船舶岸電系統(tǒng)改造中船岸設(shè)備連接方式探討

阮海峰 和志慶

摘? ? 要：為更好地處理船舶在靠泊碼頭期間帶來(lái)的大氣污染問(wèn)題，船舶岸電系統(tǒng)改造技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，電纜作為連接岸電和船電系統(tǒng)的重要設(shè)備其作用尤為突出。本文通過(guò)比較岸電接用技術(shù)中電纜及輔助設(shè)備不同安裝位置的特點(diǎn)，從電纜選擇及岸基輔助設(shè)備布置兩個(gè)方面提出最優(yōu)方式，既節(jié)省了船舶岸電改造費(fèi)用，又能提高岸電設(shè)備的使用效率及安全性能，解決船舶靠泊碼頭帶來(lái)的大氣污染問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：岸電系統(tǒng)；電纜；布置；比較分析

中圖分類(lèi)號(hào)：U665.1? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

The Exploration on Ship-Shore Equipment Connection Mode for

Ship-Shore Power System Reform

RUAN Haifeng， HE Zhiqing

（ Port and Navigation （Local Maritime Affairs） Management and Service Center of Wuhu City，? Wuhu 241000 ）

Abstract： In order to better deal with the problem of air pollution caused by ships during berthing at the wharf， the promotion of ship shore power transformation technology arises at the right moment. Cable plays a particularly prominent role as an important equipment connecting shore power and ship power system. This paper compares the characteristics of cable and auxiliary equipment in two different installation positions in shore power connection technology. Propose the optimal way both for the selection of cable and shore-based auxiliary equipment layout， e.g.? saving the the costs in the process of ship-shore electricity transformation? and improve the use efficiency and safety performance of the equipment in view of the management control， in order to better accomplish the promotion of shore power transformation technology， and solve the problem of air pollution from ships berthing terminal as soon as possible.

Key words： Shore Power System; Cable; Layout; Comparison and Analysis

1? ? ?前言

船舶岸電技術(shù)是通過(guò)采用岸電資源為船舶在靠泊碼頭期間提供必需的動(dòng)力能源，從而減少在?？看a頭期間因持續(xù)使用發(fā)電柴油機(jī)造成的尾氣、噪聲等污染問(wèn)題。船舶岸電系統(tǒng)由岸電電源、連接電纜及接口設(shè)備等部分組成，主要包括：岸電電源、接電箱、接插件、電纜及電纜卷筒等。電纜和卷筒設(shè)備，作為岸電系統(tǒng)中重要的設(shè)備，其安裝位置可以根據(jù)實(shí)際情況選擇安裝在船上或岸上，目前采用的主流方式是安裝在船上合適位置。

2? ? 發(fā)展船舶岸電技術(shù)的必要性

2.1? ?船舶節(jié)能需求

岸電的使用改善了船舶發(fā)電機(jī)使用工況，讓船舶在靠泊期間仍能依靠岸電能源保證部分設(shè)備的正常運(yùn)行，減少了船舶電網(wǎng)在低負(fù)荷時(shí)柴油機(jī)組發(fā)電的工作時(shí)長(zhǎng)，從而減少了因機(jī)械能耗而帶來(lái)的非必要的損失，在很大程度上減少了能源的浪費(fèi)。

2.2? ?提高供電品質(zhì)

船用機(jī)組由于容量較小，啟動(dòng)大負(fù)荷時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊大，造成電網(wǎng)頻率和電壓的波動(dòng)較大，供電品質(zhì)一般不高；而岸網(wǎng)的容量較船網(wǎng)要大得多，電壓頻率較穩(wěn)定，抗沖擊負(fù)荷的能力強(qiáng)；另外，船網(wǎng)發(fā)電時(shí)，發(fā)電機(jī)本身交變磁場(chǎng)會(huì)對(duì)周?chē)O(shè)備產(chǎn)生諧波干擾，發(fā)電機(jī)之間相互干擾時(shí)還會(huì)產(chǎn)生二次諧波干擾；一些設(shè)備甚至是重要設(shè)備廣泛采用通信技術(shù)，這些諧波干擾會(huì)對(duì)通訊的穩(wěn)定產(chǎn)生不可預(yù)測(cè)的潛在危害；岸電供電時(shí)，可通過(guò)采用高通濾波和低通濾波過(guò)濾這些浪涌脈沖，提供高品質(zhì)的電能。

2.3? ?減少港口大氣污染

港口大氣污染的來(lái)源之一就是船舶靠泊時(shí)依靠發(fā)電機(jī)提供能量造成的尾氣污染。采用岸電后，來(lái)自發(fā)電機(jī)帶來(lái)的尾氣污染將得到很好地控制，是實(shí)現(xiàn)港口污染防治的重要舉措。

2.4? 改善船員工作環(huán)境

船舶靠泊期間，部分設(shè)備仍需保持運(yùn)行狀態(tài)，需要持續(xù)提供電力輸出。以目前船舶供電方式來(lái)看，作為原動(dòng)力的發(fā)電機(jī)運(yùn)行是必不可少的，這使得船舶在靠泊期間仍會(huì)產(chǎn)生大量的大氣和噪聲污染。如果船舶靠泊后采用岸電提供電能，將很好地解決這類(lèi)問(wèn)題，給船員提供相對(duì)安靜的工作環(huán)境，緩解船員工作壓力。

3? ? 船岸電網(wǎng)連接方法

船岸電網(wǎng)連接是通過(guò)電纜及輔助設(shè)備將岸基配電箱與船基配電箱相連。其中，輔助設(shè)備之一的電纜卷筒，作為協(xié)助電纜伸縮的重要工具，在實(shí)現(xiàn)岸電連接的前期工作中起著十分重要的作用?，F(xiàn)有船舶岸電改造方案中，電纜卷筒安裝一般是在船上尋找合適地點(diǎn)，選擇靠近船舶主配電板的位置，例如船尾靠近機(jī)艙的主甲板、船頭靠近駕駛室的主甲板等位置，減少在船上鋪設(shè)電纜的有效長(zhǎng)度，也方便使用操作管理。本文作者建議將電纜和卷筒設(shè)備安裝在碼頭上，在使用時(shí)將電纜自由端鋪設(shè)到船舶主配電板處，通過(guò)專(zhuān)用接頭與船上接收插座聯(lián)通。現(xiàn)就以上位置選擇進(jìn)行分析。

3.1? 電纜卷筒安裝位置選擇

眾所周知，船舶特別是內(nèi)河船舶，為充分考慮其經(jīng)濟(jì)性，甲板上可使用的多余空間并不多，所以電纜卷筒因其供電處所的特殊要求，一般選擇放在甲板尾部且靠近機(jī)艙的位置。船舶尾部一般設(shè)有尾舵?zhèn)鲃?dòng)設(shè)備、救生艇筏及升降裝置等設(shè)備，能夠給電纜卷筒預(yù)留的位置空間并不充足，且安裝在船上受存放地點(diǎn)影響，卷筒和電纜一般是露天存放，不利于電纜的使用壽命；而碼頭相對(duì)船舶而言，可供安放電纜卷筒的位置相對(duì)較富裕，特別是新建碼頭在設(shè)計(jì)之初就可以預(yù)留合適位置，并且可以針對(duì)碼頭的功能設(shè)計(jì)建造下沉式岸電箱及電纜卷筒存放處所，既減少占用碼頭空間，又避免了設(shè)備在外面暴曬和雨水沖刷，可提高設(shè)備的使用壽命。

3.2? ?岸基電纜卷筒及輔助設(shè)備

船用電纜及卷筒設(shè)備因其特殊要求，其電纜在長(zhǎng)度、設(shè)備重量、防護(hù)等級(jí)等方面的要求也較為特殊，為了滿足在各種復(fù)雜碼頭設(shè)計(jì)情況下電纜都能夠接到岸電箱，其長(zhǎng)度必須足夠長(zhǎng)；由于岸電電纜都是直接沿陸地拉接，需要拖拽，與周?chē)h(huán)境和人員接觸的幾率大，為安全起見(jiàn)，一般設(shè)計(jì)有鎧甲保護(hù)，增加了其自身的重量。這些因素給船舶岸電系統(tǒng)改裝工程帶來(lái)很大不便，船舶改裝時(shí)需借助專(zhuān)門(mén)的吊裝機(jī)器來(lái)輔助完成設(shè)備上船運(yùn)輸，直接增加了岸電系統(tǒng)改造費(fèi)用。在此情況下，岸基電纜傳送輔助設(shè)備的采用就非常有必要了，采用碼頭專(zhuān)用設(shè)備不但可以減輕單獨(dú)依靠人工操作帶來(lái)的不便，同時(shí)可以減少人工操作帶來(lái)的不安全因素?？紤]船舶在裝卸貨過(guò)程中船體相對(duì)碼頭產(chǎn)生的距離變化，可以配合電纜卷筒安裝自動(dòng)收緊或放松裝置，自由控制電纜的松緊程度，減少因電纜收縮導(dǎo)致的對(duì)用電箱等設(shè)備的傷害，對(duì)整個(gè)岸電系統(tǒng)起到很好的保護(hù)作用。

3.3? 電纜和岸基卷筒設(shè)備成本

在岸電系統(tǒng)中要充分考慮到電纜長(zhǎng)度選擇，必須滿足因?yàn)楦劭诖a頭接電位置變化、河道水位變化、不同船型干舷高度變化及船舶吃水變化等因素影響。因船用電纜的特殊要求，需選用耐油、滯燃、防水護(hù)套的柔性銅芯電纜，費(fèi)用較普通電纜明顯較高；若采用碼頭安裝岸基卷筒和岸基電纜的方法，可以減少船舶配置電纜和卷筒設(shè)備的費(fèi)用，且碼頭可以根據(jù)岸電箱位置和電纜卷筒的預(yù)留空間配置規(guī)模更大的設(shè)備，以便提供更長(zhǎng)有效長(zhǎng)度的電纜。

3.4? 電纜和岸基卷筒設(shè)備使用管理

船舶航行過(guò)程中，電纜和卷筒均處于無(wú)用狀態(tài)，受環(huán)境因素影響仍需對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，增加了人力和維護(hù)費(fèi)用。如果采用碼頭配備岸基公用電纜和卷筒設(shè)備，一方面大大提高了設(shè)備的利用率，減少了資源浪費(fèi)，同時(shí)在設(shè)備的使用管理方面，可以由碼頭方安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)管理，從使用管理的質(zhì)量和對(duì)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)等方面來(lái)看，效果也會(huì)更好。

3.5? 操作人員培訓(xùn)

因?yàn)榇瑔T流動(dòng)性原因，在同一艘船上工作的時(shí)間長(zhǎng)短不固定，更換工作的頻率也較高，每船在為船員培訓(xùn)方面付出的精力會(huì)明顯提高；而碼頭工人的固定性相對(duì)較強(qiáng)，而且配備專(zhuān)業(yè)電工人員也較容易實(shí)現(xiàn)。因此，采用岸上配置電纜和卷筒等設(shè)備的方式，能夠更好發(fā)揮工作人員培訓(xùn)的作用和價(jià)值，并且在岸電使用時(shí)操作安全性更高。

4? ? 使用管理

4.1? ?加強(qiáng)操作人員培訓(xùn)

船舶岸電系統(tǒng)作為一種新興技術(shù)，對(duì)船員及碼頭操作工人來(lái)說(shuō)都是一種新的挑戰(zhàn)，使用初期要做好培訓(xùn)工作，要求使用人員充分掌握使用技巧，確保知曉使用注意事項(xiàng)，保證岸電使用安全。例如，要求岸電電壓、頻率、相序與本船電網(wǎng)電壓、頻率一致，工作人員要注意檢查岸電相序、電壓、頻率是否與本船電網(wǎng)電壓、頻率一致，任何一種不一致都要調(diào)整使之匹配。

4.2? 電纜系統(tǒng)管理

岸電系統(tǒng)卷筒設(shè)備除具有收放電纜功能外，還應(yīng)具備安全功能，防止電纜過(guò)渡拉伸。在正常情況下，保證電纜不出現(xiàn)超過(guò)允許值的機(jī)械應(yīng)力；在出現(xiàn)電纜過(guò)度拉伸情況下，做到及時(shí)切斷岸電連接，避免帶電拉斷電纜或插頭拔出狀況，以免引起人員觸電或因電致火現(xiàn)象發(fā)生。

4.3? ?岸電箱管理

岸電系統(tǒng)是通過(guò)岸電箱接至船舶主配電板或應(yīng)急配電板。岸電箱面板上設(shè)有指示燈指示外來(lái)電纜是否有電，箱內(nèi)還應(yīng)設(shè)置岸電相序的監(jiān)視設(shè)備，只有當(dāng)接入岸電的相序與船舶電網(wǎng)的相序一致時(shí)，才允許合上岸電箱的開(kāi)關(guān)。日常管理人員要做好岸電箱的維護(hù)保養(yǎng)，確保各項(xiàng)功能的正常使用。

4.4? 檢驗(yàn)質(zhì)量管理

船舶用電系統(tǒng)較岸電系統(tǒng)，無(wú)論從設(shè)備選擇、安裝位置和施工要求等方面都存在很大不同，而且要求也更高。在船舶岸電系統(tǒng)改造過(guò)程中，工作人員要從圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、設(shè)備及電纜選取、安裝布局、完工試驗(yàn)等方面把好關(guān)，做到設(shè)計(jì)合理、設(shè)備選擇滿足船用產(chǎn)品要求、試驗(yàn)滿足規(guī)范和實(shí)際需求，確保檢驗(yàn)質(zhì)量。

4.5? ?做好政策宣傳

相關(guān)部門(mén)根據(jù)職責(zé)分工，做好船舶岸電系統(tǒng)改造政策宣傳，海事部門(mén)做好使用監(jiān)督，港航部門(mén)做好補(bǔ)貼政策的后續(xù)工作；港口企業(yè)鼓勵(lì)使用岸電船舶優(yōu)先靠泊，提供電價(jià)優(yōu)惠政策等，提高廣大船舶參與岸電系統(tǒng)改造的積極性。

5? ? 小結(jié)

從港口污染防治的成效可知，船舶排放污染物的消減量、船舶大氣污染物的消減量，與船型、船舶靠港的艘次數(shù)、船舶發(fā)電機(jī)性能及燃油類(lèi)型有直接關(guān)系。船舶岸電系統(tǒng)改造，作為減少港口船舶污染的重要手段值得推廣。通過(guò)本文介紹，在優(yōu)化船舶岸電系統(tǒng)改造的具體實(shí)施方案中，做好電纜及輔助設(shè)備的安裝配置，既能減少船舶改造費(fèi)用，又能更好地實(shí)現(xiàn)改造效果，有利于今后加快推廣船舶岸電系統(tǒng)改造技術(shù)，更好地實(shí)現(xiàn)港口綠色發(fā)展。

作者簡(jiǎn)介：阮海峰（1964-），男，助理工程師。主要從事船舶檢驗(yàn)、海事管理工作。

和志慶（1980-），男，工程師。主要從事船舶檢驗(yàn)工作。

收稿日期：2022-08-12