AMP系统在集装箱船上的应用研究

2013-09-27高艳侠

船舶与海洋工程 2013年3期

袁亮，杨捷，顾璞，高艳侠，潘薇

（沪东中华造船（集团）有限公司，上海 200129）

0 引言

可替换船用电力系统是船只和港口两方面相互协助实施的有效的环保对策，即船只在港口停泊期间，船上的发电机停止工作，由陆上向船内提供AC6.6kV电力。按照CAVOTEC公司的估算[1]，一艘7000TEU的集装箱船每停靠一次港口所产生的氧化硫相当于30000辆轿车的排放量。与船舶停泊时船用发电机通常使用的重油相比，在港船舶若利用岸电电力，则氮氧化合物和颗粒物分别为前者的1/35和1/25。可替换船用电力（AMP）也称为岸基供电或高压岸电（HVSC）。为了满足如今已经生效的EU Directive 20055/33/EC规则——关于强制执行停靠或锚泊在欧盟（EU）港口的船舶只能使用最大含硫量为 0.1%的燃料的规定，可替换船用电力技术也被认为是替代昂贵馏分燃料（船用轻柴油）的高性价比技术。

1 AMP系统的基本原理

利用所在港口当地电网提供的 60Hz 6.6kV岸电，使用船上安装的特制接电箱，通过2根最大载流量为350A的柔性电缆自动连接岸上变压器，便可将岸电传输到船上，使用的插头和插座都是常规型的，但尺寸要加大一些[2]。整个“接通”操作，即船与岸电连接，电源转换到岸基电源，船舶发电机断路器断开，船上柴油发电机停机，船舶完全由岸基电源供电，所需的时间约为40min（见图1）。目前，集装箱船所采用的AMP系统主要有船上全集成固定式和半固定式两种方案[3]。

图1 AMP系统基本原理

2 船上全集成固定安装式AMP系统

在船舶两侧分别安装电缆绞盘和高压受电盘，当船舶靠岸时，直接利用安装在船上的电缆绞盘将高压电缆放下接入岸基的电源插座箱上，完成AMP高压电缆的连接[4]。图2为安装在船舶一侧的高压电缆绞盘。

通常船上全集成固定安装式AMP系统包含的主要设备有：电缆管理系统（高压绞盘等）、岸连接屏、变压器（配置低压供电系统的船舶适用）、岸电接入屏。高压电缆绞盘通常由电力连接头、高压柔性电缆、滑环、光纤设备、马达减压器、电气控制箱、可收回式液压电缆导轨和可连接到船舶连接屏上的高压电缆及相应的连接头等组成。为了便于船舶靠岸时电缆的放出与收回，电缆绞盘一般选择安装在船舯部或艉部的舷侧。图3为高压电缆绞盘的外形图。

图3 高压电缆绞盘

图2 全固定式AMP安装系统

为了能给电缆绞盘提供更好的运行环境和机械防护，在每个绞盘的外部搭建一个带电加热的防护棚（见图4），这样可以避免电缆绞盘长时间暴露在潮湿的露天环境中，还可以对意外的机械碰撞损伤起到一定的防护作用。

图4 带防护棚的高压电缆绞盘

该船AMP系统具体配置方案如图5所示。AMP系统安装总容量为2750kW，额定电流300A，电压6.6kV。

图5 8530TEU实船AMP配置

3 半固定式AMP系统

半固定式AMP系统是将高压受电盘和电缆绞盘作为一个单元置于可移动式集装箱内[5]，见图6，借助港口吊机可以分别供左右舷靠港时使用，因此只需一套高压受电盘和电缆绞盘。而船上全集成固定式系统在船舶左右舷需各安装一套高压受电盘和电缆绞盘，每船共需两套。

8888TEU集装箱船上的半固定集装箱式AMP系统配置方案为：AMP系统安装总容量为6000kW，额定电流656A，电压6.6kV。整个半固定式系统设备分为两部分，分别安装在集装箱内和安装在船上。安装在标准集装箱内的设备主要有：电缆绞盘及控制用配电板；安装在船上的设备则有 6.6kV插座箱（左右舷各一个），安装在船舶舵机舱的6.6kV转换屏，安装在船舶机舱并作为高压配电板一部分的AMP接入屏。具体配置方案见图7。

当船舶停靠在备有高压岸电系统的码头时，将AMP集装箱吊放在船舶艉部，高压柔性电缆由安装在集装箱内的电缆绞盘放出舷外，插入岸上的连接箱上，另一端高压电缆由集装箱的底部电缆孔放下，接入固定安装在船上的6.6kV插座箱内，同时将集装箱内放出的控制用多芯电缆也接入到插座箱上。当所有电缆连接好后，检查确认AMP接入屏上的系统状态：1) 功率≤6MW系统容量；2) 所有电缆已插好；3) 应急停止按钮没有触发；4) 岸基电源开关插入；5) 电缆张力合适；6) 岸基与船舶通讯正常。启动AMP控制系统中自动转换控制按钮，开始执行船舶电站转换到岸基电源供电。通过船舶 PMS功率管理程序，岸基电源与船舶电站自动同步，同步完成后岸电断路器合上，功率管理系统自动转移负荷到岸基电源，负荷转移完成后，船舶电站与岸基电源同步运行约60s后，船舶电站发电机开关断开，船舶发电机停机，船舶负载完全由岸基电源供电，自动转换岸基电源程序完成。

图6 半固定式AMP安装系统

图7 8888TEU AMP系统配置

当船舶离港时，首先需确认AMP接入屏上系统状态：1）功率≤1080kW；2）备用发电机数量。启动AMP控制系统中自动转换到船舶供电按钮。发电机启动命令发出，转换时启动的船舶发电机数量由岸基供电容量自动选择。发电机运行约20s后，额定电压稳定，发电机自动同步开始，船舶发电机真空断路器（VCB）合上，发电机与岸基供电同步运行，负载自动转换到发电机，当剩余负载≤1080kW，岸基电源真空断路器 VCB开关断开命令发出，岸基电源断路器断开后，船舶负载完全由船舶发电机供电，自动转换船舶电源程序至此完成。如自动转换功能发生故障，AMP系统还可以通过手动操作来完成上述船舶到达与离开时的电源转换。