防爆型ITN岸电系统在危化品码头的应用

2019-03-06张健鹏叶小松王传斌

船电技术 2019年2期

关键词：危化品码头绝缘

张健鹏，叶小松，王传斌

防爆型ITN岸电系统在危化品码头的应用

张健鹏，叶小松，王传斌

（江苏镇安电力设备有限公司，江苏镇江 212000）

防爆型岸电系统助力危化品码头打造绿色港口，以ITN供电系统为基础，以绝缘监测系统为依托，以提升装置系统为纽带，保障危化品码头岸电系统供电便捷可靠安全。防爆型ITN系统的设计，为船舶岸电系统在防爆性码头推广与应用提供范例。

防爆型岸电 ITN供电系统绝缘监测提升装置

0 引言

船舶岸电系统是一项利国、利民、利船、利港的新技术。船舶靠港后，可以关闭辅机，连接岸电，减少污染物排放，消灭辅机噪音，减轻船员保障压力，为美化环境，打造科技港口、绿色港口提供了有力保障。

江苏海纳川危化品码头拥有2个3000吨级化工泊位，据统计年停船量达上百艘，主要从事醋酸、甲醇、硫磺等危化品运输，防爆等级要求满足IIBT4，防爆型ITN岸电系统的设计既能满足船舶岸电基本使用要求，又能满足码头的防爆等级要求，为船舶岸电事业稳步向前推进提供了有力的技术支撑。

1 工程项目及特点

2017年初，江苏镇安电力设备有限公司为海纳川危化品码头提供了全新设计防爆型ITN智能岸电系统，为满足国内船舶（400 V/50 Hz）和外籍船舶（440 V/60 Hz）供电需求，系统配置岸电变频电源及其他配电设备，变频与工频输出采用双电源切换开关与控制回路的闭锁，避免发生误动作情况，具体系统设计见图1所示。

整套系统采用ITN供电制式，系统拥有绝缘监测与电缆提升功能，对供电系统绝缘情况进行实时监测，故障报警，避免系统由接地故障而引起的二次危害，保障危化品码头的用电安全；电缆提升系统为船舶岸电系统中电缆上船提供了一种方式，能够高效地解决供电电缆上船难的问题，为船舶岸电系统中上船电缆的使用和管理提供了便捷。

依据危化品码头实际情况，利用码头现有条件，合理优化配置提升装置、岸电箱以及电房的位置，减少现场施工工程量，降低现场施工引起的风险，做到施工有预案，险情有对策，防患于未然。码头岸电具体布置图如图2所示。

图1 ITN岸电供电系统图

图2 危化品码头岸电现场布置平面图

1.1 ITN供电系统

ITN船舶岸电系统是配出中性导体的IT配电系统，一种融合TN与IT供电制式的供电方法，在IT供电制式中输出N线，实现对船电、岸电三相设备和单相设备同时供电功能，ITN系统的引入，解决了制式不兼容问题，避免了船舶岸电只能向靠港船舶供电不能向港口陆用设备供电的技术难题出现，ITN系统采用变压器中性点不接地系统，既保障了供电的连续性和可靠性，又避免了人体碰单相线时触电伤亡事故。在高要求的危化品码头使用ITN系统配电，显得极为重要。

1.2 ITN绝缘监测系统

ITN系统具有连续供电可靠性能，发生单相接地故障时，故障电流很小，并不影响系统正常供电，但现有故障必须在二次故障前排除，否则会引起线间短路，造成供电系统故障断电；船舶岸电供电传输范围的扩大，系统对地分布电容增大，致使系统存在潜在的不全因素，因此必须对供电系统进行在线监测。

ITN绝缘监测系统实现在线监测功能，采用在变压器中线点注入区别于主电路特性的信号源，通过检测注入信号发生的微小变化来设计相应的算法进行计算，现实绝缘电阻值和对地分布电容值的监测。图3中DC注入源信号，为采样电阻，为故障检测电流。

图3 绝缘监测原理图

ITN绝缘监测系统对供电系统对地绝缘电阻情况及对地分布电容进行实时监测显示，并且可根据现场实际使用要求进行故障报警提示，形成系统实时监测、故障告警，人工干预三位一体的保护措施，确保危化品码头供电安全可靠。

1.3 防爆型电缆提升装置

在危化品码头当有硫磺运输船只靠泊时，需要进行电加热系统，用电功率较大，大口径多根电缆上船仅靠人工搬运相当困难，电缆提升系统采用智能化控制方式，实现电缆快速、安全、高效上船，解放人力，并且方便现场管理。

防爆型电缆提升系统的难点主要在于满足防爆等级的要求，驱动电机以及控制柜采用防爆等级满足现场要求的即可，但电刷与滑环这部分由于旋转与摩擦可能会产生火花，有引发爆炸风险的可能。针对上述问题，这里提出两种解决方法，一是采用集电滑环，他是全封闭的且体积小，滑环箱设计可采用防爆箱，所有出口采用防爆胶泥进行封堵。二是取消滑环，采用铜卷替代，需要计算好卷盘绕卷极限圈数来确定设计铜卷的尺寸，铜卷的设计是完全没有火花产生的，能够满足防爆等级要求。

本套装置具备伸缩、旋转、变幅、收缆、放缆功能，伸缩长度达10 m左右，可在0~180°范围内旋转，变幅倾角为0~70°，在初始状态设备抗11级风，工作状态抗7级风。在接船供电工况时，系统具有恒张力控制功能，确保电缆一直处于恒定张紧力状态，避免电缆出现耷拉状态。

2 项目总结

岸电项目完工后，经历了8小时的无故障连船供电运行试验。连船试验的成功，标志着船舶靠港后可以停止辅机，使用岸电进行供电；系统功能符合现场使用要求，项目电气设计符合GB3836.1-2000《爆炸性气体环境用电气设备第1部分：通用标准》要求。

通过现场连船实验和后期对码头靠港船舶继续调研发现目前存在的问题主要是靠港船只上配有的岸电接口种类杂多，没有统一的标准，较多采用的电缆直接搭接塑壳开关桩头的方式，较为繁琐且不安全。船舶岸电的有序推进离不开政府、港口、设计部门、施工企业等方面共同努力，希望能够加快相关标准的完善，加速推进智能化岸电的建设，还蓝天于民。