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港口碼頭岸電系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討

文檔作者：鄭永高文檔來源：海軍后勤部軍港機(jī)場營房部		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年06月07日
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港口碼頭岸電系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討
鄭永高(海軍后勤部軍港機(jī)場營房部，北京市 100841)
A Probe into Design of Shore Power Supplying for Ports＆ Docks
Zheng Yonggao (Port&amp;amp;Airport Barrack Division of Navy Logistics Dept．，Beijing 100841，China)
Abstract Features of marine power supplying
system are presented briefly． Based on anaylysis of
current power consumption situation of shore power TN
system guarantee marine power IT system ， that it is TT
system in nature is pointed out． The power—frequeny
temporary over—voltage generated in four cases is chief
culprit resulting in some fault with unknown cause．In
design of shore power system importance shall be paid to
protection aginst power·-frequency temporaay over--
voltage，IT system shall be used for power supplying，
shipboard cables shall be designed as per 0．6／1 kV，and
st ep—down transformer，380／220 V，shall be installed
for single —phase equipments，in port lighting， safety
protection，controlling etc．，power supplying．
Key words Shore power supplying system Marine
power supplying system Earthing type of low—voltage
distribution system IT system TN system Power—
frequency temporaay over—voltage
摘 要 介紹了船舶供電系統(tǒng)的特點(diǎn)．通過對岸
電TN 系統(tǒng)保障船電IT系統(tǒng)用電現(xiàn)狀分析．指出其實(shí)
質(zhì)是TT系統(tǒng)．四種情形產(chǎn)生的暫時(shí)工頻過電壓是一
些不明原因事故的罪魁禍?zhǔn)祝劭诖a頭岸電設(shè)計(jì)應(yīng)重視
暫時(shí)工頻過電壓的防護(hù)， 并采用IT系統(tǒng)供電，船用
電纜應(yīng)按0．6／1 kV設(shè)計(jì)．設(shè)置380／220 V降壓變壓
器為港區(qū)照明、安防、控制等單相設(shè)備供電．
關(guān)鍵詞 岸電 船電 低壓配電系統(tǒng)的接地形式
IT系統(tǒng) TN 系統(tǒng) 工頻暫時(shí)過電壓
船舶?？扛劭诖a頭后．為減少船上設(shè)備的機(jī)械磨
損．給船員提供一個(gè)良好的休息環(huán)境．通常需要接用
交流岸電。目前我國絕大多數(shù)港口碼頭供船舶的岸電
低壓配電系統(tǒng)的接地形式采用TN系統(tǒng)。船舶自帶發(fā)
電系統(tǒng)接地形式采用IT系統(tǒng)。由岸電TN系統(tǒng)供船舶
IT系統(tǒng)用電．引發(fā)了一些不明原因的電氣事故和設(shè)備
絕緣擊穿現(xiàn)象
1 船舶電力系統(tǒng)
船舶電力系統(tǒng)由自備發(fā)電機(jī)組等電源設(shè)備、電力
變換設(shè)備、配電網(wǎng)絡(luò)及控制設(shè)備組成，它與操舵、導(dǎo)
航、通信、動力、照明等等眾多用電設(shè)備共同構(gòu)成船
舶電氣系統(tǒng) 船舶負(fù)荷的特點(diǎn)與民用建筑負(fù)荷有很大
不同，船舶電力系統(tǒng)在電站容量、聯(lián)接方式、電壓等
級、變配電裝置等方面與陸域有很大差別。其主要特
點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面
1．1 電站容量
船舶電力系統(tǒng)只保障一條船舶的用電需求．其單
機(jī)容量和系統(tǒng)總?cè)萘颗c陸域電力系統(tǒng)容量相比通常要
小得多 國內(nèi)船舶電站單機(jī)容量很少超過1 000 kW，
系統(tǒng)總裝機(jī)功率大多不超過5 000 kW 常用的船舶發(fā)
電機(jī)組有柴油發(fā)電機(jī)組、蒸汽輪發(fā)電機(jī)組和燃?xì)廨啺l(fā)
電機(jī)組 由于船舶電站容量較?。龅酱箅妱訖C(jī)啟動
時(shí)，造成的沖擊較大．因此船舶電力系統(tǒng)對穩(wěn)定性的
要求較高
1．2 發(fā)配電裝置
從維護(hù)管理、安全及系統(tǒng)容量較小等多方面考
慮，船舶主要采用400V電壓等級．三相三線制 由
于船舶容積限制．電氣設(shè)備比較集中．發(fā)電設(shè)備和用
電設(shè)備間距離較短．導(dǎo)體大都采用電纜且長度較短．
故障時(shí)故障電流相對較大．上下級保護(hù)電器之間很難
滿足選擇性要求．因此配電保護(hù)和發(fā)電保護(hù)一般采用
一套保護(hù)裝置
1．3 工作環(huán)境惡劣
船舶電氣設(shè)備的工作條件比陸域惡劣得多．環(huán)境
條件對電氣設(shè)備的運(yùn)行性能和工作壽命影響嚴(yán)重 如
夏季船舶甲板溫度能高到75℃ 以上．會造成電機(jī)出
15
建箍電乞。
___———______—●——_ BUILDING
Z口1 0 年第1期l ELEC 辯lCl'lrY
16
力不足，絕緣加速老化；相對濕度高， 電氣設(shè)備易受
潮及變形，鍍層剝落；海水鹽霧的侵襲、霉菌的生長
和油霧及灰塵粘結(jié)．都會使絕緣下降．工作性能受到
影響；此外，正常航行情況下的傾斜、搖擺，特殊情
況下受到的沖擊和振動，都會造成電氣設(shè)備損壞、接
觸不良或誤動作
1．4 基本要求
船舶電力系統(tǒng)必須在各種海況、工況條件下．以
規(guī)范規(guī)定的品質(zhì)向全船電力負(fù)荷供電：必須確保為保
持船舶處于正常狀態(tài)．并滿足船員正常生活所需的所
有電氣設(shè)備的供電。而不求助于應(yīng)急電源：必須確保
在各種緊急情況下． 向確保船舶安全所需要的重要電
氣設(shè)備供電：必須確保船員及船舶設(shè)備的安全．免受
電氣事故的危害。為此，船舶電力系統(tǒng)的安全性、可
靠性、耐用性、環(huán)境適應(yīng)性，以及使用維護(hù)方便等方
面．都比陸域有更嚴(yán)格的要求
1．5 技術(shù)措施
為達(dá)到船舶電力系統(tǒng)安全性的要求．應(yīng)采取必要
的技術(shù)措施．識別并消除危險(xiǎn)．減少風(fēng)險(xiǎn)。這些措施
包括：采用最小風(fēng)險(xiǎn)設(shè)計(jì)，配置兩個(gè)以上電站并前后
分開設(shè)置．滿足船在破損進(jìn)水后仍保持一定的浮性和
穩(wěn)性，而不至于沉沒和傾覆的性能(抗沉性)要求；
電站電源設(shè)計(jì)采用IT系統(tǒng)．發(fā)生單相接地故障后．
可帶故障繼續(xù)運(yùn)行：船舶上的電氣設(shè)備也需取某一電
位作為保護(hù)接地的參考電位．但船舶是航行的，不能
取大地電位為參考電位．而是取船體外殼的電位為參
考電位．外殼與海水接觸再和大地相連，這樣既實(shí)現(xiàn)
了等電位聯(lián)結(jié)也實(shí)現(xiàn)了保護(hù)接地：裝設(shè)絕緣監(jiān)視裝置．
自動監(jiān)測系統(tǒng)絕緣水平險(xiǎn)情并及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號。
2 岸電采用TN系統(tǒng)存在的問題
2．1 岸電高壓供電系統(tǒng)及接地形式
港口岸基負(fù)荷主要有各類裝卸機(jī)械、保障設(shè)施設(shè)
備等．其種類繁多．用電容量差別較大。從港V1年貨
物吞吐量、用電容量、當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)現(xiàn)狀等因素綜合考
慮．一般大型港口中心電站進(jìn)線電壓等級選擇11okV。
中型港13選擇35 kV．小型港El選擇10 kV。為縮短低
壓供電距離．10kV線路宜深入負(fù)荷中心．大中型港
口中心電站經(jīng)總降壓變電所降壓至10 kV后配電給碼
頭分變電所 我國10kV配電網(wǎng)系統(tǒng)普遍采用中性點(diǎn)
不接地系統(tǒng)．當(dāng)10kV側(cè)發(fā)生單相接地故障時(shí)．故障
電流只能通過另兩非故障相的對地電容返回電源．其
值僅為兩非故障相的對地電容電流的向量和 因線路
對地電容尤其是架空線路的對地電容很?。菘购?
大，所以l0kV側(cè)單相接地故障電流很小。我國電力
部門規(guī)范規(guī)定．該故障電流不得大于20 A 10 kV
系統(tǒng)不接地的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)生單相接地故障時(shí)不必切斷
l0 kV電源側(cè)斷路器．只需發(fā)出故障報(bào)警信號．以便
在盡可能短的時(shí)間內(nèi)排除故障．避免因斷路器跳閘而
導(dǎo)致大面積停電
自上世紀(jì)9O年代以來．我國城市電網(wǎng)負(fù)荷急劇
增長 10 kV系統(tǒng)受供電容量和線路走廊限制．以高
壓10 kV埋地電纜取代架空線路供電。由于電纜對地
電容大，容抗小，對地電容電流增大，10kV電網(wǎng)發(fā)
生單相接地時(shí)故障電流大大超過20A的限值．如筆
者曾接觸的某港區(qū)總降壓變電所該值為83 A 該種情
況下．如發(fā)生10 kv單相接地故障．由于電弧電流過
大．接地故障電弧能量使電纜損壞加劇，單相接地很
快轉(zhuǎn)換為相間短路．致使事故擴(kuò)大。迫使故障回路電
源端斷路器動作切斷電源．10 kV不接地系統(tǒng)發(fā)生單
相接地后仍保證供電不間斷的優(yōu)點(diǎn)已不復(fù)存在。為
此，市政電網(wǎng)、大中型港13總降壓變電所內(nèi)1OkV配
電系統(tǒng)由不接地系統(tǒng)改為經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)． 以降低
對電網(wǎng)絕緣的要求和建設(shè)投資 采用小電阻接地系統(tǒng)
后．10 kV側(cè)發(fā)生單相接地故障．故障電流經(jīng)接地小
電阻返回電源，其值可達(dá)數(shù)百安甚至近千安。繼電保
護(hù)應(yīng)在以若干毫秒計(jì)的時(shí)間內(nèi)迅速切斷電源． 防止事
故擴(kuò)大。
2。2 岸電低壓配電系統(tǒng)采用TN接地形式的優(yōu)點(diǎn)
目前我國港口碼頭岸電設(shè)計(jì)接地形式普遍采用
TN系統(tǒng)．一方面是因?yàn)門N 系統(tǒng)變壓器中性點(diǎn)接地，
可限制中性點(diǎn)電位漂移．方便地引出220／380 V電
源．能滿足絕大多數(shù)低壓負(fù)載對電源電壓的要求：另
一方面是因?yàn)閺V大設(shè)計(jì)人員對TN系統(tǒng)比較熟悉．一
般民用建筑供電大都采用TN系統(tǒng)(包括TN—C、
TN—C—S和TN—S系統(tǒng))．應(yīng)用起來得心應(yīng)手。港
口碼頭岸電的主要保障對象是船舶．對岸電的要求
是交流380 V 電源．不帶中性線。除此之外。碼頭
上還有起重裝卸機(jī)械、港區(qū)路燈、庫房、碼頭浴廁、
值班室、船舶維修等設(shè)施設(shè)備用電，不少設(shè)備使用單
相交流220 V電源
2．3 岸電TN系統(tǒng)保障船舶用電存在的問題
2．3．1 問題一：必須解除船舶上的絕緣監(jiān)視裝置
船舶IT系統(tǒng)裝有絕緣監(jiān)視裝置．而岸電采用TN
系統(tǒng) 用岸電TN系統(tǒng)保障船舶用電．首先必須解除
船舶上的絕緣監(jiān)視裝置 因?yàn)榻^緣監(jiān)測器只能用來監(jiān)
測IT系統(tǒng)的絕緣．不能用來監(jiān)測TN系統(tǒng)和TT系統(tǒng)
的絕緣．后兩種系統(tǒng)的變壓器中性點(diǎn)是直接接地的．
絕緣監(jiān)測器無法反映整個(gè)系統(tǒng)的絕緣水平 船舶裝設(shè)
絕緣監(jiān)測器的目的是自動識別單相對地短路故障．并
通過繼電器作用發(fā)出聲、光報(bào)警信號．便于在盡量短
的時(shí)間內(nèi)排除故障并維持供電不問斷 實(shí)際上．船舶
電力系統(tǒng)為提高供電不問斷性，及早消除絕緣隱患．
在電氣裝置絕緣水平降低到某一定值時(shí)即發(fā)出報(bào)警信
號．而不是等到第一次接地故障發(fā)生以后 為保障岸
電而解除船舶上設(shè)置的絕緣監(jiān)視裝置．這是岸電TN
系統(tǒng)供船舶用電的安全隱患之一
2．3．2 問題二：實(shí)際是以TT系統(tǒng)供電
船電采用IT系統(tǒng)．岸電采用TN系統(tǒng)．岸電保
障船舶供電時(shí)，岸電變壓器中性點(diǎn)直接接地．船舶
上的用電設(shè)備通過船體、海水義與大地連接做保護(hù)
接地．也就是電源側(cè)中性點(diǎn)系統(tǒng)接地和船舶上用電
設(shè)備的保護(hù)接地是兩個(gè)分開、獨(dú)立的接地裝置。相
互間沒有電氣聯(lián)系．這不是TN 系統(tǒng)．也不是IT系
統(tǒng)，而是典型的TT系統(tǒng)， 見圖1。由于是TT系統(tǒng)
供電，正常情況下．船舶用電設(shè)備外殼與供電線路問
的對地絕緣將承受交流220 V
問題是船電設(shè)計(jì)為IT系統(tǒng)，岸電是TN系統(tǒng)．岸
電同時(shí)以TN系統(tǒng)向其他岸基設(shè)備供電． 由岸電TN
系統(tǒng)保障船舶用電，實(shí)際又演變?yōu)門T系統(tǒng) 這樣不
可避免地會出現(xiàn)一些問題，埋下了電擊、電氣火災(zāi)、
岸電系統(tǒng) 船舶用電設(shè)備
： ：
圖1 岸電TN系統(tǒng)保障船舶供電實(shí)際是TT系統(tǒng)
Fig．】 Shore power TN system guarantee marine power
supplying system is TT system in nature
供I電l與l配l電1
p, ,~
, t - C 1
0 0
設(shè)備絕緣擊穿等等安全隱患．而引發(fā)事故的原因往往
很難查清
2．3．3 問題二三： 下四種情形下可能產(chǎn)生暫時(shí)工頻
過電壓 1
2．3．3．1 情形1 ／
低壓供電線纜不僅回路多、線路長，而且用電設(shè)
備多樣。敷設(shè)條件不一，受海邊高溫、高濕、高鹽霧
惡劣環(huán)境影響．尤其是碼頭岸電箱至船舶的供電電
纜，經(jīng)常在碼頭曝曬、冰凍、拖曳、船舶搖晃磕碰，
使用日久難免老化、劣化而出現(xiàn)破損．容易與正常情
況下不帶電的導(dǎo)電物體問(如電纜溝內(nèi)架構(gòu)等)發(fā)生
單相接地故障，見圖2。單相接地電阻值為尺E，接地
故障電流為／a，則 通過尺E、尺 構(gòu)成回路，岸電變
壓器中性點(diǎn)電壓為 =，d×R口，也就是變壓器中性
點(diǎn)電位升高 ．于是船舶用電設(shè)備外殼與供電線路問
的對地絕緣將承受交流220 V+ 。當(dāng)然，對接地相
而言． 因相位相等其值大于220 V．對非故障相這個(gè)
值是向量疊加值
岸電系統(tǒng) 船舶用電設(shè)備
圖2 低壓線路破損發(fā)生單相接地故障引起暫時(shí)工頻過電壓
Fig．2 Power—frequency temporary over—voltage due to singlephase
earthing fault in case of low—voltage line damaged
2．3．3．2 情形2
前面分析過．通常10 kV 電源側(cè)采用不接地系
統(tǒng)，而10 kV設(shè)備外露導(dǎo)電裝置必須進(jìn)行保護(hù)接地
為節(jié)約變電所建設(shè)投資．10 kV設(shè)備保護(hù)接地與變壓
器中性點(diǎn)系統(tǒng)接地共用接地裝置．見圖3 如發(fā)生
10 kV設(shè)備絕緣破壞，泄漏電流為，，『l，則 通過接地
裝置和R日流入大地，再經(jīng)非故障相對地電容返回電
源，在R 上產(chǎn)生u,n=，m×RB，此時(shí)由于所有電站
設(shè)備實(shí)施了保護(hù)接地或等電位聯(lián)結(jié)．所以對電站設(shè)備
和運(yùn)行人員是安全的．但是變壓器中性點(diǎn)電位升高為
17
港口 曼皇系 堡 爨 一 (曼苧 )J●■l
t7
建裁電乞。
_—l_—II_—·l_1 13U}1131NG
2口1 13年第1期l ELECTRICITY
18
， 船舶用電設(shè)備外殼與低壓供電線路問的對地絕緣
將承受交流220 V+ 。
岸電系統(tǒng) 船舶用電設(shè)備
。 ： l ：
圖3 10 kV線路、設(shè)備老化破損引起暫時(shí)工頻過電壓
Fig．3 Power-frequency temporary over-voltage due to 10 kV
line&amp;amp; equipment aged and damaged
2．3．3．3 情形3
對10 kv中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)．發(fā)生單相接地故障
電流 ，則 通過R B構(gòu)成回路，岸電變壓器中
性點(diǎn)電壓為Vs= ×R日，也就是船舶用電設(shè)備外殼與
供電線路間電位差變?yōu)榻涣?20 V+ 按規(guī)范規(guī)定
最大為20A，通常變壓器中性點(diǎn)接地電阻值為4Q，
則 值最大為80 V。 。
上述三種情形產(chǎn)生的只是幅值不大的暫時(shí)工頻過
電壓．我們尚可以不采取措施防范這些過電壓的危
害，而目前市網(wǎng)、港區(qū)中心變電所采取的10 kV小電
阻接地系統(tǒng)．發(fā)生單相接地后引起的暫時(shí)工頻過電壓
必須引起我們的高度重視
2．3．3．4 情形4
對10 kV小電阻接地系統(tǒng)．1lO／10 kV變壓器二
次側(cè)繞組通常為三角形接線，沒有中性點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)接
地需在10 kV側(cè)安裝一個(gè)接地變壓器．見圖4．其一
次側(cè)為有中性點(diǎn)的星形繞組(圖4未表示接地變的二
次繞組)，這樣就獲得系統(tǒng)接地所需的人工中性點(diǎn)．
為限制直接接地的故障電流．此人工中性點(diǎn)經(jīng)l0 n
左右電阻器R后再接至地下接地極R 接地。采用小
電阻接地后．在10 kV側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)．接地故障
電流 不再是微小的電容電流，由于獲得了 R
和小電阻 返回電源的通路， 可達(dá)數(shù)百甚至上千
安，岸電變壓器中性點(diǎn)電壓為 = ×R ，數(shù)值為
數(shù)百甚至千伏．致使船舶用電設(shè)備外殼與供電線路間
將承受220 V 4- 的暫時(shí)工頻過電壓，其值遠(yuǎn)超過船
舶上裝備的導(dǎo)航、通信等弱電信息系統(tǒng)的耐壓水平．
結(jié)果導(dǎo)致大量信息設(shè)備損壞、絕緣擊穿。雖然在此故
障時(shí)．為保護(hù)10 kV線路和設(shè)備．電源側(cè)的繼電器和
斷路器在毫秒級的時(shí)間內(nèi)迅速切斷電源，但是．筆
者所掌握的情況是船用電器設(shè)備往往是先擊穿、損
毀．而該故障又隨高壓側(cè)隱患排除而消失．下次出現(xiàn)
10 kV側(cè)接地故障時(shí)繼續(xù)發(fā)生事故。以致于事故責(zé)任
追究、隱患的排除不能從根本上解決問題。
2．4 暫時(shí)工頻過電壓防護(hù)問題
當(dāng)10 kV變電所與低壓用電設(shè)備處于同一建筑
物內(nèi)時(shí)．如民用建筑電氣設(shè)計(jì)．沒有暫時(shí)工頻過電
岸電系統(tǒng) ： 船舶用電設(shè)備
圖4 10kV經(jīng)小電阻接地引起暫時(shí)工頻過電壓
Fig．4 Power-frequency temporary over-voltage due to 10 kV grounded with low—resistance
壓防護(hù)問題 因?yàn)樵诿裼媒ㄖ姎庠O(shè)計(jì)中，低壓系
統(tǒng)要設(shè)置兩個(gè)電氣上互不影響的系統(tǒng)接地和保護(hù)接
地是難以實(shí)現(xiàn)的．也沒有必要。另外為避免不同接
地裝置間的電位差引發(fā)的電氣事故． 民用建筑也只
能采用共用接地裝置．故通常不采用TT系統(tǒng)，而是
目前廣泛采用的TN系統(tǒng) 通常做法是．將l0 kV設(shè)
備保護(hù)接地、低壓系統(tǒng)工作接地及保護(hù)接地通過與建
筑物總等電位聯(lián)結(jié)裝置連通．并利用建筑物基礎(chǔ)鋼
筋、金屬水管和高低壓電纜金屬外皮等的自然接地而
共用接地裝置． 因此它們處于同一電位水平。當(dāng)發(fā)生
接地故障時(shí)，不論尺 上的對地電壓升高多大， 由于
總等電位聯(lián)結(jié)的作用．所有電氣裝置的電位都上升
同一水平． 建筑物內(nèi)部并不出現(xiàn)電位差．因此不可
能發(fā)生電擊和絕緣擊穿事故
岸基變電所供船舶用電．實(shí)際供電形式是TT系
統(tǒng)，又沒有等電位聯(lián)結(jié)，所以故障過電壓 不會傳
導(dǎo)到船舶電氣裝置的外露導(dǎo)電部分而引起電擊事故．
但卻存在船上電氣設(shè)備和線路的對地絕緣被此過電壓
擊穿的危險(xiǎn) 由于該過電壓只發(fā)生在帶電導(dǎo)體與地
間．而不是在帶電導(dǎo)體間．因此該過電壓引發(fā)的事故
原因更隱蔽，各級工程設(shè)計(jì)部門、管理使用部門更應(yīng)
重視該過電壓的防護(hù)
3 岸電采用IT系統(tǒng)及技術(shù)措施
a． 綜上所述．岸電采用TN系統(tǒng)．10 kV變電所
內(nèi)所有電氣設(shè)備外露導(dǎo)電體的保護(hù)接地．和變壓器
中性點(diǎn)T作接地連接在一起． 由于共用同一個(gè)接地
極尺 ，且 上的電壓降 隨故障電流，，I的增大而
增大．尤其是對10 kv經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)．有上千伏
特的故障電壓 將傳導(dǎo)到船電電氣設(shè)備引起對地大
幅值暫時(shí)性過電壓。在船電系統(tǒng)內(nèi)引發(fā)各種事故 為
避免發(fā)生該類事故．可以將變電所保護(hù)接地和變壓器
中性點(diǎn)T作接地分開設(shè)置．則故障過電壓無法傳導(dǎo)到
船電系統(tǒng)．船電系統(tǒng)不可能出現(xiàn)帶電導(dǎo)體的對地過電
壓?；蛘?0 kV變電所內(nèi)仍采用共用接地裝置．但必
須降低 和 值，使之滿足規(guī)范切斷電源時(shí)間大于
5 s， 允許的最大值為250 V；切斷電源時(shí)間小于或
等于5 S， 允許的最大值為1 200 V的規(guī)定。事實(shí)
上．這兩條措施在港口工程實(shí)踐中都無法實(shí)現(xiàn)．尤其
。 ()魚f 3墼l皇3
是對孤立設(shè)于碼頭前沿的箱式變電站，分開設(shè)置保護(hù)
接地與工作接地是不現(xiàn)實(shí)的，降低 和 值使
小于1 200V也很難實(shí)現(xiàn)
因此．岸電采用TN系統(tǒng)保障船舶用電是極不安
全的．應(yīng)避免采用 解決對策是，岸電系統(tǒng)也設(shè)計(jì)成
IT系統(tǒng) IT系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是．變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)不
接地．上述分析的四種情形產(chǎn)生的故障過電壓就無法
傳導(dǎo)到船電系統(tǒng)，船電系統(tǒng)也不可能出現(xiàn)帶電導(dǎo)體的
對地過電壓．因此船上電氣設(shè)備是安全的。需要注意
的是．岸電系統(tǒng)改成IT系統(tǒng)后。整個(gè)系統(tǒng)只配出三
根相線而不配出中性線 否則．若中性線絕緣損壞接
地(低壓線纜多且網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，概率極高)。船舶上裝
設(shè)的絕緣監(jiān)測器對此故障不能及時(shí)作出反應(yīng)，IT系
統(tǒng)實(shí)際上又成了TT系統(tǒng)．而電氣管理人員對此并不
知曉．容易帶故障運(yùn)行 如果再發(fā)生第二次接地故
障．則將按TT系統(tǒng)的方式切斷電源，就失去了IT
系統(tǒng)供電不間斷性高的優(yōu)勢
b． 岸電設(shè)計(jì)采用IT系統(tǒng)后不配出中性線，船
舶用電安全性得到了保證．但同時(shí)意味著岸電系統(tǒng)
不能直接提供220 V單相電源。對港區(qū)照明、警戒警
衛(wèi)、特設(shè)站裝備、控制等單相用電負(fù)荷必須通過
380／220V降壓變壓器提供 大型港口在岸電系統(tǒng)設(shè)
計(jì)時(shí)，也可以在同一變電所內(nèi)，單獨(dú)設(shè)1臺變壓器，
接地形式采用TN系統(tǒng)．專供空壓機(jī)、純水設(shè)備、照
明等港區(qū)陸域用電 這無疑將帶來系統(tǒng)的復(fù)雜化，增
加了投資．給使用管理帶來麻煩．但與動輒上億，少
則幾千萬的船舶裝備安全相比．還是值得的
c． 對IT系統(tǒng)而言． 發(fā)生一相接地后另兩相
對地電壓將升高為線電壓380 V． 因此在進(jìn)行線
纜選擇時(shí)． 應(yīng)注意I T 系統(tǒng)須采用額定電壓為
450／750 V 以上的四芯或五芯電纜．筆者建議不論
采用何種接地形式． 低壓電纜額定電壓均選用
0．6／1 kV．同理電氣設(shè)備的絕緣水平和體積也應(yīng)相
應(yīng)提高和增大以策安全
4 岸電供電質(zhì)量問題
為減少電壓偏差．供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)．可通過正
確選擇變壓器的變壓比和電壓分接頭．降低系統(tǒng)阻
抗、采取無功補(bǔ)償?shù)却胧┙鉀Q?！睹裼媒ㄖ姎庠O(shè)計(jì)
規(guī)范》(JGJ 16—2008)第3．4．7條規(guī)定，10(6)kV
港口碼頭岸電系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討(郜水高
19
建虢電乞
I·—·————__■ BUILDING
2口1口年第1期I ELEC 辯lClTY
配電變壓器不宜采用有載調(diào)壓變壓器。港口碼頭用電
負(fù)荷曲線較民用建筑特殊．船舶?？看a頭使用岸電少
則幾十kW。多則數(shù)百甚至上千kW ．船舶離港后負(fù)荷
又為零，負(fù)荷容量變化懸殊。據(jù)筆者跟蹤了解，不少
碼頭船電負(fù)荷高峰時(shí)岸電電壓可低至360V．甚至更
低．負(fù)荷低谷時(shí)岸電電壓可升至440V．岸電電壓如
此大的波動容易導(dǎo)致船舶控制電源變壓器以及電源模
塊損壞．對船舶照明裝置壽命影響嚴(yán)重 岸電變壓
器輸出電壓偏差幅度既不滿足船電設(shè)備對供電質(zhì)量
的要求，也遠(yuǎn)超出規(guī)范對供電電壓偏差的規(guī)定．單獨(dú)
設(shè)置調(diào)壓裝置在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上也不合理 如果不分析用
電負(fù)荷性質(zhì)、特點(diǎn)，簡單執(zhí)行規(guī)范“10 (6)kV配電
變壓器不宜采用有載調(diào)壓變壓器”進(jìn)行港口碼頭岸電
設(shè)計(jì)．往往導(dǎo)致供電電壓波動偏差過大．無法滿足船
舶對岸電質(zhì)量的要求 因此．碼頭變電所l0 kV變壓
器宜選用有載調(diào)壓變壓器 為避免有載調(diào)壓變壓器分
接開關(guān)的響應(yīng)速度、同步動作的差異而出現(xiàn)的變壓器
間的環(huán)流．有載調(diào)壓變壓器一般不考慮并列運(yùn)行 油
浸變壓器的維護(hù)復(fù)雜．需定期對變壓器油進(jìn)行過濾．
防火能力低，對于船舶、港口貨場等消防要求較高的
場所．應(yīng)避免油浸變壓器的使用 建議港口碼頭供船
電的變壓器選用有載干式調(diào)壓變壓器
5 小結(jié)
港15碼頭岸電建設(shè)的主要保障對象是船舶用電．
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碼頭1O kV變電所既是港區(qū)中心電站的負(fù)荷端．也是
船電保障的電源端，應(yīng)按船電的特點(diǎn)、使用要求，在
保證安全性、可靠性的前提下，組織岸電設(shè)計(jì)。本文
要點(diǎn)概括如下：
a． 岸電TN系統(tǒng)保障船電．其實(shí)質(zhì)是Tr系統(tǒng)
供電，高低壓側(cè)絕緣破損、單相短路等故障容易引入
暫時(shí)工頻過電壓，導(dǎo)致線路絕緣擊穿、設(shè)備損壞等事
故隱患，應(yīng)注意暫時(shí)工頻過電壓的防護(hù)。同時(shí)，船電
設(shè)計(jì)者也應(yīng)提高船舶電氣系統(tǒng)及設(shè)備的電網(wǎng)適應(yīng)能
力，提高耐壓水平和抗沖擊能力。
b． 船電保障電源應(yīng)按IT系統(tǒng)設(shè)計(jì)．船用電纜
應(yīng)按0．6／l kV的絕緣水平設(shè)計(jì)
c ． 陸域單相設(shè)備用電需設(shè)置380，220 V降壓
變壓器，或單設(shè)陸域?qū)Ｓ米儔浩鱽硖峁?20 V電源。
d． 港口岸電供船電的變壓器宜選用于式有載
調(diào)壓變壓器
盞 越5_l
1 楊金成．徐正喜． 艦船交流岸電電源剖析． 中國造
船，2005，46(3)：50—55．
2 王厚余，低壓電氣裝置的設(shè)計(jì)安裝和檢驗(yàn)． 北京：
中國電力出版社，2007：95～104．
2009—06—30來稿
2OlO一01—07修回
本刊2009年合訂本已發(fā)行
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盔 卷 定價(jià)(元／冊’ 年 卷 定價(jià)(囂／瓣 》l
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2002 2l 26．0o 20o6 25 58．O0
2003 22 38．o0 20H07 26 120．0o
2OO4 23 38．00 2008 27 120．0o
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