低壓岸電箱及岸電自動(dòng)轉(zhuǎn)換

韓 杰，徐 犇，周 洋

(江蘇省鎮(zhèn)江船廠(集團(tuán))有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212005)

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低壓岸電箱及岸電自動(dòng)轉(zhuǎn)換

韓 杰，徐 犇，周 洋

(江蘇省鎮(zhèn)江船廠(集團(tuán))有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212005)

船舶在港口碼頭處于停航工況時(shí)改用岸電電源，可以減少對(duì)環(huán)境所造成的污染。針對(duì)常規(guī)岸電箱向相距較遠(yuǎn)的船舶主配電板供電時(shí)操作不便，且將船電轉(zhuǎn)換為岸電的時(shí)間較長(zhǎng)等問題，設(shè)計(jì)一種岸電自動(dòng)轉(zhuǎn)換箱。首先分析了岸電箱的主要技術(shù)要求，然后介紹了常規(guī)岸電轉(zhuǎn)換控制方法，最后詳細(xì)分析了岸電自動(dòng)轉(zhuǎn)換箱的工作原理以及轉(zhuǎn)換流程。經(jīng)實(shí)船應(yīng)用，證明岸電自動(dòng)轉(zhuǎn)換箱向船舶主配電板自投岸電，操作簡(jiǎn)便，能確保岸電向船舶主配電板可靠供電，安全性能完全符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求。

岸電箱；技術(shù)要求；自動(dòng)轉(zhuǎn)換

0 引言

岸電箱是船舶臨時(shí)性接取岸電電源的設(shè)備，在船電系統(tǒng)中具有一定的重要性。將岸電箱安裝在船上適當(dāng)?shù)奈恢?，采用可移?dòng)的軟電纜接取岸上電源至岸電箱，再用固定敷設(shè)的電纜將岸電箱和主配電板上的岸電斷路開關(guān)相連接，向主匯流排供電。船舶在港口碼頭停航工況時(shí)，停止發(fā)電機(jī)組運(yùn)行，改用岸電電源，可以減少對(duì)環(huán)境所造成的污染。因此，對(duì)岸電箱的重視程度和技術(shù)要求都在不斷提高。

1 岸電箱的主要技術(shù)要求

由于在船舶系泊試驗(yàn)中往往對(duì)岸電箱重視不夠，當(dāng)船舶投入營(yíng)運(yùn)后，尤其是岸電箱與主配電板相距較遠(yuǎn)時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)到岸電轉(zhuǎn)換的過程存在不便之處并影響正常用電情況，因此，應(yīng)當(dāng)對(duì)岸電箱從選型至安裝驗(yàn)收的各個(gè)環(huán)節(jié)加以重視。

目前標(biāo)準(zhǔn)的船用岸電箱是三相交流低壓岸電箱。按照船舶專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，制造岸電箱時(shí)其結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足如下要求: 便于操作使用及檢查維修，電纜進(jìn)出線填料函規(guī)格型號(hào)與額定電流相符合，并具有固定電纜的托線板；進(jìn)出線接線柱應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，并與箱體之間有足夠的空間供電纜彎曲和接線；岸電箱應(yīng)具有耐潮、耐霉、耐鹽霧、耐振動(dòng)、耐運(yùn)輸、耐傾斜、耐搖擺等性能；岸電箱主回路導(dǎo)電部分的色標(biāo)及相間絕緣與對(duì)地絕緣應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求；所有緊固件應(yīng)有防松裝置；岸電箱箱體上應(yīng)裝有符合要求的安全接地螺柱，箱體左上、右下兩箱腳的表面應(yīng)光潔，并有鍍銅層或鍍錫層，以供箱腳接地用。對(duì)上述各項(xiàng)要求的檢驗(yàn)，一般已由岸電箱制造廠在形式試驗(yàn)和驗(yàn)收試驗(yàn)時(shí)完成，使用方應(yīng)注意查核相關(guān)的技術(shù)文件資料。

三相交流低壓岸電箱的選型、訂貨及安裝、驗(yàn)收，應(yīng)以船舶規(guī)范和技術(shù)規(guī)格書等有關(guān)資料為根據(jù)，主要注意各項(xiàng)如下。

(1)岸電箱應(yīng)與船電系統(tǒng)要求的外殼防護(hù)等級(jí)、極數(shù)、頻率、額定電壓、額定電流、脫扣器額定電流、環(huán)境溫度、船級(jí)標(biāo)記等全部規(guī)格相符合，并在銘牌上加以標(biāo)注。

(2)應(yīng)設(shè)有岸電指示燈、電壓表和電流表，以指示岸電電纜已經(jīng)通電及測(cè)量有關(guān)參數(shù)，必要時(shí)還應(yīng)配置多功能計(jì)量表，以顯示和記錄某個(gè)時(shí)段的有功電量、無功電量、平均功率因數(shù)等數(shù)據(jù)。

(3)應(yīng)設(shè)置供檢查用的引入岸電對(duì)于船電系統(tǒng)的相序指示，或帶有相序自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能。

(4)岸電箱的主開關(guān)可采用具有短路和過載保護(hù)功能的斷路器，也可采用交流接觸器，但需配置短路保護(hù)和過載保護(hù)裝置。如主配電板的岸電斷路開關(guān)已具有過載保護(hù)，則岸電箱中的過載保護(hù)可以免除，失壓保護(hù)裝置按需設(shè)置。

(5)岸電箱中除設(shè)有與主開關(guān)容量和極數(shù)相適合的相線接線柱外，還應(yīng)設(shè)有中線接線柱，以便與三相帶接地中線的外部電源相連接。當(dāng)船上電氣裝置由岸電供電時(shí)，應(yīng)將該中線與船體相連接，使船體與岸之間等電位。

(6)連接岸電箱到主配電板固定敷設(shè)的電纜，其截面應(yīng)足夠與斷路器額定電流相匹配。

(7)主配電板上至少設(shè)置1只岸電斷路開關(guān)，用以切斷連接到岸電箱的電纜。

(8)主配電板上應(yīng)設(shè)置1只指示燈或電壓表，用以指示岸電斷路開關(guān)進(jìn)線側(cè)已經(jīng)通電。

(9)主配電板上的岸電斷路開關(guān)與各臺(tái)發(fā)電機(jī)斷路器之間應(yīng)設(shè)置互鎖，以防止有發(fā)電機(jī)向主配電板供電時(shí)，岸電斷路開關(guān)誤合閘。

2 常規(guī)的岸電轉(zhuǎn)換控制

常規(guī)的船用岸電箱有相序指示或相序自動(dòng)轉(zhuǎn)換2種，其斷路器或接觸器通常為手動(dòng)分、合閘。

相序指示器的岸電箱僅有1只斷路器或接觸器。當(dāng)相序指示器顯示岸電相序與船電相序不同時(shí)，通常由人工將連接岸電的軟電纜某一端任意兩相接線進(jìn)行調(diào)換，使岸電與船電相序相同，然后再進(jìn)行合閘操作。

具有相序自動(dòng)轉(zhuǎn)換器的岸電箱，需裝2只型號(hào)規(guī)格相同但接線相序不同的斷路器或接觸器，與主配電板之間相連接的主電路如圖1所示。當(dāng)岸電箱進(jìn)線側(cè)有電時(shí)，由相序自動(dòng)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行相序檢測(cè)，在Q1或Q2中自動(dòng)選擇1只與船電系統(tǒng)相序相同的斷路器允許合閘，Q1與Q2之間有可靠的電氣與機(jī)械互鎖。圖1中的1Q為主配電板上的岸電斷路開關(guān)，1Q與任一臺(tái)發(fā)電機(jī)的主斷路器之間都設(shè)置互鎖，以防止任何一臺(tái)發(fā)電機(jī)向主配電板供電時(shí)1Q誤合閘。

1Q～9Q：空氣斷路器(電動(dòng)操作)；Q1、Q2：雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)；DG1～DGn：船用發(fā)電機(jī)

將岸電電源接入岸電箱后，首先將全船各臺(tái)發(fā)電機(jī)的主斷路器分閘，根據(jù)岸電箱的提示合上與船電相序相同的1只斷路器或接觸器，主配電板上岸電指示燈或電壓表顯示岸電斷路開關(guān)進(jìn)線側(cè)有電后，再將該開關(guān)合閘；也可以在見到岸電指示時(shí)，將發(fā)電機(jī)斷路器分閘后，再將岸電斷路開關(guān)合閘。常規(guī)的岸電轉(zhuǎn)換過程一般需要有2個(gè)人按約定或通過現(xiàn)場(chǎng)通訊進(jìn)行操作。如果是1人往返于岸電箱與主配電板之間進(jìn)行操作，尤其是岸電箱與主配電板相距較遠(yuǎn)的船舶，其操作過程需要較長(zhǎng)時(shí)間，往往會(huì)影響用電設(shè)備的正常使用。

3 岸電自動(dòng)轉(zhuǎn)換箱

岸電自動(dòng)轉(zhuǎn)換的原理如圖2所示。岸電自動(dòng)轉(zhuǎn)換箱有2只接線相序不同的電動(dòng)式斷路器Q1、Q2，其進(jìn)線側(cè)有電時(shí)，相序自動(dòng)轉(zhuǎn)換器。無論是選擇Q1或Q2合閘，都能使主配電板上的岸電斷路開關(guān)1Q自動(dòng)合閘向主匯流排供電。岸電箱內(nèi)的Q1與Q2之間、各臺(tái)發(fā)電機(jī)的主斷路器4Q、6Q、nQ以及應(yīng)急發(fā)電機(jī)主斷路器EQ和岸電斷路開關(guān)1Q之間，都實(shí)行互鎖，以防止誤合閘。

根據(jù)船舶對(duì)供電裝置的要求，岸電與船電之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換為自投不自復(fù)模式，即當(dāng)船電失電時(shí)，岸電瞬時(shí)自動(dòng)投入向主配電板供電，當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)電后，船電不自動(dòng)恢復(fù)向主配電板供電；當(dāng)采用微處理技術(shù)時(shí)，可以與自動(dòng)電站(PMS)聯(lián)網(wǎng)，按設(shè)定程序切斷岸電，自動(dòng)恢復(fù)由船電向主配電板供電。

當(dāng)岸電已接入岸電自動(dòng)轉(zhuǎn)換箱時(shí)，岸電自動(dòng)投入有2種情況，一種是各臺(tái)發(fā)電機(jī)的主斷路器已全部分閘，如圖2中的4Q至EQ都已經(jīng)在接通狀態(tài)，在相序自動(dòng)轉(zhuǎn)換器選擇的Q1或Q2接通的同時(shí)，主配電板上的岸電斷路開關(guān)1Q也自動(dòng)合閘向主母排供電；另一種是岸電自動(dòng)轉(zhuǎn)換箱先將岸電送到主配電板上的1Q進(jìn)線側(cè)，此時(shí)船電系統(tǒng)的多臺(tái)或任意一臺(tái)發(fā)電機(jī)可照常運(yùn)行向主配電板供電，待向主配電板供電的最后1只斷路器分閘后，1Q即自動(dòng)合閘向主配電板供電。上述2種情況，只要有1人進(jìn)行操作即能實(shí)現(xiàn)岸電自動(dòng)投入，后一種情況岸電能實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)自動(dòng)投入。

從圖2可見，當(dāng)岸電通過1Q向主匯流排供電時(shí)，各臺(tái)發(fā)電機(jī)的主斷路器控制回路已被1Q動(dòng)斷觸頭切斷而無法合閘，必須將1Q分閘后，各臺(tái)發(fā)電機(jī)的主斷路器才具備合閘的條件；當(dāng)多臺(tái)或任意一臺(tái)發(fā)電機(jī)的主斷路器處在合閘狀態(tài)向主匯流排供電時(shí)，1Q控制回路被切斷而無法合閘，必須在各臺(tái)發(fā)電機(jī)的主斷路器都在分閘位置時(shí)，1Q才具備合閘的條件。因此，不存在誤合閘的可能性。

岸電自動(dòng)轉(zhuǎn)換箱若采用微處理技術(shù)控制岸電與船電的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，可對(duì)岸電的電源電壓、頻率等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。對(duì)岸電與船電進(jìn)行同相序選擇并自動(dòng)投切岸電箱的開關(guān)，可為欠電壓、過電壓、缺相、短路、過載等提供保護(hù)，可以和PMS聯(lián)網(wǎng)通信，成為機(jī)艙自動(dòng)化的一個(gè)組成部分，以進(jìn)一步提高自動(dòng)化程度與可靠性。岸電與船電自動(dòng)轉(zhuǎn)換控制流程見圖3。

HL1：岸電電源指示燈；HL2：岸電箱開關(guān)合閘指示燈；1HL：主配電板岸電電源指示燈；2HL：主配電板岸電開關(guān)合閘指示燈；1SB、2SB：岸電箱開關(guān)合閘按鈕；3SB：岸電箱開關(guān)分閘按鈕；21SB：主配電板岸電開關(guān)合閘按鈕；22SB：主配電板岸電開關(guān)分閘按鈕

圖3 岸電與船電轉(zhuǎn)換流程圖

4 結(jié)語

隨著環(huán)保要求的提高，岸電箱在船電設(shè)備中的重要性越來越高，因而在其滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和船舶規(guī)范的前提下，需要在技術(shù)上有所創(chuàng)新。采用岸電自動(dòng)轉(zhuǎn)換箱向船舶主配電板自投岸電，原理與接線都十分簡(jiǎn)單，無需改變常規(guī)岸電箱與船舶主配電板的結(jié)構(gòu)和增加器件，只需要用極低的成本即可將常規(guī)岸電箱改裝成岸電自動(dòng)轉(zhuǎn)換箱。如果用具有相序自動(dòng)轉(zhuǎn)換器的岸電箱進(jìn)行改裝，所增加的設(shè)備成本與安裝費(fèi)用可忽略不計(jì)。

岸電自動(dòng)轉(zhuǎn)換箱與常規(guī)岸電箱相比較，優(yōu)點(diǎn)十分明顯。經(jīng)實(shí)船運(yùn)用，證明岸電自動(dòng)轉(zhuǎn)換技術(shù)安全性完全符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求，操作簡(jiǎn)便，能確保用岸電向船舶主配電板可靠供電，有利于船舶用電設(shè)備的連續(xù)工作，滿足無人機(jī)艙的需求。

[1] 中國(guó)船級(jí)社. 鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范[M].北京：人民交通出版社，2009.

[2] CB/T 4406—2014，岸電箱[S].

2015-08-14

韓杰(1982—)，男，工程師，從事船電檢驗(yàn)工作；徐犇(1985—)，男，工程師，從事電氣設(shè)計(jì)和研究工作；周洋(1943—)，男，高級(jí)工程師，副總工程師，從事電氣設(shè)計(jì)、研究與教學(xué)工作。

U665.14

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