论岸电技术应用保障及规范管理

吴振飞

论岸电技术应用保障及规范管理

吴振飞

（江苏镇江建设集团有限公司，江苏镇江 212028）

本文首先介绍了岸电技术应用背景现状及行业规范推广存在的问题。然后针对低压岸电技术安全、高效、便捷的应用推广规范化，从岸电低压供电制式、岸电电力传输、岸电电力连接接口三方面，进行了问题分析，提出了技术改造和规范管理的建议。

岸电技术 供电制式 电缆传输 岸电接口

0 引言

据中国储能网测算，一艘中型集装箱船靠港期间24小时排放的PM2.5污染物，相当于50万辆国四重型货车一天的排放量。根据统计，船舶靠港期间由辅助发电机所产生的碳排量占港口总排碳量的40%至70%。另一方面，通过接入岸电，船舶靠港时产生的柴油颗粒物、氮氧化物、硫氧化物等，能减少95%。我国从2010年起近10多年开展岸电技术推广应用，相应的岸电产品和技术得到示范应用和技术发展。但是岸电技术领域还是存在一系列技术和运维管理等问题：1）岸电前期建设成本非常高，收益却相对较低；2）港口岸电设施供船接电少、变频电源等设备闲置缩短电气寿命；3）岸电补贴机制比较零散，偏重于建设，对运营补贴还不够明确和细化；4）使用岸电操作麻烦、耗时长，船方担心技术不稳定会烧毁船舶；5）船舶改造量大、改造投资费用大，接岸电频次少；6）船方一般使用价格低廉的重油，比实际使用岸电的电价还便宜，价格出现倒挂状态，成本变高，船方不愿使用岸电；7）需加强海事对船舶用油及船舶岸电改造的执法规定；8）需及早出台船舶岸电应用国家强制性法规及查处细则。本文就岸电技术应用推广的规范管理，开展研究。

1 低压供电制式的合理选取

船舶电力系统采用IT接地型式向船舶负荷用电，现行标准GB/T 36028.2-2018 《靠港船舶岸电系统技术条件第2部分：低压供电》5.5.2b)条款、GB/T 51305-2018 《码头船舶岸电设施工程技术标准》4.3.8条款和JTS 155-2019《码头岸电设施建设技术规范》4.3.3条款分别规定：“船舶岸电系统输出侧接地宜采用IT方式，也可采用经过隔离变压器的TN-S方式。”而军用标准GJB 9590-2019《舰船岸电设计规范》明文规定岸电系统电源接地型式应采用IT方式，军民两类标准存在严重的接地型式规定差异，经过隔离变压器的TN-S方式对于负载来说提供的还是可接地的接地方式，与前面所说的宜采用IT方式相左，实际上对于岸电的供电电源应提供不接地IT方式还是接地TN方式一直是应讨论和统一规范使用的问题。文献[5]详细描述了IT接地型式和TN接地型式供船舶使用岸电的安全性能比较，两种接地型式对于岸电供电系统发生单相接地故障时所采取的保护方式不同而形成了低压岸电推广应用的瓶颈，在此简略叙述一下两种接地型式供给岸电系统的差异便于岸电合理应用。TN接地型式发生单相接地故障时基于三相电流不平衡电气矢量和不为零，出现零序电流触发断路器动作的“漏电保护原理”来切断电源进行负载和线路保护，但对于供电连续性则得不到保障会影响岸电正常使用。IT不接地型式发生单相接地故障时因与大地未形成电气回路，仅产生微小的接地泄漏电流，系统采用监测绝缘电阻的下降变化进行声光报警但该系统按照电力运行规程仍可正常运行2小时。船舶三相三线制电网发生单相接地的等值电路和电压、电流向量图如图1、图2所示，其系统绝缘监测器动作原理图如图3所示。IT不接地型式较TN接地型式更优于应用到岸电系统中，交通运输部令2019 年第 45号《港口和船舶岸电管理办法》通篇都将岸电管理范围界定于“油气化工码头除外”，其中主要一个因素则是TN接地型式供给岸电系统时一旦发生单相接地故障会形成电火花造成码头区域电气事故扩大，而IT不接地型式发生单相接地故障时因与大地未形成电气回路，不会产生电火花，形成了此接地型式的安全可靠独特优势。现有低压岸电系统大规模建设推广，存在无法忽视的安全隐患，接地型式的选取对于低压岸电系统标准的后续制修订和应用规范化都是业内值得重视的一个问题。

图1 IT系统单相接地等值电路图

图2 IT系统单相接地时电流、电压向量图

图3 IT系统绝缘监测器动作原理图

2 岸电电缆传输及管理

目前岸电电缆传输主要分为由船向岸下收放电缆的方式和由岸向船上收放电缆的方式，船舶辅机90%以上均为低压发电机组，采用高压传输至船上需要再降压增设隔离变压装置，对于船东和船舶改造形成行业巨大的投资成本。故岸电可靠使用及推广的进展主要取决于低压岸电技术的引领。而低压岸电系统因电流大、电缆根数多等瓶颈使得岸电电缆传输应用一度处于空白，国家推行岸电使用多年受制于此而形成了岸电设施建设不全面，无法快速给船舶可靠供电的局面。鉴于岸电行业推广及整体规范化，对于船舶数量多和船舶电力改造费用高昂的突出问题，以前岸侧没有相应的岸电电缆输送设备和技术标准作支撑，使得船舶一直加设岸电电缆收放装置。T／CPHA-3-2020《港口岸电电缆臂架式提送机》、T／CPHA-4-2020《港口岸电电缆直立式提送机》和T∕CEC 199-2019 《船岸连接电缆管理系统技术条件》三项团体标准为岸侧向船上输送电缆提供了技术支撑，同时岸电电缆提送装置及其技术近几年在行业内逐渐使用并得到认可。为了统筹规划管理岸电电力输送环节的合理性，减少船舶电力改造费用，建议相关的技术标准和管理办法规定由高低压岸电系统均宜在岸侧提供电力输送装置保障船岸电力连接。

3 低压岸电接口统一及管理

JTS 155-2019《码头岸电设施建设技术规范》4.2.7条款规定了岸电设施接插件的电压230 V/400 V/450 V和电流63 A/125 A/250 A等级规格，缺少690 V船舶电压等级规格。《钢质内河船舶建造规范》2019修改通报3.3.2.5条款仅规定了电压400 V和电流63A/125 A/250 A等级规格；T/CEC198-2019 《低压岸电连接系统（LVSC系统）用插头插座和船用耦合器》4.1条款规定了岸电设施接插件的电压440 V/690 V和电流63 A/125 A/250 A等级规格，以上对应的岸电接口技术标准制定参差不一。对于岸电接口存在的主要问题是将码头边的岸电箱设置统一及技术标准统一，现阶段岸侧船舶岸电箱技术标准CB/T4406-2014《岸电箱》仅针对船上配置提出了技术要求，其初衷是作为船舶在停靠船坞临时修试时搭接电源而提出的要求，没有考虑到船舶电力在正常运行时靠港接入岸电所需具备的电力容量、电缆接口等技术问题，标准通篇未对电缆接口叙述，因而此标准不能满足岸电推广应用现状。不同船舶所配置的电力连接器插头电缆截面与岸边插座电缆截面不一致导致不能使用岸电的现象严重，如何规范低压岸电接口技术标准和应用管理至今仍是行业存在的客观问题，尤其是沿江、内河等小容量船舶突显严重。笔者认为：行业内应结合船舶岸电箱和码头岸电箱使用现状着手规划制定统一的船岸连接岸电箱的国家标准，应涵盖码头和船侧不同的技术要求，并对船岸连接的接口提出规范的容量规格便于行业推广发展。船侧岸电箱电流容量仅支持局面修试供电，要求新船和船舶改造设计时增大船侧岸电箱主断路器容量。另外规定码头设置的单个岸电箱电流容量应满足最大连接器规格的插座配置，并同时配置好63 A/125 A/250 A/350 A插座，以便于不同吨位船舶来之即用，减少码头岸电投资，促进低压岸电推广应用。

4 结语

通过对岸电低压供电制式、岸电电力传输、岸电电力连接接口的问题分析，规范低压岸电行业推广应用，建议行业内制修订岸电相关标准和管理使用办法时，要充分考虑IT安全可靠性的接地型式、优选岸电电缆传输方式、规范岸电箱接口配置等方面技术要求。在技术标准层面规范引导我国岸电事业发展，促进实现低碳建港、为“2030年碳达峰、2060年碳中和”国家战略提供有力支撑。

[1] GB/T 36028.2-2018 靠港船舶岸电系统技术条件[S] 第2部分: 低压供电. 2018

[2] GB/T 51305-2018码头船舶岸电设施工程技术标准[S]. 2018

[3] JTS 155-2019 码头岸电设施建设技术规范[S]. 2019.

[4] GJB 9590-2019 舰船岸电设计规范[S]. 2019.

[5] 吴振飞, 叶小松, 邢鸣, 等浅谈船舶岸电关键技术[J]. 电气应用, 2013（6）: 22-26, 60.

Study on Application Specifications and Technical Management for Shore Power Technology

Wu Zhenfei

（Jiangsu Zhenjiang Construction Group Co., Ltd, Zhenjiang 212028, Jiangsu, China）

U653

A

1003-4862（2021）11-0014-03

2021-05-06

吴振飞（1976-），男，高级工程师。研究方向：电气产品研发设计管理。E-mail：wzf133@sina.com