港口供电系统的主要特点

武猛 林博

摘 要：港口供电系统不同于其他一般区域供电系统，其系统构成更加复杂，设备投入更大，系统设计难度比较大，因此应该结合港口供电需求以及区域供电基本情况，实现港口供电系统的优化设计。文章积极从这个角度出发，首先探究了港口供电系统的基本概念，指出港口供电系统的不同之处，对于供电系统的组成进行了详细探究，在此基础上，积极去分析港口用电设备的特点，变配电站和供配电对应的要求，以实现对于港口供电系统特点的全面解析。

关键词：港口；供电系统；特点分析

港口供电系统，是港口电能输送的核心，是保证港口各项业务正常运行的能源基础。如果港口供电系统设计不合理，常常出现供电故障，势必会给与港口的效能发挥造成不利影响。因此，积极探究港口供电系统的主要特点，使得港口供电系统设计更加符合实际需求，显得尤为必要。

1 港口供电系统的概况

一般情况下，电力供电系统主要由发电厂，电力网变电站和用户三个要素构成的系统。但是由于港口自身的独特性，使得其供电系统有所不同。港口占地面积大，用电负荷比较分散；对于供电可靠性要求高。因此，港口供电系统都是从区域电力网实现电能输送，再通过降低电压手段，实现电力向各个电场所的输送。面对分散的用电负荷，常常会使用到220-380V低压设备，其容量也不是很大。对于部分大型港口作业区域来讲，会在地区电力网上实现110kV或者35kV高压电能的获取，采取手段将其降低到3-10kV，实现从高压配电线路向变电所输送之后，再次降压为380V配电电压，才可以投入使用。为了达到上述的目的，往往会设置两台变压器。对于中型港口或者作业区来讲，电网供电为6-10kV，一般是从港口中学配电所向前沿变电所输送，通过降压设备是否再给与各个用电设备。综上所述，港口供电系统一般主要由：地区电力网，降压变电站，港区配电线路，前沿变电所，低压配电系统几个部分构成。至于港口用电负荷等级，根据实际情况的不同，可以将其划分为A级或者B级别，划分与港口的规模，港口的性质，区域的电力供应情况有着很大的关联。

2 港口供电系统的主要特点

港口供电系统不同于其他一般供电系统，主要表现在：其一，港口用电设备；其二，港口变配电站与供配电线路。简单来讲，积极探究上述两个方面的特点，就可以实现对港口供电系统主要特点的概括。

2.1 港口用电设备的主要特点

港口用电设备的主要特点可以归纳总结为以下几个方面的内容：

（1）各种使用量比较多的吊车，起重运输机械设备

基于拖动动作的运转时间，停转时间，空转时间相互交替，可以被界定为反复使用，短时间工作制的用电设备类型。这些设备的特点在于负荷处于不断变化的状态，是供电系统负荷中不稳定的部分。为此，就需要选择对应的电动机，该电动机的暂载率一般有25%，40%，60%和100%，并且其从供电系统获取的电能需用系数比较低，处于低负载状态下，功率因数处于较低状态，也是很正常的。

（2）港口中连续使用的用电设备

港口运行过程中，部分用电设备处于连续使用的状态，一般牵涉到的用电设备主要有：皮带运输机，油码头输油泵，粮食码头吸粮机等。上述用电设备的特点在于：负荷处于比较稳定的状态，三相处于对称状态，在启动的时候会出现负荷的波动情况，功率因数处于稳定状态，一般都在0.8左右徘徊。

（3）港口使用率高的电瓶车和柴油机吊车

在港口运行的过程中，我们会发现有很多电瓶车以及需要电瓶去启动的柴油机吊车，这些设备的特点在于：需要经常性的充电，并且其充电装置属于连续运行的状态，一旦变流环节出现增加的情况，功率因数就会出现降低。

（4）港口照明设备

港口使用的照明设备多数都是固定状态的，一般会使用的照明灯有：高压钠灯，白炽灯，荧光灯，水银灯等。上述各种照明设备虽然有着很多的不同，比如功率因数，但是总体上来讲属于稳定负荷。需要注意的是港口夜间作业照明功率比较大，并且都是集中供电的状态，此时很容易出现用电负荷的高峰。

（5）大型专业化码头用电设备

对于大型专业化码头来讲，其用电设备单机容量比较大，很多时候都处于100kV、100kW以上，因此为了实现电能资源的节约，保证工作效率的提升，使得其符合工作要求，往往会采用高压供电的方式，这就要求此类型大型设备要具备变配电设施，并且符合高压供电的基本要求。

2.2 港口变配电站与供配电线路的特点

（1）变配电站的主接线

首先我们需要明确什么是一次设备，什么是一次接线，以及其特点。所谓一次设备，是指在变配电中与电气设备直接相连的电气设备，比如开关等，这些就是一次设备。而这些设备之间组成的接线，就是变配电所的一次接线。显然无论是一次设备，还是一次接线，都能够保证安全性和可靠性，这是变配电运行正常的关键所在。其次，总降压变电站主接线方式，一般会受到港口性质，港口规模和当地电网现状等因素的影响。比如一般小型港口，会以一台变压器的总降压变电站的一次接线的方式来进行。其优势在于：操作简单，费用比较低，但是一旦出现故障，就会出现停电的问题。其三，大型港口与重点口岸的供电可靠性保证措施。对于总降压变电站来讲，以两回电源线路送电的方式，实现两台变压器桥式主接线的配置，一般分为内桥式和外桥式，前者用于线路较长，故障检修机会多，变压器不需要常常退出工作的总降压变电站中；后者多适用于供电线路较短，变压器切除比较频繁的总降压变电站中。其四，对于符合变化比较大的港口，为了保证运行的可靠性和稳定性，常常会在低负荷的时候使用一台变压器，在高负荷的时候使用两台，这样两台变压器的模式可以保证比较好的可靠性，还可以使得交互效果达到最佳。其五，对于中小型港口作业区域来讲，如果其电力系统高压线路供电范围为：6-10kV，此时设置中心配电所的同时，以同级别电压分配到前端口前沿便是俺说，此时会设置两条高压电源进线，以高压隔离开关分段的单母线制，实现供电可靠性和灵活性的提升。

（2）变配电站的主要电气设备

变配电站的主要电气设备主要牵涉到以下几个方面：其一，110kV（35kV）开关设备，考虑到港口自然环境的特殊性，一般会选择高压设备，以金属全闭合型组合电气或者开关柜为主，比如六氟化硫组合电气，其安装空间比较小，分段容量处于较大的状态，是比较安全的操作模式。当前使用比较多的35kV开关设备，绝缘性好，性能可靠，运行操作方便，体积比较小，是比较理想的开关设备；其二，10kV（6kV）开关柜，大致来讲港口采用的开关柜主要分为：金属封闭式开关柜；分手车式和固定式三种。金属封闭式开关柜，维修比较便捷，互换性比较好，有着供电可靠的特点，但是其价格比较高，一般会被使用到总降压变电站或者中学配电所中；固定式的价格比较低，往往会使用到操作不多的码头前沿变电所。其三，低压配电屏，一般主要可以分为两种类型：抽屉式；固定式。在用电设备比较集中，操作比较频繁，出线回路多的大型变电所，都会选择手车式，这样的模式不仅仅可以保证供电的可靠性，还便于操作和控制。如果用电设备比较少，操作不多，回路少的中小型变电所，往往会选择以固定式的方式来进行，是比较经济的选择方案。其四，变压器，当前港口使用的变压器比较多，不同情况下，其选择的变比是不同的。比如对于总降压变电站来讲，往往是110kV（35kV）/10kV（6kV），采用的是三相双绕组，油侵式有载自动调压铜芯低耗损变压器，这种变压器的优势在于保证电压的稳定性和节能型，多使用变压器室内。对于前沿变压器来讲，其数值为10kV（6kV）变压器，一般选择的是三相油侵式铜线低耗变压器。在条件允许的情况下，会使用户内全封闭型，这不仅仅可以实现维护成本的降低，还可以保持较为理想的运行环境。其五，港口供电系统自动化控制设备，一般涉及到以计算机为主的数据采集和实时监控，主要分为以下几个部分：数据信息采集系统；数据信息处理系统；数据信息传输系统；人机联系系统；监控对象系统。

2.3 供配电线路的特点

港口供配电线路中，从地区电网引入的电源线路一般都是架空线路。对于港口内配电线路，主要涉及到高压线路和低压线路，一般选择的都是电缆。至于敷设方式，会因为泊位的不同，设备的不同，而表现出很大的差异性。一般主要涉及到沿电缆沟进行敷设，沿电缆桥架，机械走廊道进行敷设，沿着保护管进行敷设等。当然在实际敷设的过程中，还需要充分考虑港口作业和环境特点。

3 港口电力系统设计策略

对于港口电力系统的特点进行探究，就是为了能够更好的实现港口电力系统设计方案的确定。具体来讲，在确定港口电力系统设计方案的时候，主要需要做好以下几个方面的工作：

3.1 初步设计阶段

初步的设计任务书要求首先需要做好的是负荷的统计计算，对于港口企业的用电容量进行计算，确定企业供电原则性方案的同时同事，明确主要供电设备，找到供电设备的属性材料，做出清单，在此基础上实现工程概算，并且将其上交到上级主管部门，一般上交的材料主要由设计说明书和工程概算。

3.2 施工设计阶段

在初级设计方案资料交给上级主管部门之后，积极按照施工要求对于技术设计进行再次核查，关键在于实现对于施工图的绘制，不仅仅需要依照初步设计的原则性方案，还需要对于技术经济性进行思考，对于必要的地方进行核算和修改，并且形成施工设计方案。一般主要涉及到施工说明书，各项工程的平，设备安装图，标准件的安装图等。

3.3 逻辑方案建立阶段

港口供电系统逻辑方案的建立阶段需要注意的内容比较多，具体来讲主要可以归结为以下几个方面：其一，港口供电系统的维护装置。一般主要涉及到熔断器保护，自动开关保护，继电保护和监控系统。对于熔断器保护来讲，其装置设置简单，是港口供电系统中普遍使用的，断流能力不大，选择性比较差，出现熔溶断后就需要进行更换，更换难度比较大，如不及时进行更换，就会对于供电造成影响，因此不能使用到供电可靠性较高的地方；自动开关保护，主要使用在供电可靠性要求高，操作灵活的低压供电系统中；继电保护装置，供电可靠性要求高，操作灵活方便，自动化程度高的供电系统中，如果存在超过负载的情况，就会及时报警，由此保证处理效率的提升，或者及时以短路跳闸的情况，实现故障的切除。其二，监控系统，就是在港口供电系统中，添加的电力运行状态监控设施，一般以SCADA系统为主，可以给与系统运行维护人员提供更多的信息，以保证控制系统安全可靠经济的运行，由此保证电力系统操作员设计和安装工作的顺利开展。由一个主系统和分布在各地的厂站系统组成，以当地监控系统，集控站监控系统，梯级监控系统和调度中心监控系统形成港口的供电系统监控体系，为保证港口电力运行的正常化和稳定化打下了夯实的基础。

3.4 港口供电系统节能建设阶段

众所周知，港口机械设备众多，冲击负荷比较大，自然功率因数处于较低的状态，很容易出现各种电压波动的情况。此时为了实现电动机空载运行，实现自然力率的提升，达到预期的补偿效果，此时可以采用集中补偿和分散补偿相互荣恶化融合的办法，使得无功补偿能够达到最佳状态。具体来讲，其主要需要做好以下几个方面的工作：其一，选择合适的电动机，充分考虑电动机的节能性；其二，积极采取措施实现线路功率的降低，保证将电压损失降到最低，使得设备进入到规范化和标准化的管理阶段，以最大化的发挥各个设备的效能，避免出现因为维护管理不当造成能源浪费；其三，在采购电力设备的时候，不不仅仅需要考虑设备的性能，还需要考虑其能耗问题，并且将其合理的安排到理想化的工作环境下，以便达到更加好的节能效果。相信随着上述各个措施的纳入，港口供电系统的节能性将会得以不断展现，由此推动港口供电系统效能的最大化发挥。

4 结束语

综上所述，对于港口供电系统的主要特点进行探究，并且立足港口供电系统的基本特点，对于港口建设的实际需求，港口的地位性质，区域电力供应能力进行综合考虑，由此去实现港口供电系统设计方案的确定，是保证港口供电质量和效益的关键所在。我们应该积极在港口供电系统主要特点的基础上，对于港口供电系统的现状进行归纳和总结，由此推动港口供电系统的高效化运行，这一点是毋庸置疑的。

参考文献

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