神华46 000 t散货船船载高压岸电系统简述

陈 彦

(中海工业(江苏)有限公司，江苏 扬州 225211)

0 引 言

随着全球“低碳环保，绿色水运”概念的逐步推行，船舶靠港时船载高压岸电系统(High-voltage Shore Connection System,HVSC)的使用初步得到了航运界的认可和推行。靠港船舶在接用高压岸电后，可以在靠港期间关闭发电机，节省燃料费用，减少排放和噪音，船员生活质量也得到大大提高；使用高压岸电系统，还能大大增强港口的竞争力，港口因提供输出电力还能够产生新的服务收益；靠港船舶使用高压岸电，减少了二氧化碳排放，优化了港口城市环境质量，造福人类。

为神华中海航运公司建造的46 000 t系列散货船是适用于我国近海航区的散装货物船，入中国船级社。应神华中海航运公司的要求在原设计上首次加装该高压岸电系统，并向中国船级社申请AMPS入级符号。

此前高压岸电的实际使用在我国基本上还处于空白阶段，国际、国内的标准还没有成熟，经过与船东、设备提供商及相关港口人员的讨论协商，确定配置AC6KV 50HZ的高压岸电系统。

对该系列46 000 t散货船上安装的高压岸电系统及各组成部分做简单的介绍和描述。

1 HVSC的组成

经过与船东的几轮协商并考虑神华公司相关货运码头的岸基高压岸电设备的配套要求，决定采用船舶左舷受电的模式，岸上电制为AC6KV 50HZ，满足国家电网标准。该HVSC的设备组成为：高压电缆卷车(带标准快速插头)、高压进出线控制柜(带高压真空开关)、高压变压器(AC6KV/AC400V)、岸电控制屏(AC400V组合在主配电板中)，设备配置简易示意图见图1。

图1 船载高压岸电系统组成

1.1 高压电缆卷车

该电缆卷车装置由电缆卷筒、导览架、电缆排线器、岸电连接电缆、高压插头、无线通讯箱、应急停止箱、卷车控制箱组成。

装置卷筒上的岸电连接电缆为60 m的特制电缆，电缆中包含了高压动力电缆、多芯控制电缆及光纤通讯电缆，电缆末端带有快速标准插头，能与神华公司货运码头岸基设备插座配套使用。同时该绞车还具有自动控制电缆拉力恒定的功能，可确保随着船舶的摇摆、升降自动进行伸缩并保持拉力恒定。控制系统具有通讯接口,能通过岸电连接线中的光纤及控制线与岸基控制系统连接通讯、上传状态信号，达到设定拉力、电缆异常报警及保护等功能。

电缆卷车为滑环式电缆卷车，能收放船岸连接电缆。电缆卷车的磁滞联轴器和定时预紧设置能够维持最佳电缆长度，避免超过拉紧限制和松弛的电缆，保持恒张力；电缆管理系统能够检测电缆卷筒上的剩余电缆，当剩余电缆达到警报值时发出预警，当剩余电缆达到极限值时发出指令切断高压，预防潮汐过低或飓风破坏。

装置还安装了等电位连接监测装置，当中性接地被破坏时，能够自动切断高压。

装置配备的无线通讯箱与岸基控制屏存在TCP/IP通讯连接，用于船岸数据的交换和控制、报警等。

卷车室外安装，安装于船舶左舷主甲板上，防护等级为IP56，电机带空间加热器，电缆卷车设遥控按钮盒，安装于卷车旁，便于就地手动操作。

应急停止箱与岸基设备相连，用于紧急情况下应急切断岸基供电电源。

1.2 高压进出线控制柜

该控制柜为室内全封闭落地式金属柜，板后维修，内有真空断路器。安装于主甲板高压岸电室内。

该控制柜具有欠压、过压、缺相、过流、过温、接地、电缆保护、通讯故障、断电保护、变压器保护等系统保护功能。

根据IEC-ISO-IEEE 80005-1章节4.9的要求在此控制柜中提供1个单独的应急停止按钮，与岸基设备相连，用于应急切断岸基供电电源。

控制柜可提供远程开停、跳闸、报警等控制信号，具有同步检测装置，可检测岸侧、船侧电网的电压、相序、频率及三相平衡度等参数。

1.3 高压变压器

在主甲板变压器室设1250KVA AC6000V/AC400V 50HZ干式变压器1台。变压器柜由变压器单元、保护单元、冷却单元组成，既是高压岸电电源系统的终端设备，也是船舶使用岸电的电源设备。

柜体面板上装有温控仪，能够对变压器的温度进行实时监控、显示、报警，也用于控制变压器冷却风机的启停，同时送出信号到岸电管理系统。

柜体上装有保护单元，防止设备使用过程中人为的误操作。

柜体上装有紧急停止按钮，与岸基设备相连，用于应急切断岸基供电电源。

1.4 岸电控制屏

该岸电控制屏为岸电接入船舶的接入屏，是使用岸电时的核心控制设备，该控制屏组合在机舱集控室的主配电板内，主体结构与主配电板一致，额定电压为400 V，由低压主断路器、控制单元、通讯单元等组成。

控制屏对船载岸电设备和岸基设备进行实时监控，对异常情况进行报警和保护。具有过流、欠压、过压、频率异常、岸电电源异常等报警和保护功能。

采用光纤和无线双通讯进行保障，与码头岸电系统构成网络回路，闭环调节电源供电参数，船、岸电网的状态、参数、报警等信息均通过网络进行互相交换。

控制屏设有人、机对话界面，船、岸电网的状态、参数、报警等信息均在此集中显示，对供电状况进行实时记录和永久保存。

控制柜上装有紧急停止按钮，与岸基设备相连，用于应急切断岸基供电电源。

2 与船上主配电板的接口连接

由于该系统为自动控制，主配电板应能向岸电系统提供正确的发电机工作数据，当岸电系统送出相应的指令给主配电板时，主配电板上的相应设备应能及时准确的完成动作，控制柜与主配电板的应具有以下接口连接：

(1) 电流信号5VA：CT:1500/5(R相，T相)×3(MSB supply)；

(2) 电压信号：(AC400V)×3；(MSB supply)；

(3) 发电机ACB合闸信号 ×3；(MSB supply)；

(4) PMS系统手动模式信号×1；(MSBsupply)；

(5) AMP系统低压进线屏ACB合闸信号×1；(AMP maker supply)；

(6) 发电机ACB合闸指令信号，保持至少2S×3；(AMP maker supply)；

(7) 发电机ACB分闸指令超前信号，保持至少1S×3；(AMP maker supply)；

(8) 发电机ACB分闸指令滞后信号，保持至少2S×3；(AMP maker supply)；

(9) 发电机调速的升速指令信号×3(AMP maker supply)；

(10) 发电机调速的降速指令信号×3；(AMP maker supply)；

(11) AMP系统低压进线屏ACB异常分闸信号× 1；(AMP maker supply)；

(12) 发电机调压的升压指令信号×3(AMP maker supply)；

(13) 发电机调压的降压指令信号×3(AMP maker supply)；

以上接口均在配电板内采用硬线连接。

3 船岸通讯

根据IEC-ISO-IEEE 80005-1要求，船载岸电与港口岸基系统数据通讯光缆采用多模光缆，无线通讯方式作为冗余。光纤通讯及无线通讯协议均采用TCP/IP，通讯内容包括：

(1) 港口岸基系统向船载系统输出信号：断路器位置、高压准备就绪、相电压、线电流、报警信号、电量计数；

(2) 船载系统向港口岸基系统输出信号：AC400V母线电压X3、进线开关电流X3、高压起动请求、岸基高压开关分/合指令、进线开关位置、接地开关位置、紧急停止信号、船名及身份识别。

4 相关试验及结果

该系列船高压岸电系统在完成安装后由于码头不具备相关试验条件，只简单地做了通电试验及与1台发电机的并联转移负载试验。试验情况达到预期效果。

船舶在神华集团的黄骅港码头完成了其他试验工作。

1) 试验前港口岸基电源设备的检查，确保港口岸基设备容量、质量及安全性都能满足要求。

2) 电缆卷车的电缆管理试验，确认电缆卷车能够维持最佳电缆长度，避免电缆过紧或过松，保持恒张力。

3) 使用电缆卷车的遥控按钮施放电缆卷车上的高压电缆，将高压插头接至岸基码头上高压插座箱连接岸电。

4) 2种方式切换到高压岸电使用。一种为停止船上主发电机不带电切换到使用岸电；另一种为保持船上有一台发电机组供电，实行岸电并入并将负载转移到岸电后自动切断发电机组。

5) 2种方式撤销高压岸电系统。一种为无发电机供电直接撤销高压岸电的供电；另一种为启动船上1台主发电机组并入电网并将负载转移到主发电机组后自动撤销高压岸电。

试验完成情况良好，实验结果满足设计要求。

5 结 语

简单介绍了神华46 000 t散货船上安装的HVSC的组成及功能，简述了各组成部分的具体配置及相关要素。目前该系列船已经交付船东使用，为我国部分港口试行高压岸电系统从而改善港口空气质量，做出有益的尝试。

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