中压岸电AMP系统的安全操作及管理

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摘要：随着对船舶低碳航行的要求越来越高，世界上越来越多的发达国家都在码头上建立中压岸电AMP系统。本文主要介绍中压岸电系统使用前的准备工作和安全操作事项。
【关键词】：中压岸电系统安全操作日常管理
　　
　　目前，解决港口的环境污染问题越来越受到国际上的重视。美国率先提出：凡是新建码头，船舶靠港期间均要停止使用船上的发电机，改用岸电供电，以期减少环境污染。大型集装箱船舶使用中压岸电技术是港口节能、减排和降噪的有效措施。
　　（1）节能：将船舶的自备发电机发电与岸电相比，就凸显船舶发电机发电效率低、发电成本高昂。以港口电网供电代替船舶柴油发电机供电，显著提高了集装箱港口的能效，节约了有限的石油资源。
　　（2）减排：重油或柴油在燃烧过程中会产生大量的氮氧化物（NOx）和硫化物（Sox），国际海事组织（IMO）的研究数据表明：氮氧化物（NOx）和硫化物（Sox）是燃烧过程中产生的主要污染物，污染物通过气候作用可以传播至1000 km以外的地区。采用岸电对于港口的实际意义在于废气减排，靠港集装箱船舶通常运行1台柴油发电机组用于停泊状态下的全船用电。以中海集团8530TEU船舶单台发电机功率为21 0KW计算，船舶靠港后停止船舶柴油发电机发电，改由港口岸电电网供电，相当于减排21 0 kW柴油机组的烟气。按国标（GB 20891-2001）规定：非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值每kWh为一氧化碳（CO）3.5g、碳氢化合物（HC）1.0g、氮氧化物（Nox） .0 g、钷（PM）0.2 g、烟气总量10.1 g。以一个泊位10%利用率、全年停靠船舶25 天计算，年耗电21 0×24×25 =1 951×103kWh，岸电供电将减少烟气总量排放10.1g×1 951×103=181.44t。
　　（3）降噪：船舶使用柴油发电机产生的噪声也会对环境造成噪音污染。接用岸电后，可以消除靠港船舶发电机组运行的噪音污染，也给船员带来了舒适安静的环境。
　　目前，被称为AMP(Alternative Marine Powered)的码头岸电技术已在美国的洛杉矶等港口应用。码头中压岸电的容量一般与一台船舶中压主发电机的容量相当，如洛杉矶港的中压岸电电源为34.5 kV，经变压器变压后降为 .  kV，其规格为“  00V、 0Hz、2100KW”。
　　1 中压岸电系统的组成
　　船舶中压岸电设施主要包括：中压岸电电缆绞车、中压岸电连接屏（MV SHORE POWER CONNECTION PANEL）和中压岸电接收屏（MV SHORE POWER RECERIVE PANEL）。
　　两套中压岸电电缆绞车分别位于船艉左右舷（UPPER DECK层），采用液压驱动。岸电电缆绞车的主体是恒张力控制的专用电缆卷筒，可以在船舶装卸货物和港口潮汐变化情形下实现安全供电。中海集团8530TEU船舶的中压岸电系统采用2×（3×95mm2）高压电缆，两根高压电缆用快速接头实现大功率电力的连接，能在很短时间内完成电缆连接，满足码头快速作业的要求。
　　岸电连接屏位于机舱，由左舷岸电连接屏、右舷岸电连接屏和中压岸电配电屏组成。电机员可在岸电配电屏检查岸电相序是否正确，并分别检查岸电的电压、电流、频率、功率等参数，若参数正常，就可在左舷（或右舷）岸电连接屏上闭合断路器，将  00V的岸电送至位于集控室的中压主配电板上的岸电接收屏。
　　岸电接收屏用来将岸电通过主汇流排向船舶电网供电。岸电接收屏上有真空断路器VCB、接地开关、相序指示仪、数字式多功能表（可进行电压、频率、电流和功率指示）等，并通过数字式继电器实现中压岸电的过电流保护（长延时、短延时）和欠压/断相保护。
　　2 中压岸电AMP系统的安全操作
　　中压岸电系统的操作是在轮机长的领导指挥下、由轮机部和甲板部共同完成的。
　　船长负责对外联系岸电供应事项并记录码头上的电度表在本轮使用岸电前的读数。待船离码头时，在码头的耗电记录簿上签字。
　　中压岸电系统的操作主要包括以下步骤：
　　1）船舶AMP岸电系统接地放电
　　接岸电前，码头AMP服务工程师上船接洽，并要求船舶AMP岸电系统进行接地放电。
　　在码头AMP服务工程师见证下，船员在中压连接屏上完成接地放电程序。
　　2）电缆的送岸连接
　　连接岸电时，用专用手柄转动丝杆移门，将门开至最大。然后将液压电缆搁架上的液压转换手柄IN/OUT放在OUT位置，用手柄泵油，将搁架向船舷放出。注意：只有在搁架向船舷方向完全放出时（搁架底边框触及限位开关），才能进行下一步电缆绞车的操作。
　　操作按钮，通过马达转动电缆绞车将电缆徐徐放到码头上。待码头AMP服务工程师将电缆插头与码头上的岸电插座相连，且将套在电缆插头处的钢丝网编织绳固定在码头上。岸电绞车的操作完毕。
　　将遥控按钮盒上的“手动/自动”开关置放在“自动”位置。电缆绞车有自动收放功能（类似自动绞缆机），在码头装卸货物或潮涨潮落时，能够保持电缆在设定张力下伸出一定的长度，间隔一定时间自动收绞一次，可有效保护电缆不受外力损坏。必要时可适当调节电缆绞车自动力矩和设定的绞缆时间，调定后电缆应该是不吃紧也不松弛外溜，十分钟左右自动绞缆十秒钟。如果原设定的自动力矩偏大、时间设定偏长等，均有必要调小和调短。当电缆的张力超过整定值时，马达将向电缆放松的方向转动。
　　3）AMP应急断电线路的连接、试验和送电
　　AMP应急断电线路的原理：将连接电缆的应急停止控制回路接入AMP高压真空开关的合闸线圈回路（串联，电压110 V），当在船上按下任何一个“应急停止AMP系统”按钮或船上AMP电缆绞车仅存最后一圈电缆时，自动断开岸电高压开关，起到应急保护作用。
　　①码头AMP服务工程师接妥电缆接口后，提供应急断电线路电源（110V）。
　　②船员配合，在艉岸电箱、SC岸电连接屏、MM中压配电板上的岸电控制屏等三处，按照岸上人员指挥操作应急断电按钮，做应急断电试验。
　　③ 码头AMP服务工程师确认试验成功，就完成了  00V中压电AMP的全部供电准备工作，随时可通知岸上合闸供电。
　　4）同步检验
　　接到码头AMP服务工程师“已送电”的通知后，电机员在岸电连接屏检查岸电相序是否正确。若不对，则通知码头AMP工程师换相。电机员还应分别检查中压岸电的电压、频率等参数。在上述参数均为正常的情况下，手动合上岸电连接屏上的高压岸电开关，将  00V的电源送至主配电板上。
　　5）中压配电板合闸送电
　　可通过以下两种方式来接通岸电电源。
　　（1）断电方式
　　断开船上大容量的用电设备，按下发电机分闸按钮，全船失电，接着按下AMP的合闸按钮，接通岸电电源，恢复船舶供电。
　　（2）不断电方式
　　在确认岸电相序正确后进行并车操作，并车的条件包括：①船舶主发电机单机运行；②电压相等；③频率相等；④相位相等。并车方式（手动或自动准同步）可以通过同步屏上的转换开关进行选择。
　　需要注意的是：船舶电网中并联运行的发电机，必须在降低负荷后改为单台发电机运行，否则不能进行并车操作。
　　i. 手动准同步
　　并车操作可按发电机的并车操作规程进行，但在并车过程中只能调节船舶发电机的电压、频率和相位。
　　ii. 自动准同步
　　若选择“AUTO”方式，电力管理系统将视岸电为另一台船舶发电机，进行岸电和船电的自动并车、负荷转移、发电机自动解列及自动停车的控制。自动并车和负荷转移的过程延续约10s，10s后发电机的VCB将自动分闸。
           
       按下AMP合闸按钮后，经过自动同步并车后，船舶发电机自动进行负载转移、分闸，机舱在不断电的情况下完成岸电供应转换（类似发电机组的转换操作）。
　　上述两种准同步的操作可按主配电板的发电机并联操作规程来进行。当负荷增加到最大值或岸电突然消失的时候，应立即起动一台船舶发电机。
　　出于安全的考虑，美方一般都要求船舶断电后接通中压岸电。
　　 ）岸电供电结束时的恢复程序
　　船离码头前2小时，停止岸电电源的供应。船长应与码头AMP服务工程师联系。轮机长指示轮机人员将一台副机手动起动达额定转速。在将岸电电源退出电网前需将负载降至一台发电机容量的90％以下，即2484kw以下。按手动或自动同步方式，选择确定并车方法和模式。将起动成功的发电机并入电网，然后转换成船舶发电机供电。
　　若选用不断电自动同步模式，只要按下待并发电机的合闸按钮，自动同步并车后，岸电负荷自动转移到船舶发电机，岸电开关分闸，机舱在不断电的情况下完成岸电供应转换（类似发电机组的转换操作）。
　　若选用断电模式，则在启动船舶发电机后，应先将岸电开关分闸，全船失电，接着按下发电机的合闸开关，恢复船舶供电。
　　记下电度表的读数，以便结算电费。
　　接着在中压岸电连接屏（SC）上分闸，依次进行：
　　（1）通知码头AMP服务工程师停止供电，断开码头上的岸电开关（当然，船舶此时也可按下应急断电按钮，遥控岸上分闸断电）；
　　（2）配合岸上码头AMP服务工程师脱开电缆连接；
　　（3）在确认岸电雅电的情况下，操纵  00 V中压电缆绞车将岸电电缆从码头上收回；
　　（4）操纵收起液压导缆托架，收回液压电缆搁架；
　　（5）用专用手柄转动丝杆移门，将移门关闭，上紧门上的四颗花篮螺栓。
　　3 转接中压岸电AMP系统时船方的准备工作
　　在做转接中压岸电的准备工作时，轮机长应负责现场指挥和监督执行。整个操作过程必须有两名以上专业人员参加，电机员具体操作，一名轮机员协助。现场人员必须配备对讲机，保持船舶内部指挥协调以及与岸上人员的沟通联络，并向轮机长确认准备工作完成并得到同意后方可切换岸电，以确保操作安全、顺利地进行岸电切换，确保船舶电气设备的安全。
　　1）转接中压岸电前船方的准备工作
　　（1）靠泊时驾驶员应注意船尾岸电箱与码头的岸电标记对齐。
　　（2）应急发电机处于自动运行状态。
　　（3）发电机应提前更换轻油运行。
　　（4）发电机机组全部置手动模式，日用变压器置手动模式。
　　（5）机舱内电气设备全部置手动模式，并将不用的电气设备的电源切断，以防止送电时产生的瞬间峰值电压打坏印刷线路板。接通岸电后，根据需要将电气设备再复原为自动模式。
　　（ ）通知当值驾驶员，在靠妥码头后关闭驾驶台所有通信导航系统设备的电源，以防止送电时产生瞬间峰值电压打坏通信导航系统设备。接通岸电后，根据需要仍可使用通信导航系统设备。
　　（1）最后一次检查岸电机架、限位开关和岸电接头（船方为雌头），检查高压电缆绝缘。
　　（8）用万用表检查岸电接头(PILOT)的电阻，分别测量三处按下分闸按钮时的电阻。
　　（9）记下电度表的读数，以便离港结算电费。
　　（10）提前五分钟全船广播告知即将转接岸电，请各部门密切注意安全。
　　2）恢复船电前船方的准备工作
　　拆除岸电工作一般在停电前2小时左右准备，可以启动船舶发电机组。
　　（1）值班驾驶员必须知道计划拆除岸电的时间并关闭通信导航设备。
　　（2）在拆除岸电前，值班驾驶员必须通知码头工头，并取得码头工头同意（特别是晚上），防止在船上作业的码头工人出现意外。
　　（3）通知轮机部全体人员，做断电前准备工作（方法同前述）。
　　（4）二管轮启动发电机，使其进入正常运行状态，等待并网。
　　（5）轮机长提前五分钟广播通知全船。
　　（ ）通知码头AMP服务工程师停止供电或在中压岸电接收屏上分闸，切除岸电。
　　（1）在同步屏上合上发电机的真空断路器，按操作程序恢复全船供电。
　　（8）等码头AMP服务工程师上船，记录电度表的读数。
　　（9）码头AMP服务工程师通知岸方放电，配合码头电工拆除岸电接头。
　　（10）拆线由岸方操作，船方回收电缆，收回电缆机架。
　　（11）起动相关的辅助设备，做好备航、开船准备工作。
　　4 中压岸电连接后的运行管理
　　中压岸电连接后，由于该岸电系统的容量为一台发电机的容量，轮机长、电机员应严格控制船舶负荷的使用，避免岸电过载。
　　码头馈电时, 主配电板/应急配电板的自动手动开关应放在手动位置。一旦岸电系统出现故障, 一时不能修复, 船舶不能长时间处于停电状态, 应立即使用船舶发电机供电。
　　当发电机负荷转移至岸电系统且发电机退出电网时，启动相关的辅助设备，主机保持暖缸，燃油粘度计保持设定值。副机预供油泵等为副机的服务的泵处于工作状态。
　　虽然岸电接收屏上有真空断路器VCB、接地开关、相序指示仪、数字式多功能表（可进行电压、频率、电流和功率指示）等，并通过数字式继电器实现岸电的过电流保护（长延时、短延时）和欠压/断相保护。但是岸电接收屏发生问题，这些参数都送不到机舱集中报警系统中进行报警。使用岸电时，机舱人员按正常的值班制度进行值班，机舱和甲板的值班人员应对整个岸电系统的设备进行固定时间的巡回检查，重点检查岸电绞车及其电缆的状况（包括装卸及潮涨潮落等）是否正常，电缆是否过紧或过松。
　　5 AMP岸电系统的日常管理
　　（1）定期测试系统绝缘
　　检查连接屏及电源供给屏的各电气设备及有关线路的绝缘。
　　抵港准备接岸电前一周左右必须测试一次（选晴好天气进行）。
　　（2）对电缆专用收放装置进行定期检查和效用试验
　　检查岸电绞车的液压电缆搁架是否可靠动作，即将液压导缆托架放出、收进，将电缆送出和收回等动作。检查搁架底边框触及下设的限位开关是否起作用，检查岸电绞车的集电环是否完好、有否磨损。
　　电缆绞车送出到仅存最后一圈电缆时，应能自动断开岸电高压开关。检查起应急保护作用的限位开关是否起作用。检查岸电绞车卷扬马达及控制箱。
　　抵港准备接岸电前一周左右，必须检查和做效用试验一次（选晴好天气进行）。
　　（3）岸电绞车室内装有220V电加热器，电源开关不能关闭，室内应保持干燥的状况。岸电绞车控制箱440V电源开关不能关闭。
　　（4）用帆布罩将岸电绞车罩好、扎紧。
　　（5）恶劣天气结束后，应尽快检查岸电绞车室内和设备状况。
　　上述工作，电机员负责将检查情况记录在电气日志中。
            
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