船舶高壓岸電系統(tǒng)的安全操作和維護(hù)

船舶高壓岸電系統(tǒng)的安全操作和維護(hù)

圖3.3.岸廳通過管道的高壓側(cè)電取代自發(fā)電。這是有效的節(jié)能和環(huán)境保護(hù)措施（減少、減少等），越來越受到重視。不少發(fā)達(dá)國家港口,陸續(xù)為新建碼頭配置或?yàn)樵写a頭增設(shè)船用岸電設(shè)施并要求船舶使用。例如美國洛杉磯港的碼頭岸電系統(tǒng)AMP(AlternativeMarinePowered),岸電電源三相三線,60Hz,6600V,2700KW(相當(dāng)于一臺船舶主發(fā)電機(jī))提供靠泊船舶使用。近幾年,新造大型船舶也多采用三相三線、60Hz、6600V電制。該電制原稱中壓電,STCW公約馬尼拉修正案稱船舶電壓1000V為“HIGHVOLTAGE”(高壓電),我國海事局2011年12月頒布的《關(guān)于STCW公約馬尼拉修正案過渡規(guī)定的實(shí)施辦法》也把其稱為“船舶高壓電力系統(tǒng)”。本文按此稱其為船舶高壓岸電系統(tǒng)。鑒于高壓岸電應(yīng)用不久,船員不甚熟悉,本文以中海集團(tuán)8530TEU集裝箱船為例,介紹船舶高壓岸電系統(tǒng)及其安全操作和維護(hù),為船員提供參考。中海集團(tuán)8530TEU集裝箱船,是國內(nèi)自行設(shè)計(jì)和制造的第六代超巴拿馬特大型集裝箱船,主電站采用三相三線、60Hz、6600V電制,發(fā)電機(jī)組單機(jī)組功率2760KW,電力系統(tǒng)采用日本JRCS公司技術(shù),設(shè)有高壓岸電系統(tǒng),入級GL和CCS,體現(xiàn)了當(dāng)前船舶高壓電技術(shù)水平。1AMP高壓岸電系統(tǒng)的組成該船高壓岸電設(shè)施,由高壓電纜快速連接接頭、高壓電纜、電纜絞車、高壓岸電連接屏(MVSHOREPOWERCONNECTIONPANEL)、高壓岸電接收屏(MVSHOREPOWERRECEIVEPANEL)等組成,連接岸電與船舶主電網(wǎng)(見圖1)。(1)高壓電纜誗高壓電纜,外表?xiàng)椉t色,六芯,其中供電線三根(用于三相,截面積各為95mm2),接地線一根,用于控制岸電斷路器的分閘控制線(PILOT)兩根;左右舷各兩根,增加供電線截面積以滿足供電電流即功率需要。誗每根高壓電纜分為兩段,一段自電纜絞車至岸上電源箱(繞在電纜絞車上,可收放),另一段自電纜絞車至船上高壓岸電連接屏,兩段電纜以電纜絞車上的集電環(huán)裝置連接。(2)高壓岸電電纜絞車船艉(UPPERDECK層)兩舷各一架,有集電環(huán)連接每根高壓電纜的可收放段和固定段,電動恒張力控制。恒張力控制類似自動絞纜機(jī),接妥岸電后,只需將控制按鈕開關(guān)置于“自動”位置,即可定時(shí)收放電纜(例如每十分鐘自動絞纜3秒鐘),即使船舶吃水和潮汐變化,也可保持電纜張力在設(shè)定范圍內(nèi)從而有效保護(hù)電纜。電纜絞車,平時(shí)安放于電纜絞車(及其控制箱)室內(nèi);連接岸電時(shí),將靠碼頭一舷電纜絞車室的移門打開,用手動液壓泵將絞車和電纜擱架移至舷側(cè)以便送出高壓電纜。(3)插拔式快速接頭插拔式接頭,實(shí)物見圖2,岸電接線見圖3。圖1高壓岸電系統(tǒng)連接示意圖圖2高壓岸電接頭實(shí)物高壓電纜端頭與岸上的岸電插座是一組插拔式快速接頭,能在很短時(shí)間內(nèi)牢固連接,以滿足碼頭快速作業(yè)要求。船方電纜上近插頭處還裝有鋼絲繩圈便于將電纜固定在碼頭上(避免插拔式快速接頭受力過大)。接線原理圖中:誗左側(cè)圓形中,L1、L2、L3是三相供電線,E是接地線,PILOT(兩小圓)是高壓岸電分閘控制線。誗上部“Socket”顯示岸上電源插座;誗下部“Plug”顯示電纜插頭(L1、L2、L3、E和PILOT的兩點(diǎn)共六個(gè)黑點(diǎn)對應(yīng)左邊圓形內(nèi)各標(biāo)號);誗中間的MCCB是岸電高壓斷路器,用于接通、斷開6600V電源;誗右方(UnderVoltageTrip)是岸方提供的AC110V電源,PILOT線通過UVT欠壓脫扣器控制高壓斷路器的分閘。(4)高壓岸電連接屏誗位于機(jī)艙上層,由左舷岸電連接屏、右舷岸電連接屏和高壓岸電配電屏組成。誗岸電配電屏可顯示岸電相序、電壓、電流、頻率、功率等參數(shù),并設(shè)有接地開關(guān)。若參數(shù)正常,合上岸電連接屏靠岸一舷(接入兩根電纜)的高壓真空斷路器VCB,高壓岸電即通至集控室主配電板上的高壓岸電接收屏。(5)主配電板上的岸電接收屏接受岸電連接屏送來岸供電源,供給船上主電網(wǎng)。該屏同樣設(shè)有真空斷路器VCB、接地開關(guān)、數(shù)字式多功能表(可指示電壓、頻率、電流和功率)等,并通過數(shù)字式繼電器實(shí)現(xiàn)岸電的過電流保護(hù)(長延時(shí)、短延時(shí))和欠壓/斷相保護(hù)。合上岸電接收屏的真空斷路器VCB,高壓岸電才通至主配電板上的主匯流排向船舶高壓電網(wǎng)供電。2明確責(zé)任高壓岸電系統(tǒng)接入和解除操作,涉及船上兩個(gè)部門,需要多部門、多工種(例如電機(jī)員、輪機(jī)員、駕駛員等)協(xié)調(diào)工作,需考慮人身和電氣設(shè)備安全,所以首先需明確責(zé)任。中海集團(tuán)8530TEU集裝箱船,都執(zhí)行公司的操作規(guī)程:誗駕駛員,靠泊時(shí)注意船舶與碼頭岸電標(biāo)設(shè)位置,保證船舶高壓岸電電纜出口與碼頭岸電箱位置適于岸電電纜插頭插接。誗船長負(fù)責(zé)岸電供應(yīng)的對外聯(lián)系,記錄本輪使用岸電前后碼頭電度表的讀數(shù)并在碼頭耗電記錄簿上簽署。誗電機(jī)員負(fù)責(zé)電氣操作,一名輪機(jī)員協(xié)助和監(jiān)護(hù)(參與人員均需經(jīng)高壓電力系統(tǒng)操作培訓(xùn))。誗輪機(jī)長現(xiàn)場指揮,并監(jiān)督執(zhí)行。誗輪機(jī)長、電機(jī)員、輪機(jī)員、駕駛員等均配備對講機(jī),以保持船舶內(nèi)部協(xié)調(diào)和聯(lián)絡(luò)岸方。3使用高壓岸電系統(tǒng)的準(zhǔn)備工作3.1抵港前AMP效用檢查(1)責(zé)任電機(jī)員報(bào)請輪機(jī)長同意,請輪機(jī)員協(xié)同。(2)時(shí)間到港前一周左右完成,以留有排除故障或報(bào)請公司安排修理的時(shí)間。(3)檢查內(nèi)容和方法誗準(zhǔn)備——高壓岸電連接屏,用專用手柄抽出高壓真空斷路器VCB使其與匯流排分開(保證斷開高壓),且合上接地開關(guān)放電,然后方可進(jìn)行檢查(檢查后勿忘將高壓真空斷路器VCB復(fù)原)。誗電纜,檢查三根供電線和一根接地線的絕緣;檢查岸電插座兩根分閘控制線(PILOT)的電阻(正常情況電阻很小,約幾十歐姆),若處于開路狀態(tài),必須查出原因并排除故障,否則接岸電前無法做應(yīng)急切斷實(shí)驗(yàn)。誗岸電連接屏及岸電接收屏,檢查各電氣設(shè)備和有關(guān)線路的絕緣。誗電纜絞車室移門,檢查活絡(luò)情況,必要時(shí)加牛油。誗岸電絞車,檢查確認(rèn)絞車移動和電纜收放靈活、可靠,集電環(huán)完好(磨損在允許范圍),卷揚(yáng)馬達(dá)和控制箱正常,擱架釋放和電纜釋放的兩個(gè)限位開關(guān)正常。(4)防護(hù)誗選晴好天氣和良好海況實(shí)施檢查。誗切實(shí)遵照高壓電操作規(guī)程,接地放電后檢查。(5)記錄電機(jī)員負(fù)責(zé),在電氣日志上如實(shí)記錄檢查情況。3.2接入高壓岸電前的準(zhǔn)備(1)岸電電纜與岸上連接①靠泊后在碼頭AMP服務(wù)工程師(接岸電前碼頭AMP服務(wù)工程師上船接洽)見證下,在船舶岸電連接屏,電機(jī)員將AMP岸電系統(tǒng)接地放電。②將液壓電纜擱架上的液壓轉(zhuǎn)換手柄放在“OUT”位置,用手柄泵油,將電纜絞車向船舷放出。③待擱架向船舷方向完全放出至觸及擱架底邊框限位開關(guān),才能操作電纜絞車上的按鈕轉(zhuǎn)動馬達(dá)電纜絞車將電纜徐徐放出。④待碼頭AMP服務(wù)工程師將電纜插頭接妥碼頭上的岸電插座并將鋼絲繩圈固定在碼頭后,才能將電纜絞車遙控按鈕開關(guān)置于“自動”位置。至此,岸電電纜與岸上連接操作完成,電纜絞車自動收放。(2)電站和電網(wǎng)設(shè)備準(zhǔn)備電網(wǎng)存在的分布電感、分布電容、諧波等因素。在450V電力系統(tǒng)中可以忽略這些因素;而高壓電網(wǎng)通斷過程中,尤其在船電-岸電切換時(shí),這些因素常會導(dǎo)致近千伏(10～15%UN)的脈沖電壓。近千伏的脈沖電壓,對船舶電氣設(shè)備破壞力很大,最易打壞自動控制、通訊導(dǎo)航設(shè)備等的電子印刷線路板。所以,船電轉(zhuǎn)高壓岸電系統(tǒng)操作前必須:誗船舶主電站只用一臺發(fā)電機(jī)供電,且各發(fā)電機(jī)組、應(yīng)急電站、日用變壓器等均置于手動模式。因?yàn)槿舨捎米詣幽Ｊ?一旦電網(wǎng)負(fù)載變大(例如超過單機(jī)功率的90%),功率管理系統(tǒng)(PMS)會自動啟動備用發(fā)電機(jī)組與岸電并網(wǎng)供電;而船舶發(fā)電機(jī)特性不同于岸電,可能損壞設(shè)備。誗船上450V負(fù)載配電屏的電氣設(shè)備,暫時(shí)不用的切斷電源;在用的大容量設(shè)備全部置手動模式并隨時(shí)準(zhǔn)備斷開電源。誗駕駛臺的通信導(dǎo)航系統(tǒng),例如電子海圖顯示與信息系統(tǒng)(ECDIS)、綜合駕駛臺系統(tǒng)(IBS)、全球海上遇險(xiǎn)與安全系統(tǒng)(GMDSS)、船舶導(dǎo)航雷達(dá)等,關(guān)斷電源。4高壓岸電供電4.1以岸電切換船電(1)高壓岸電合閘試驗(yàn)①碼頭AMP服務(wù)工程師接妥高壓岸電電纜接口后,提供應(yīng)急斷電電源(AC110V)。②電機(jī)員按照AMP服務(wù)工程師指揮,在電纜絞纜車控制箱、岸電連接屏、高壓配電板的岸電接收屏等三處操作應(yīng)急按鈕做應(yīng)急切斷岸電試驗(yàn)。③碼頭AMP服務(wù)工程師,在未供高壓電的情況下,檢查岸上高壓斷路器通斷和船方分閘情況,確認(rèn)應(yīng)急斷電試驗(yàn)成功,通知船方輪機(jī)長可高壓岸電供電。(2)連接岸電輪機(jī)長通知電機(jī)員在岸電連接屏檢查:①岸電相序、電壓、頻率等參數(shù)是否正確。若不對,通知碼頭AMP工程師換相或調(diào)節(jié)。②電機(jī)員確認(rèn)上述參數(shù)均正常,報(bào)告輪機(jī)長;輪機(jī)長確認(rèn)正常,指示電機(jī)員接通岸電。③電機(jī)員,按輪機(jī)長指示,手動合上岸電連接屏上的高壓岸電開關(guān),將岸電電源送至主配電板上的岸電接收屏。(3)以岸電切換船電①輪機(jī)長確認(rèn)具備接入岸電條件,提前至少五分鐘授權(quán)全船廣播告知即將轉(zhuǎn)接岸電,請各部門密切注意安全;廣播告知至少五分鐘后,向電機(jī)員下達(dá)轉(zhuǎn)接高壓岸電命令。②電機(jī)員,按輪機(jī)長指示,以岸電切換船電。以岸電切換船電,有船上斷電/不斷電兩種方式。斷電方式:①斷開船上正在使用的大容量用電設(shè)備。②按下正在供電的主發(fā)電機(jī)分閘按鈕,全船失電。③在高壓電站配電板的同步屏上按下AMP的合閘按鈕接通岸電電源,岸電開始供電。這種方式,切斷船電到接通岸電的過程,往往大于45s,故應(yīng)急發(fā)電機(jī)必須置于手動模式(如前述),以避免其在供電切換過程忽起忽停。另一種是船舶電網(wǎng)不斷電方式——確認(rèn)船舶電網(wǎng)單臺發(fā)電機(jī)運(yùn)行供電,且與岸電的相序、相位、頻率、電壓等相同或相等,進(jìn)行船電與岸電并電操作,然后轉(zhuǎn)移負(fù)載,船舶發(fā)電機(jī)組解列。船電與岸電并電操作也有兩種方法——手動準(zhǔn)同步和自動準(zhǔn)同步:誗手動準(zhǔn)同步:按發(fā)電機(jī)的并車操作規(guī)程,但并車過程中只能調(diào)節(jié)船電的電壓、頻率和相位。誗自動準(zhǔn)同步:若選擇“AUTO”方式,機(jī)艙在不斷電的情況下完成岸電供應(yīng)轉(zhuǎn)換(類似發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)換操作),只需按下AMP合閘按鈕,控制系統(tǒng)即視岸電為另一臺船舶發(fā)電機(jī)進(jìn)行自動并車、負(fù)荷轉(zhuǎn)移、發(fā)電機(jī)自動解列及自動停車的控制,自動并車和負(fù)荷轉(zhuǎn)移過程持續(xù)約10s,然后發(fā)電機(jī)的VCB將自動分閘解列。到目前為止,美國碼頭當(dāng)局出于設(shè)備安全考慮(如前述,船舶發(fā)電機(jī)特性不同于岸電,可能損壞設(shè)備),一般都要求使用斷電方式。4.2高壓岸電供電(1)恢復(fù)船舶電站正常工作誗主配電板/應(yīng)急配電板的自動/手動開關(guān),放在手動位置。誗船上450V負(fù)載配電屏上,需要使用的大容量設(shè)備恢復(fù)自動模式,暫時(shí)不用的也可接通電源。誗啟動相關(guān)的輔助設(shè)備,保持主、副機(jī)暖缸,燃油粘度計(jì)保持設(shè)定值,副機(jī)預(yù)供油泵等為副機(jī)的服務(wù)的泵處于工作狀態(tài)。誗駕駛臺的通信導(dǎo)航系統(tǒng),例如電子海圖顯示與信息系統(tǒng)(ECDIS)、綜合駕駛臺系統(tǒng)(IBS)、全球海上遇險(xiǎn)與安全系統(tǒng)(GMDSS)、船舶導(dǎo)航雷達(dá)等,需要時(shí)可接通電源(若不需要應(yīng)不接通,以免恢復(fù)船舶電站供電時(shí)再次切斷)。(2)控制電網(wǎng)負(fù)荷嚴(yán)格控制電網(wǎng)負(fù)荷,因該岸電系統(tǒng)的容量致相當(dāng)于一臺主發(fā)電機(jī)的容量,需避免岸電過載。(3)機(jī)艙值班使用高壓岸電,船舶電網(wǎng)負(fù)荷多變,船舶吃水也隨貨物裝卸和潮汐變化,甲板和機(jī)艙當(dāng)值人員都應(yīng)按值班制度值班和巡回檢查,對于岸電系統(tǒng)和電氣設(shè)備:誗甲板部,重點(diǎn)檢查岸電電纜絞車是否正常,電纜松緊適度。誗輪機(jī)部,重點(diǎn)檢查岸電電纜絞車、岸電連接屏、《航海技術(shù)》2012年第2期岸電接收屏(包括真空斷路器、電壓、頻率、電流和功率)等。尤需注意岸電接收屏上報(bào)警(岸電接收屏使用中故障,僅在岸電接收屏上報(bào)警,而機(jī)艙集中報(bào)警系統(tǒng)不會同時(shí)報(bào)警)。(4)應(yīng)急準(zhǔn)備:一旦岸電系統(tǒng)出現(xiàn)不能立即修復(fù)的故障,應(yīng)立即斷開岸電并恢復(fù)船舶電站供電,以保證船舶電力供應(yīng)。4.3以船電切換岸電停止使用岸電改用船電,船長據(jù)預(yù)定開航時(shí)間和港方的相關(guān)規(guī)定決定,一般在船舶離泊前二小時(shí)。(1)甲板部準(zhǔn)備——與碼頭聯(lián)系船長,在計(jì)劃以船電切換岸電前至少一小時(shí),將船舶開航時(shí)間和以船電切換岸電的時(shí)間通知輪機(jī)長、當(dāng)值駕駛員和碼頭AMP服務(wù)工程師。當(dāng)值駕駛員,應(yīng)在計(jì)劃以船電切換岸電前至少一小時(shí),通知碼頭工頭并取得其同意(特別是夜間),以防船上作業(yè)的碼頭工人發(fā)生意外。(2)機(jī)艙準(zhǔn)備——按輪機(jī)長指示:誗岸電電源退出電網(wǎng)前,電機(jī)員將電網(wǎng)負(fù)載降至一臺發(fā)電機(jī)容量的90%(即2484KW)以下。誗當(dāng)值輪機(jī)員啟動一臺發(fā)電機(jī)達(dá)額定轉(zhuǎn)速備用。誗備用的船舶主電站的發(fā)電機(jī)組、應(yīng)急配電板、日用變壓器等均置于手動模式。誗船上450V負(fù)載配電屏上的電氣設(shè)備,暫時(shí)不用的切斷電源;在用的大容量設(shè)備全部置手動模式并隨時(shí)準(zhǔn)備斷開電源。誗駕駛臺通信導(dǎo)航系統(tǒng),例如電子海圖顯示與信息系統(tǒng)(ECDIS)、綜合駕駛臺系統(tǒng)(IBS)、全球海上遇險(xiǎn)與安全系統(tǒng)(GMDSS)、船舶導(dǎo)航雷達(dá)等,關(guān)斷電源。(3)以船電切換岸電①準(zhǔn)備工作完畢,各相關(guān)人員向輪機(jī)長報(bào)告。②輪機(jī)長確認(rèn)具備以船電切換岸電的條件,提前五分鐘授權(quán)全船廣播告知斷電并要求各部門密切注意安全,然后下達(dá)切換電源命令。③電機(jī)員,按輪機(jī)長指示,以船電切換岸電,然后通知碼頭停止岸電供電。以船電切換岸電,同樣有斷電模式和不斷電模式。斷電模式(原已啟動船舶主發(fā)電機(jī)并確認(rèn)正常):①斷開船上正在使用的大容量用電設(shè)備;②在高壓電站配電板的同步屏上斷開AMP的合閘按鈕,切斷岸電;③依次按下高壓配電板上待用主發(fā)電機(jī)合閘開關(guān),再合上高壓配電屏日用變壓器的高壓側(cè)真空斷路器和低壓側(cè)空氣斷路器,即轉(zhuǎn)換成船舶主發(fā)電機(jī)供電。不斷電模式:需選定手動或自動同步并車方法,操作同兩臺船舶發(fā)電機(jī)組的并電和解列。到目前為止,美國碼頭當(dāng)局出于設(shè)備安全考慮(如前述,船舶發(fā)電機(jī)特性不同于岸電,可能損壞設(shè)備),一般都要求使用斷電方式。(4)恢復(fù)船舶電站正常工作誗船舶電站,轉(zhuǎn)換成船舶發(fā)電機(jī)供電后,可根據(jù)備航、開船準(zhǔn)備等工作需要,設(shè)定備用發(fā)電機(jī)組投入運(yùn)行次序并準(zhǔn)備投入運(yùn)行,主配電板/應(yīng)急配電板、日用變壓器等也均應(yīng)置于自動模式。誗船上450V負(fù)載配電屏上,需要使用的大容量設(shè)備恢復(fù)自動模式,暫時(shí)不用的也可接通電源。誗駕駛臺的通信導(dǎo)航系統(tǒng),例如電子海圖顯示與信息系統(tǒng)(ECDIS)、綜合駕駛臺系統(tǒng)(IBS)、全球海上遇險(xiǎn)與安全