1 項(xiàng)目實(shí)施背景

寧波港吉碼頭經(jīng)營有限公司是一家專業(yè)從事集裝箱裝卸的碼頭公司, 共有堆場面積約 90 m2,堆場內(nèi)不均勻分布有 50 臺輪胎式龍門吊( 以下簡稱 RTG) 用于集裝箱裝卸作業(yè)。作業(yè)時(shí) RTG 利用柴油發(fā)電機(jī)組供電, 在場地內(nèi)沿跑道梁作直線運(yùn)動, 需轉(zhuǎn)場作業(yè)時(shí)通過設(shè)在道路上的轉(zhuǎn)向鐵板轉(zhuǎn)向, 使用和配置的靈活性較好。但是, 柴油發(fā)電機(jī)組工作時(shí)噪聲大, 利用效率低, 使用維修成本高, 而且噪聲及排放的廢氣對工作及附近的居住環(huán)境影響很大。同時(shí), 隨著國際油價(jià)的節(jié)節(jié)攀升,造成港口集裝箱裝卸成本越來越高 。為此, 公司提出了對 RTG 進(jìn)行"油改電"改造的想法, 即當(dāng)RTG 在堆場內(nèi)作直線運(yùn)行時(shí), 舍棄原來的柴油發(fā)電機(jī)組供電模式, 而采用港區(qū)原有的 10 kV 配電網(wǎng)絡(luò)配以適當(dāng)?shù)南涫阶? 通過供電滑觸線直接向RTG 供電, 只有在 RTG 轉(zhuǎn)場時(shí)才短時(shí)間使用柴油發(fā)電機(jī)組供電 。按照目前的作業(yè)情況, 通過合理的調(diào)配, 完全可以做到少轉(zhuǎn)場甚至不轉(zhuǎn)場, 而只在直線上做跨道路作業(yè)。通過改造, 碼頭作業(yè)既可以符合國家提出的綠色 GDP 戰(zhàn)略, 滿足節(jié)能減排要求, 又可以縮減裝卸成本 。

2 供電方案比較

2.1 供電滑觸線架設(shè)方式

供電滑觸線架設(shè)方式見表 1 。

2.1.1 低架滑觸線供電方案

低架滑觸線供電方案是在箱區(qū) RTG 跑道梁的一側(cè)按一定的間距布置滑觸線支撐鋼架, 鋼架高度一般為離地 2 .5 ～ 3 m, 上面安裝安全滑觸線, RTG 通過專用插座與集電器連接, 集電器隨RTG 大車移動而在滑觸線上作同步滑動。該方案的優(yōu)點(diǎn)是初期投資相對較小, 技術(shù)較為成熟, 安裝維護(hù)方便, 但對于箱區(qū)之間有道路分隔的堆場,由于滑觸線不能跨道路架設(shè), 勢必造成 RTG 在過道路時(shí)必需頻繁插拔電源插頭, 頻繁啟動柴油機(jī), 在使用上不夠靈活方便, 而且, 由于滑觸線的支撐鋼架布置比較密, 安裝高度較低, 一旦 RTG略有跑偏就很容易產(chǎn)生碰撞, 故比較適合小型或單獨(dú)成區(qū)的堆場使用[ 1]。

2.1.2 高架滑觸線供電方案

高架滑觸線供電是采用在大跨距高架鐵塔兩側(cè)架空雙鉤銀銅合金滑觸線的形式向 RTG 供電, 支撐架空線的鐵塔布置在兩塊箱區(qū)中間, 一座鐵塔兩側(cè)的滑觸線同時(shí)為兩側(cè)箱區(qū)工作的 RTG供電, 鐵塔間距一般控制在 150 m 以內(nèi), 高度應(yīng)超過 RTG 的取電平臺, 并考慮供電安全距離及滑線架設(shè)需要, 通常采用的鐵塔高度為 35 m 。

RTG 通過安裝支撐辮子, 利用集電器的滑導(dǎo)從滑觸線上取電。該方案的優(yōu)點(diǎn)是由于鐵塔的架設(shè)間距較大, 高度足以避開所有車輛和大型流動機(jī)械,故 RTG 可以在直線上跨箱區(qū)供電運(yùn)行, 避免了低架滑線供電時(shí)需頻繁插拔供電插座及頻繁啟動柴油機(jī)組的麻煩 。通過合理調(diào)配, 甚至可以從根本上取消柴油機(jī)及其維護(hù), 大大減少工作量 。但是, 鐵塔及土建基礎(chǔ)的制作成本將大大增加, 對滑觸線的安裝要求也很高, 造成系統(tǒng)造價(jià)相對較高,而且目前成功案例極少。這種供電方式比較適合大型或箱區(qū)間聯(lián)系較為緊密的堆場 。表 1 所列為2 種滑線安裝方式比較 。通過比較, 根據(jù)港吉公司堆場面積較大, 箱區(qū)分布均勻, 聯(lián)系緊密的特點(diǎn), *終決定選用高架滑觸線供電方案 。

2 .2 供電電壓比選

供電電壓比選見表 2 。

在進(jìn)行上機(jī)電壓方案的比選中, 主要考慮的是設(shè)備容量、滑線壓降、投資成本及供電的安全可靠性 。

2.2.1 滑觸線采用 AC400 V 電壓向 RTG 供電由于 RTG 的所有電動機(jī)的額定電壓為AC380 V, 考慮到滑觸線上的壓降和 RTG 的內(nèi)阻引起的壓降, 故在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí), 首先考慮的是滑觸線采用 AC400 V 電壓直接向 RTG 供電,從供電電壓等級的角度來看比較安全, 機(jī)上設(shè)備的改造工作量也相對較小, *主要的是各類電器元件的選擇余地很大 。由于港吉公司堆場的橫向跨度達(dá) 2 260 m, 要使 RTG 能夠在這條長度上無須轉(zhuǎn)場進(jìn)行工作, 即 RTG 的行走距離要貫穿整

個(gè)堆場, 而且在同一條銅滑線上同時(shí)工作的 RTG很多, 為了滿足滑觸線各點(diǎn)的壓降均能小于 RTG額定電壓 10 %的技術(shù)要求, 所以首先需要考慮變壓器的布置及上電點(diǎn)的數(shù)量。根據(jù)使用部門提出的工況要求, 即正常工作時(shí)每條線可以掛用 14 臺RTG, 每個(gè)單側(cè) 7 臺, 局部 4 塊箱區(qū)可同時(shí)使用 8臺 RTG 。我們經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)要采用 4 點(diǎn)上電的方案才能滿足要求, 而場地的條件*多容許我們放置 2 臺箱式變, 這意味著必須采用 2 臺箱式變并列運(yùn)行, 每臺箱式變分別通過 2 根 3 mm ×185mm +1 mm ×95 mm 的低壓電纜并列向 2 處上電點(diǎn)供電的方案。但在進(jìn)行供電線路設(shè)計(jì)的現(xiàn)場踏勘中發(fā)現(xiàn), 低壓電纜的耗用量及電纜管溝開挖施工的工程量都相當(dāng)大, 而且, 為了滿足壓降的要求, 設(shè)計(jì)采用 220 mm2 的雙鉤銅滑線, 給架設(shè)施工也帶來很大的困難。綜上, 無論是從項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性還是施工可行性角度來看, 采用 AC400 V 低壓上電都不是*佳選擇 。

2.2.2 滑觸線采用AC1 000 V 電壓向 RTG 供電針對 AC400 V 低壓上電存在的施工困難及投資較大問題, 提出了采用 AC1 000 V 電壓向RTG 供電的方案 。經(jīng)計(jì)算, 采用該方案后, 只需在全長 2 260 m 的長度上, 在供電中間位置設(shè)置1 臺2 500 kVA 的箱式變作為上電點(diǎn), 即可滿足設(shè)備容量及系統(tǒng)壓降的要求, 這也意味著可以取消所有的低壓連接電纜, 而且由于供電電壓的提高, 滑觸線的線徑也可以相應(yīng)減少為185 mm2, 從而降低造價(jià)及施工難度 。但是, 采用 AC1 000 V電壓向 RTG 供電的方案也存在一些技術(shù)上的難度。首先是變壓器及其他電氣元件均為非標(biāo)產(chǎn)品, 制造成本相對較高, 元件的選擇余地較小, 采購周期一般較長;其次低壓側(cè)柜體也沒有符合要求的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品可供使用, 必須專門設(shè)計(jì)制造 ;再次就是操作的安全問題, 按照規(guī)范, AC1 000 V 供電已經(jīng)屬于高壓范疇, 雖然在礦井等特殊場合已有使用 1 140 V 等級電壓的設(shè)備, 但大規(guī)模運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)尚不夠成熟, 也沒有相應(yīng)的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)可供參考, 這就對我們的運(yùn)行 、操作提出了更高的要求[ 2] 。

根據(jù)港吉公司項(xiàng)目改造的實(shí)際情況, *終還是選擇了 AC1 000 V 作為滑觸線的供電電壓。

3 結(jié)語

通過以上比較, 可以發(fā)現(xiàn)采用 AC1 000 V 高架滑觸線向 RTG 供電, 雖然在項(xiàng)目的實(shí)施過程中存在一定的風(fēng)險(xiǎn), 但經(jīng)過實(shí)際建設(shè) 、使用, 確實(shí)可以節(jié)約投資成本, 減少施工難度, 適合規(guī)模較大的成片場區(qū) RTG“油改電”項(xiàng)目采用。