一种能够同时供国内外靠岸船舶用电的新型岸基供电系统论文和设计-陈毅

全文摘要

一种能够同时供国内外靠岸船舶用电的新型岸基供电系统，包含高压变压变频装置、高压接电箱、低压箱变及接电箱和泊位岸基接电箱四部分，通过变压变频将10kV\/50Hz一种电源变成岸基供电所需的四种电源，即6kV\/50Hz、6.6kV\/60Hz、0.4kV\/50Hz和0.44(0.45)kV\/60Hz。本实用新型能够提供一种有效的能够同时为港口靠岸船舶在港期间提供四种电压和频率的电源，达到了既能给有国内船舶又能给国外船舶供电、既能够供高压电又能提供低压电的目的，同时实现了岸基供电设备的系列化和成套化。

主设计要求

1.一种能够同时供国内外靠岸船舶用电的新型岸基供电系统，其特征在于：通过高压变压变频装置、高压接电箱、低压箱变及接电箱和泊位岸基接电箱四种电力装置，将10kV\/50Hz这一种电源经过变压变频转换成岸基供电所需的四种电源，即6kV\/50Hz、6.6kV\/60Hz、0.4kV\/50Hz和0.44kV\/60Hz；本系统包括电源部分(1)、高压变压变频装置(2)、6kV高压接电箱(3)、0.4kV低压箱变及接电箱(4)、0.44kV低压箱变及接电箱(5)、6.6kV高压接电箱(6)和泊位岸基接电箱(7)，电源部分(1)为引自港区变电站的10kV母线M1，高压变压变频装置(2)为一套由高压箱变母线M2、1#变压器、6kV\/50Hz母线M3、2个带断路器的出线回路和1个变压变频回路组成，变压变频回路则有功率单元、滤波器和6.6kV\/60Hz母线M4和2个带断路器的出线回路组成，6kV高压接电箱(3)为一套由6kV\/50Hz母线M5和若干出线回路组成，0.4kV低压箱变及接电箱(4)为一套由2#变压器、0.4kV\/50Hz母线M6和若干出线回路组成，0.44kV低压接电箱(5)为一套由3#变压器、0.44kV\/60Hz母线M7和若干出线回路组成，6.6kV高压接电箱(6)为一套由6.6kV\/60Hz母线M8和若干出线回路组成，泊位岸基接电箱(7)由一组若干能够同时提供四种电源的接电箱组成，以泊位1的岸基接电箱为例，分别有NG1、WG1、ND1和WD1四种不同电压和频率的电源，可以满足以上四种类型电源的船舶岸电所需，有效的解决了同时为港口靠岸船舶在港期间提供四种不同电源的要求，达到了既能给有国内船舶供电又能给国外船舶供电、既能够提供高压电又能够提供低压电的目的。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种能够同时供国内外靠岸船舶用电的新型岸基供电系统，其特征在于：高压变压变频装置(2)通过高压变压变频能够得到可以满足国内高压船舶所用的6kV\/50Hz电源和国外高压船舶所用的6.6kV\/60Hz电源，且该设备可以成套化生产和使用。

3.根据权利要求2所述的一种能够同时供国内外靠岸船舶用电的新型岸基供电系统，其特征在于：6kV高压接电箱(3)通过汇流母线M5实现一进多出，可以提供多回路泊位所需6kV\/50Hz电源，且该设备可以成套化生产和使用。

4.根据权利要求2所述的一种能够同时供国内外靠岸船舶用电的新型岸基供电系统，其特征在于：6.6kV高压接电箱(6)通过汇流母线M8实现一进多出，可以提供多回路泊位所需6.6kV\/60Hz电源，且该设备可以成套化生产和使用。

5.根据权利要求3所述的一种能够同时供国内外靠岸船舶用电的新型岸基供电系统，其特征在于：0.4kV低压箱变及接电箱(4)通过2#变压器降压和汇流母线M6实现一进多出，可以提供多回路泊位所需0.4kV\/50Hz电源，且该设备可以成套化生产和使用。

6.根据权利要求4所述的一种能够同时供国内外靠岸船舶用电的新型岸基供电系统，其特征在于：0.44kV低压箱变及接电箱(5)通过3#变压器降压和汇流母线M7实现一进多出，可以提供多回路泊位所需0.44kV\/60Hz电源，且该设备可以成套化生产和使用。

7.根据权利要求3、权利要求4、权利要求5或权利要求6所述的一种能够同时供国内外靠岸船舶用电的新型岸基供电系统，其特征在于：泊位岸基接电箱(7)通过标准化配置，同时提供6kV\/50Hz、6.6kV\/60Hz、0.4kV\/50Hz和0.44kV\/60Hz四种靠岸船舶所需电压电源，结构简单、安全和易操作，且该设备可以成套化生产和使用。

设计说明书

1技术领域

本实用新型涉及电力工程领域的增量配电网，具体涉及一种可以同时满足国内外船舶靠港期间利用泊位岸电供电的方案和装置，有效替代船用柴油或者重油发电，减少船舶供电成本，减少对港口的污染。

2背景技术

国内外船舶在港区航行及靠港期间，主要利用辅机发电机来满足船舶用电需求，需要燃烧柴油或重油，向大气中排放大量的污染性气体，包含氮氧化合物、硫氧化合物、挥发性有机化合物和柴\/重油颗粒污染物等。根据相关部门统计，船舶靠港停泊期间由其辅助发电机所产生的碳排量占港口总排碳量的40％至70％，是影响港口及所在城市空气质量的重要因素。我们国家的很多港区都集中在市区附近，到港船舶停靠港口产生污染与市中心城区环境保护的矛盾已经越来越突出。在港口实施靠港船舶使用岸基电源，不但是港口建设的发展方向，而且对于保护港区、市区的环境具有十分重要的意义，为未来“绿色港口”建设和发展提供了有效的解决方案。

2017年7月24日，我国交通运输部印发了《港口岸电布局方案》(以下简称《方案》)。《方案》指出，到2020年底前，实现全国主要港口和船舶排放控制区内港口50％以上已建的集装箱、客滚、邮轮、3千吨级以上客运和5万吨级以上干散货专业化泊位具备向船舶供应岸电的能力。同时，鼓励岸电需求较大、基础条件较好的港口争取实现100％的泊位岸电覆盖率。因此，近年来，继美国、比利时、加拿大、德国、瑞典、芬兰和荷兰等国之后，我国也在多个港口开始了港口岸电的建设。

何为“港口岸电”？简单的说，就是船舶停靠在港口的时候，停止使用船舶上的自备辅助发电机，转而使用岸基上的供电电源向主要船载系统供电。岸基供电系统是将高压变电站交流电变频和变压后，供应到靠近船舶的连接点。由于我国的大部分港口除了停靠国内船舶之外，还停靠国外船舶，而国外的船舶通常采用不同于我国电压和频率的电力系统。根据国内外船舶电压和频率的不同，港口岸电系统所需的电压和频率见下表1。

表1港口岸电系统供电电压和频率

港口岸电根据上船的电压的不同又可以分成低压岸电电源系统和高压岸电电源系统。一般低压岸电电源系统的上船电压为440V\/400V(国外\/国内)，高压岸电电源系统的上船电压为6.6kV\/6kV或10kV(国外\/国内)。根据我国标准JTS155-2012《码头船舶岸电设施建设技术规范》的规定：岸电系统的配电方式可采用放射式、树干式或组合方式，但是这些接线方案结构单一，均不能同时满足单一泊位多种电压和频率电能的要求。这是由于对我国很多沿海和沿江港口来说，既有国内船舶停靠、又有国外船舶；既有高压供电船舶，又有低压供电船舶。因此，需要一种同时能够提供多电压多频率的电源装置，即符合表1 需求的新型岸基供电系统。

3实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种电力配电装置及方案，有效的解决了同时为港口靠岸船舶在港期间提供多种电压和多种频率电源的要求，达到了既能给有国内船舶又能给国外船舶供电、既能够供高压电又能提供低压电的目的，同时实现了岸基供电设备的系列化和成套化。

3.1本实用新型的内容

1)一种能够同时供国内外靠岸船舶用电的新型岸基供电系统，其特征在于：通过高压变压变频装置、高压接电箱、低压箱变及接电箱和泊位岸基接电箱四种电力装置，将10kV\/50Hz这一种电源经过变压变频转换成岸基供电所需的四种电源，即6kV\/50Hz、6.6kV\/60Hz、0.4kV\/50Hz和0.44kV\/60Hz；本系统包括电源部分(1)、高压变压变频装置(2)、高压接电箱(3和6)、低压箱变及接电箱(4和5)和泊位岸基接电箱(7)，电源部分(1)为引自港区变电站的10kV母线M1，高压变压变频装置(2)为一套由高压箱变母线M2、1#变压器、6kV\/50Hz母线M3、2个带断路器的出线回路和1个变压变频回路组成，变压变频回路则有功率单元、滤波器和6.6kV\/60Hz母线M4和2个带断路器的出线回路组成，6kV高压接电箱(3)为一套由6kV\/50Hz母线M5和若干出线回路组成，0.4kV低压箱变及接电箱(4)为一套由2#变压器、0.4kV\/50Hz母线M6和若干出线回路组成，0.44kV 低压接电箱(5)为一套由3#变压器、0.44kV\/60Hz母线M7和若干出线回路组成，6.6kV 高压接电箱(6)为一套由6.6kV\/60Hz母线M8和若干出线回路组成，泊位岸基接电箱(7) 由一组若干能够同时提供四种电源的接电箱组成，以泊位1的岸基接电箱为例，分别有NG1、 WG1、ND1和WD1四种不同电压和频率的电源，可以满足以上四种类型电源的船舶岸电所需，有效的解决了同时为港口靠岸船舶在港期间提供四种不同电源的要求，达到了既能给有国内船舶又能给国外船舶供电、既能够供高压电又能提供低压电的目的。

2)高压变压变频装置(2)通过高压变压变频能够得到可以满足国内高压船舶所用的 6kV\/50Hz电源和国外高压船舶所用的6.6kV\/60Hz电源，且该设备可以成套化生产和使用。

3)6kV高压接电箱(3)通过汇流母线M5实现一进多出，可以提供多回路泊位所需6kV\/50Hz电源，且该设备可以成套化生产和使用。

4)6.6kV高压接电箱(6)通过汇流母线M8实现一进多出，可以提供多回路泊位所需6.6kV\/60Hz电源，且该设备可以成套化生产和使用。

5)0.4kV低压箱变及接电箱(4)通过2#变压器降压和汇流母线M6实现一进多出，可以提供多回路泊位所需0.4kV\/50Hz电源，且该设备可以成套化生产和使用。

6)0.44kV低压箱变及接电箱(5)通过3#变压器降压和汇流母线M7实现一进多出，可以提供多回路泊位所需0.44kV\/60Hz电源，且该设备可以成套化生产和使用。

7)泊位岸基接电箱(7)通过标准化配置，同时提供6kV\/50Hz、6.6kV\/60Hz、0.4kV\/50Hz 和0.44kV\/60Hz四种靠岸船舶所需电源，结构简单、安全和易操作，且该设备可以成套化生产和使用。

3.2本实用新型实现的目标和步骤

为了实现上述的技术特征，本实用新型是这样实现的：

一种能够同时供国内外靠岸船舶用电的新型岸基供电系统，包含高压变压变频装置、高压接电箱、低压箱变及接电箱和泊位岸基接电箱四部分，通过变压变频将10kV\/50Hz一种电源变成岸基供电所需的四种电源，6kV\/50Hz、6.6kV\/60Hz、0.4kV\/50Hz和0.44kV\/60Hz。

1)技术方案第一步：从港区变电站或者市电引入的电压为10kV\/50Hz后，我们可以通过变压可以得到国内高压船舶所用的6kV\/50Hz电源，而6kV\/50Hz再经过变压和变频后可得到国外高压船舶所用的6.6kV\/60Hz电源，即通过一个10\/6kV的变压器降压和变压变频可得6kV\/50Hz和6.6kV\/60Hz两种电源(详见附图1)，通过这一步，我们可以得到能同时满足国内和国外船舶所需要的高压电源。

2)技术方案第二步：分别将6kV\/50Hz和6.6kV\/60Hz两种高压电源接至6kV高压接电箱和6.6kV高压接电箱(详见附图1)。

3)技术方案第三步，分别将6kV\/50Hz和6.6kV\/60Hz两种高压电源，再经过2#和3#变压器降压后得到0.4kV\/50Hz和0.44kV\/60Hz电源(详见附图1)。

4)技术方案第四步：将以上所得的四种不同电源再分别接至每个泊位的接电箱，以泊位1的岸基接电箱为例，分别有NG1、WG1、ND1和WD1四种不同电压和频率的电源，详见附图2。

由此，我们通过高压变压变频装置、高压接电箱、低压箱变及接电箱和泊位岸基接电箱这四种电力装置，就得到了所需的四种不同电源。当然，以上方案也可根据需要，灵活增加或者调整输出的电压和频率，提供特殊电压和频率的电源，如11kV\/60Hz等。将上述所得的四种不同电压再分别接至每个泊位的岸基接电箱(详见附图2)，通过泊位岸基接电箱装置就可以得到既能给有国内船舶又能给国外船舶供电、既能够供高压电又能提供低压电的岸基供电电源。

3.3本实用新型的有益效果：

1)通过优化设计，新型岸基供电系统一体化方案有效的解决了港口岸基供电同时提供多种电压和多种频率的电源要求，实现了岸基供电设备系列化和成套化的目标，对加快岸基供电政策的落实起到了促进作用，从而为减少船舶靠岸期间的供电成本和减少对港口的污染打下了良好的基础。

2)通过优化设计，使岸基供电设备结构更加简单和模块化，从而减少了元器件，降低了成本，并有利于设备制造和现场安装，缩短了建设工期，实现了良好的经济效益。

3)通过泊位岸基接电箱的使用，使每个泊位都配备了同时提供四种不同电压和频率的电缆插口，标准化和模块化配置，现场使用方便，易操作。

4附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

附图1新型岸基供电系统接线图

附图2泊位岸基接电箱示意图

5具体实施方式

1)引自港区变电站的10kV母线M1的10kV\/50Hz高压电经过电缆接入高压变压变频装置(1#箱变)母线M2，详见附图1。

2)M2的10kV\/50Hz经过1#变压器降压后可以得M3为6kV\/50Hz电源，详见附图1。

3)M3的6kV\/50Hz经过高压变频器变压变频后得到M4为6.6kV\/60Hz电源，详见附图1。

4)M3和M4所得6kV\/50Hz和6.6kV\/60Hz两种高压电分别接至6kV高压接电箱和6.6kV 高压接电箱，详见附图1。

5)M3的6kV\/50Hz和M4的6.6kV\/60Hz两种高压电源，再分别经过2#和3#变压器降压后得到0.4kV\/50Hz和0.44kV\/60Hz电源，详见附图1。

6)设定用N表示适用于国内船舶，用W表示适用于国外船舶；用G表示高压，用D 表示低压，则6kV高压接电箱提供的6kV\/50Hz电源出线表示为NG1、NG2、NG3和NG4等， 6.6kV高压接电箱提供的6.6kV\/60Hz电源出线表示为WG1、WG2、WG3和WG4等，0.4kV低压箱变及接电箱提供的0.4kV\/50Hz电源出线表示为ND1、ND2、ND3和ND4等，0.44kV低压箱变及接电箱提供的0.44kV\/60Hz电源出线表示为WD1、WD2、WD3和WD4等，详见附图 1。

7)由附图1所得的四种不同电压再分别接至每个泊位的接电箱，以泊位1的岸基接电箱为例，分别有NG1、WG1、ND1和WD1四种不同电压和频率的电源，可以满足四种电源类型的船舶岸电所需，详见附图2。

不仅如此，以上方案也可根据需要，灵活增加或者调整输出的电压和频率，提供客户所需要特殊电压和频率的电源，如11kV\/60Hz等。

设计图

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