武猛 林博

摘 要：港口供電系統(tǒng)不同于其他一般區(qū)域供電系統(tǒng)，其系統(tǒng)構成更加復雜，設備投入更大，系統(tǒng)設計難度比較大，因此應該結合港口供電需求以及區(qū)域供電基本情況，實現(xiàn)港口供電系統(tǒng)的優(yōu)化設計。文章積極從這個角度出發(fā)，首先探究了港口供電系統(tǒng)的基本概念，指出港口供電系統(tǒng)的不同之處，對于供電系統(tǒng)的組成進行了詳細探究，在此基礎上，積極去分析港口用電設備的特點，變配電站和供配電對應的要求，以實現(xiàn)對于港口供電系統(tǒng)特點的全面解析。

關鍵詞：港口；供電系統(tǒng)；特點分析

港口供電系統(tǒng)，是港口電能輸送的核心，是保證港口各項業(yè)務正常運行的能源基礎。如果港口供電系統(tǒng)設計不合理，常常出現(xiàn)供電故障，勢必會給與港口的效能發(fā)揮造成不利影響。因此，積極探究港口供電系統(tǒng)的主要特點，使得港口供電系統(tǒng)設計更加符合實際需求，顯得尤為必要。

1 港口供電系統(tǒng)的概況

一般情況下，電力供電系統(tǒng)主要由發(fā)電廠，電力網(wǎng)變電站和用戶三個要素構成的系統(tǒng)。但是由于港口自身的獨特性，使得其供電系統(tǒng)有所不同。港口占地面積大，用電負荷比較分散；對于供電可靠性要求高。因此，港口供電系統(tǒng)都是從區(qū)域電力網(wǎng)實現(xiàn)電能輸送，再通過降低電壓手段，實現(xiàn)電力向各個電場所的輸送。面對分散的用電負荷，常常會使用到220-380V低壓設備，其容量也不是很大。對于部分大型港口作業(yè)區(qū)域來講，會在地區(qū)電力網(wǎng)上實現(xiàn)110kV或者35kV高壓電能的獲取，采取手段將其降低到3-10kV，實現(xiàn)從高壓配電線路向變電所輸送之后，再次降壓為380V配電電壓，才可以投入使用。為了達到上述的目的，往往會設置兩臺變壓器。對于中型港口或者作業(yè)區(qū)來講，電網(wǎng)供電為6-10kV，一般是從港口中學配電所向前沿變電所輸送，通過降壓設備是否再給與各個用電設備。綜上所述，港口供電系統(tǒng)一般主要由：地區(qū)電力網(wǎng)，降壓變電站，港區(qū)配電線路，前沿變電所，低壓配電系統(tǒng)幾個部分構成。至于港口用電負荷等級，根據(jù)實際情況的不同，可以將其劃分為A級或者B級別，劃分與港口的規(guī)模，港口的性質(zhì)，區(qū)域的電力供應情況有著很大的關聯(lián)。

2 港口供電系統(tǒng)的主要特點

港口供電系統(tǒng)不同于其他一般供電系統(tǒng)，主要表現(xiàn)在：其一，港口用電設備；其二，港口變配電站與供配電線路。簡單來講，積極探究上述兩個方面的特點，就可以實現(xiàn)對港口供電系統(tǒng)主要特點的概括。

2.1 港口用電設備的主要特點

港口用電設備的主要特點可以歸納總結為以下幾個方面的內(nèi)容：

（1）各種使用量比較多的吊車，起重運輸機械設備

基于拖動動作的運轉時間，停轉時間，空轉時間相互交替，可以被界定為反復使用，短時間工作制的用電設備類型。這些設備的特點在于負荷處于不斷變化的狀態(tài)，是供電系統(tǒng)負荷中不穩(wěn)定的部分。為此，就需要選擇對應的電動機，該電動機的暫載率一般有25%，40%，60%和100%，并且其從供電系統(tǒng)獲取的電能需用系數(shù)比較低，處于低負載狀態(tài)下，功率因數(shù)處于較低狀態(tài)，也是很正常的。

（2）港口中連續(xù)使用的用電設備

港口運行過程中，部分用電設備處于連續(xù)使用的狀態(tài)，一般牽涉到的用電設備主要有：皮帶運輸機，油碼頭輸油泵，糧食碼頭吸糧機等。上述用電設備的特點在于：負荷處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)，三相處于對稱狀態(tài)，在啟動的時候會出現(xiàn)負荷的波動情況，功率因數(shù)處于穩(wěn)定狀態(tài)，一般都在0.8左右徘徊。

（3）港口使用率高的電瓶車和柴油機吊車

在港口運行的過程中，我們會發(fā)現(xiàn)有很多電瓶車以及需要電瓶去啟動的柴油機吊車，這些設備的特點在于：需要經(jīng)常性的充電，并且其充電裝置屬于連續(xù)運行的狀態(tài)，一旦變流環(huán)節(jié)出現(xiàn)增加的情況，功率因數(shù)就會出現(xiàn)降低。

（4）港口照明設備

港口使用的照明設備多數(shù)都是固定狀態(tài)的，一般會使用的照明燈有：高壓鈉燈，白熾燈，熒光燈，水銀燈等。上述各種照明設備雖然有著很多的不同，比如功率因數(shù)，但是總體上來講屬于穩(wěn)定負荷。需要注意的是港口夜間作業(yè)照明功率比較大，并且都是集中供電的狀態(tài)，此時很容易出現(xiàn)用電負荷的高峰。

（5）大型專業(yè)化碼頭用電設備

對于大型專業(yè)化碼頭來講，其用電設備單機容量比較大，很多時候都處于100kV、100kW以上，因此為了實現(xiàn)電能資源的節(jié)約，保證工作效率的提升，使得其符合工作要求，往往會采用高壓供電的方式，這就要求此類型大型設備要具備變配電設施，并且符合高壓供電的基本要求。

2.2 港口變配電站與供配電線路的特點

（1）變配電站的主接線

首先我們需要明確什么是一次設備，什么是一次接線，以及其特點。所謂一次設備，是指在變配電中與電氣設備直接相連的電氣設備，比如開關等，這些就是一次設備。而這些設備之間組成的接線，就是變配電所的一次接線。顯然無論是一次設備，還是一次接線，都能夠保證安全性和可靠性，這是變配電運行正常的關鍵所在。其次，總降壓變電站主接線方式，一般會受到港口性質(zhì)，港口規(guī)模和當?shù)仉娋W(wǎng)現(xiàn)狀等因素的影響。比如一般小型港口，會以一臺變壓器的總降壓變電站的一次接線的方式來進行。其優(yōu)勢在于：操作簡單，費用比較低，但是一旦出現(xiàn)故障，就會出現(xiàn)停電的問題。其三，大型港口與重點口岸的供電可靠性保證措施。對于總降壓變電站來講，以兩回電源線路送電的方式，實現(xiàn)兩臺變壓器橋式主接線的配置，一般分為內(nèi)橋式和外橋式，前者用于線路較長，故障檢修機會多，變壓器不需要常常退出工作的總降壓變電站中；后者多適用于供電線路較短，變壓器切除比較頻繁的總降壓變電站中。其四，對于符合變化比較大的港口，為了保證運行的可靠性和穩(wěn)定性，常常會在低負荷的時候使用一臺變壓器，在高負荷的時候使用兩臺，這樣兩臺變壓器的模式可以保證比較好的可靠性，還可以使得交互效果達到最佳。其五，對于中小型港口作業(yè)區(qū)域來講，如果其電力系統(tǒng)高壓線路供電范圍為：6-10kV，此時設置中心配電所的同時，以同級別電壓分配到前端口前沿便是俺說，此時會設置兩條高壓電源進線，以高壓隔離開關分段的單母線制，實現(xiàn)供電可靠性和靈活性的提升。

（2）變配電站的主要電氣設備

變配電站的主要電氣設備主要牽涉到以下幾個方面：其一，110kV（35kV）開關設備，考慮到港口自然環(huán)境的特殊性，一般會選擇高壓設備，以金屬全閉合型組合電氣或者開關柜為主，比如六氟化硫組合電氣，其安裝空間比較小，分段容量處于較大的狀態(tài)，是比較安全的操作模式。當前使用比較多的35kV開關設備，絕緣性好，性能可靠，運行操作方便，體積比較小，是比較理想的開關設備；其二，10kV（6kV）開關柜，大致來講港口采用的開關柜主要分為：金屬封閉式開關柜；分手車式和固定式三種。金屬封閉式開關柜，維修比較便捷，互換性比較好，有著供電可靠的特點，但是其價格比較高，一般會被使用到總降壓變電站或者中學配電所中；固定式的價格比較低，往往會使用到操作不多的碼頭前沿變電所。其三，低壓配電屏，一般主要可以分為兩種類型：抽屜式；固定式。在用電設備比較集中，操作比較頻繁，出線回路多的大型變電所，都會選擇手車式，這樣的模式不僅僅可以保證供電的可靠性，還便于操作和控制。如果用電設備比較少，操作不多，回路少的中小型變電所，往往會選擇以固定式的方式來進行，是比較經(jīng)濟的選擇方案。其四，變壓器，當前港口使用的變壓器比較多，不同情況下，其選擇的變比是不同的。比如對于總降壓變電站來講，往往是110kV（35kV）/10kV（6kV），采用的是三相雙繞組，油侵式有載自動調(diào)壓銅芯低耗損變壓器，這種變壓器的優(yōu)勢在于保證電壓的穩(wěn)定性和節(jié)能型，多使用變壓器室內(nèi)。對于前沿變壓器來講，其數(shù)值為10kV（6kV）變壓器，一般選擇的是三相油侵式銅線低耗變壓器。在條件允許的情況下，會使用戶內(nèi)全封閉型，這不僅僅可以實現(xiàn)維護成本的降低，還可以保持較為理想的運行環(huán)境。其五，港口供電系統(tǒng)自動化控制設備，一般涉及到以計算機為主的數(shù)據(jù)采集和實時監(jiān)控，主要分為以下幾個部分：數(shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)；數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)；數(shù)據(jù)信息傳輸系統(tǒng)；人機聯(lián)系系統(tǒng)；監(jiān)控對象系統(tǒng)。

2.3 供配電線路的特點

港口供配電線路中，從地區(qū)電網(wǎng)引入的電源線路一般都是架空線路。對于港口內(nèi)配電線路，主要涉及到高壓線路和低壓線路，一般選擇的都是電纜。至于敷設方式，會因為泊位的不同，設備的不同，而表現(xiàn)出很大的差異性。一般主要涉及到沿電纜溝進行敷設，沿電纜橋架，機械走廊道進行敷設，沿著保護管進行敷設等。當然在實際敷設的過程中，還需要充分考慮港口作業(yè)和環(huán)境特點。

3 港口電力系統(tǒng)設計策略

對于港口電力系統(tǒng)的特點進行探究，就是為了能夠更好的實現(xiàn)港口電力系統(tǒng)設計方案的確定。具體來講，在確定港口電力系統(tǒng)設計方案的時候，主要需要做好以下幾個方面的工作：

3.1 初步設計階段

初步的設計任務書要求首先需要做好的是負荷的統(tǒng)計計算，對于港口企業(yè)的用電容量進行計算，確定企業(yè)供電原則性方案的同時同事，明確主要供電設備，找到供電設備的屬性材料，做出清單，在此基礎上實現(xiàn)工程概算，并且將其上交到上級主管部門，一般上交的材料主要由設計說明書和工程概算。

3.2 施工設計階段

在初級設計方案資料交給上級主管部門之后，積極按照施工要求對于技術設計進行再次核查，關鍵在于實現(xiàn)對于施工圖的繪制，不僅僅需要依照初步設計的原則性方案，還需要對于技術經(jīng)濟性進行思考，對于必要的地方進行核算和修改，并且形成施工設計方案。一般主要涉及到施工說明書，各項工程的平，設備安裝圖，標準件的安裝圖等。

3.3 邏輯方案建立階段

港口供電系統(tǒng)邏輯方案的建立階段需要注意的內(nèi)容比較多，具體來講主要可以歸結為以下幾個方面：其一，港口供電系統(tǒng)的維護裝置。一般主要涉及到熔斷器保護，自動開關保護，繼電保護和監(jiān)控系統(tǒng)。對于熔斷器保護來講，其裝置設置簡單，是港口供電系統(tǒng)中普遍使用的，斷流能力不大，選擇性比較差，出現(xiàn)熔溶斷后就需要進行更換，更換難度比較大，如不及時進行更換，就會對于供電造成影響，因此不能使用到供電可靠性較高的地方；自動開關保護，主要使用在供電可靠性要求高，操作靈活的低壓供電系統(tǒng)中；繼電保護裝置，供電可靠性要求高，操作靈活方便，自動化程度高的供電系統(tǒng)中，如果存在超過負載的情況，就會及時報警，由此保證處理效率的提升，或者及時以短路跳閘的情況，實現(xiàn)故障的切除。其二，監(jiān)控系統(tǒng)，就是在港口供電系統(tǒng)中，添加的電力運行狀態(tài)監(jiān)控設施，一般以SCADA系統(tǒng)為主，可以給與系統(tǒng)運行維護人員提供更多的信息，以保證控制系統(tǒng)安全可靠經(jīng)濟的運行，由此保證電力系統(tǒng)操作員設計和安裝工作的順利開展。由一個主系統(tǒng)和分布在各地的廠站系統(tǒng)組成，以當?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)，集控站監(jiān)控系統(tǒng)，梯級監(jiān)控系統(tǒng)和調(diào)度中心監(jiān)控系統(tǒng)形成港口的供電系統(tǒng)監(jiān)控體系，為保證港口電力運行的正?；头€(wěn)定化打下了夯實的基礎。

3.4 港口供電系統(tǒng)節(jié)能建設階段

眾所周知，港口機械設備眾多，沖擊負荷比較大，自然功率因數(shù)處于較低的狀態(tài)，很容易出現(xiàn)各種電壓波動的情況。此時為了實現(xiàn)電動機空載運行，實現(xiàn)自然力率的提升，達到預期的補償效果，此時可以采用集中補償和分散補償相互榮惡化融合的辦法，使得無功補償能夠達到最佳狀態(tài)。具體來講，其主要需要做好以下幾個方面的工作：其一，選擇合適的電動機，充分考慮電動機的節(jié)能性；其二，積極采取措施實現(xiàn)線路功率的降低，保證將電壓損失降到最低，使得設備進入到規(guī)范化和標準化的管理階段，以最大化的發(fā)揮各個設備的效能，避免出現(xiàn)因為維護管理不當造成能源浪費；其三，在采購電力設備的時候，不不僅僅需要考慮設備的性能，還需要考慮其能耗問題，并且將其合理的安排到理想化的工作環(huán)境下，以便達到更加好的節(jié)能效果。相信隨著上述各個措施的納入，港口供電系統(tǒng)的節(jié)能性將會得以不斷展現(xiàn)，由此推動港口供電系統(tǒng)效能的最大化發(fā)揮。

4 結束語

綜上所述，對于港口供電系統(tǒng)的主要特點進行探究，并且立足港口供電系統(tǒng)的基本特點，對于港口建設的實際需求，港口的地位性質(zhì)，區(qū)域電力供應能力進行綜合考慮，由此去實現(xiàn)港口供電系統(tǒng)設計方案的確定，是保證港口供電質(zhì)量和效益的關鍵所在。我們應該積極在港口供電系統(tǒng)主要特點的基礎上，對于港口供電系統(tǒng)的現(xiàn)狀進行歸納和總結，由此推動港口供電系統(tǒng)的高效化運行，這一點是毋庸置疑的。

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