點(diǎn)布置與Q/GDW 11468標(biāo)準(zhǔn)給出的小容量岸電插頭和插座觸頭布置方式相一致。

CB/T 3897—2011標(biāo)準(zhǔn)的插頭插座和連接器額定電流有4種規(guī)格：16、32、63、125 A，額定電壓為220、380 V。為確保兼容性和提高岸電供電設(shè)施的利用率，單相岸電接口的附件可選用該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的觸頭2P+地、電流16 A和32 A；三相岸電接口附件可選用該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的觸頭3P+N+地、電流63 A和125 A。

我國(guó)船電行業(yè)按CB/T 3897—2011標(biāo)準(zhǔn)自主開(kāi)發(fā)的附件性能優(yōu)良，具備插頭插座的聯(lián)鎖裝置及插頭和連接器插頭的保持裝置。該裝置能防止插頭的插銷(xiāo)與插座或連接器正常插合之前帶電，同時(shí)防止插頭在其插銷(xiāo)帶電時(shí)被拔出，以及能在插頭或連接器正常插合時(shí)具有插頭或連接器保持正常位置并防止其被意外拔出的功能。內(nèi)河船舶的小容量岸電箱及其靠泊港口的小容量接電箱統(tǒng)一采用CB/T 3897—2011標(biāo)準(zhǔn)的插頭插座和連接器，不僅具有兼容性，且安全要求也完全符合CCS規(guī)范有關(guān)岸電連接系統(tǒng)的規(guī)定；單相岸電連接只需要常規(guī)的3芯柔性電纜，三相岸電連接只需要常規(guī)的5芯柔性電纜，無(wú)需配置除主芯線外還需具有4根控制線的專(zhuān)用電纜才能構(gòu)成安全回路，從而使岸電連接系統(tǒng)的投入成本大幅減少、故障率降低，對(duì)岸基低壓小容量接電箱和船載低壓小容量岸電箱的制造、改裝都比較簡(jiǎn)便，有利于形成接口標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)品系列化，對(duì)推進(jìn)面廣量大的內(nèi)河船舶靠泊港口碼頭期間使用岸電具有現(xiàn)實(shí)意義。

4 通訊接口

IEC/IEEE CDV 80005-3:2016提出：船舶和岸電設(shè)施負(fù)責(zé)人之間應(yīng)提供獨(dú)立的語(yǔ)音通信方式(如雙向無(wú)線電)。

一般來(lái)說(shuō)，船舶靠泊港口碼頭時(shí)，與岸電接電箱的距離都較近，船、岸兩側(cè)操作人員都能相互看見(jiàn)，且當(dāng)前雙向無(wú)線通話設(shè)備(手機(jī)、對(duì)講機(jī)等)已很普及，在進(jìn)行岸電連接操作時(shí)，可以用其進(jìn)行語(yǔ)音通信，操作簡(jiǎn)單，溝通方便，無(wú)需在接插件內(nèi)增加有線通訊接口。

5 結(jié)語(yǔ)

在技術(shù)層面推進(jìn)靠港船舶使用岸電，必須避免岸基供電設(shè)施和船載受電裝置的接口缺乏兼容性。國(guó)際航行船舶和其停泊港口的低壓岸電連接系統(tǒng)必須符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的要求。大型船舶的岸電箱和其?？扛劭诖a頭的接電箱，宜統(tǒng)一采用IEC 60309-5：2017標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)額定值為三相690 V、350 A的附件，以提高岸基供電設(shè)施的利用率，同時(shí)便于250 kVA(或350 A)及以上低壓岸電連接系統(tǒng)采用多回路并聯(lián)饋電;內(nèi)河航行的小型船舶岸電箱和其?？扛劭诖a頭的接電箱，宜統(tǒng)一采用我國(guó)船電行業(yè)按CB/T 3897—2011標(biāo)準(zhǔn)自主開(kāi)發(fā)的附件，以克服船舶岸電系統(tǒng)的技術(shù)復(fù)雜、使用麻煩、故障率高、投入費(fèi)用多等負(fù)面因素。