高压调压装置: 为9 档可调的高压真空有载调压开关, 控制方式分手动控制和自动控制, 手动控制可人为对电网电压进行换档调节后输出稳定的电压, 自动控制受自动控制柜内PLC 程序控制, 可根据船舶的电压变化实现闭环调节。高压调压变压器: 调压变压采用型号为SCB10-1500/6 调压专用变压器, 变比为6000+4-8×0.75%V/6000V, 一次侧有13组分接绕组, 与高压真空有载调压开关配合进行分接控制, 即可实现档差45V 的调压功能。
正弦滤波器: 用来滤除电网中谐波分量, 输出完美洁净的正弦交流电供船舶使用, 经过滤波后的谐波分量THDU<4%。高压出线柜: 利用船岸连接的安全回路以及综保装置共同为船舶及码头高压接线箱的提供安全保护, 由综保装置、高压断路器、接地开关等构成。
自动控制系统由专用的可编程序控制器和光电转换模块实现, 可编程序控制器通过多模光缆或无电通讯, 将船岸连接信号、保护信号及各类电参数等信号进行分析和运算, 以实现信息反馈与闭环控制, 对高压调压变压器进行稳压控制, 另外还可以实现与上位 PC 机连接,
实现实时监控等系统管理。通讯系统原理通讯系统主要通过PLC 可编程控制器与光电转换模块实现, 并通过多模光缆传输信号。由船舶电网控制回路进行信号采集,通过船载岸电系统的通讯链路将数据反馈至高压调压电源装置的调压控制系统, 由PLC可编程控制器进行分析、处理、控制, 从而实现整个高压调压电源装置的闭环反馈控制。本系统设计安装了带模拟量运算模块的PLC 进行数据采集、运算管理通讯, 控制更加准确方便, 人机操作界面对数据进 行监控和对设备进行控制, 使操作更加简便。由通讯系统框图可看出: 高压调压电源为船舶电网提供岸电后, 即由船舶电网的船电控制子系统采集船舶及设备的各种电能数据, 通过RS485 将信息传输给船载岸电系统进行分析运算。再由船载岸电系统将处理后的信息数据通过多模光纤反馈给调压控制系统的光电转换模块进行数据交互, 然后由调压控制系统将分类信息再通过RS485 和TCP/IP 传送至可编程序控制器通讯模块,由可编程序控制器进行数据处理、管理监控以及对高压调压电源进行闭环控制, 达到稳定控制精度的目的。
整体设计方案
岸电系统设计
黄骅港200 泊位岸电系统是将停靠黄骅港神华煤炭码头200 号泊位的散货船接入港区市电网络, 由岸基电源进行安全、可靠的供电, 为船舶提供稳定的6kV50Hz 电源, 船舶电网可与其进行无缝切换。使用岸电期间船舶关闭自带发电机, 船舶靠港作业期间使用市电维持设备运行。以减少船舶在港期间对港区、市区大气环境的影响, 有效改善区域环境。
黄骅港200 泊位岸电系统包括: 高压调压电源装置、高压接线箱、进出线开关柜、高压动力电缆及控制线缆等。该系统进线引自港口高压母线14 号变电所用户断路器61420 开关。高压调压电源装置、进出线开关柜及控制单元整体安装在20 英尺的标准集装箱内。经过稳压后的市网电源通过高压动力电缆引自200 泊位前沿2 台码头高压接线箱。高压接线箱的安全控制回路及船载岸电系统的信息数据通过控制线缆反馈至高压调压电源系统的控制单元。本系统在码头前沿安装2 台高压接线箱可以方便船舶靠港后不受左右舷限制, 增加船舶接用岸电的便捷。
船载岸电系统可通过1 根带有高压连接插头的高压电缆插入码头高压接线箱的高压插座取电上船。同时该高压电缆内的多模光纤插头可插入高压接线箱内的光纤插孔内来实现船岸通讯功能。
黄骅港200 泊位高压调压电源系统有较高自适应能力, 能输出稳定的6kV50Hz电压, 在没有船/ 岸通信的条件下, 调压电源具备自闭环稳压功能。船/ 岸安全回路按照国际规范设计, 电源操作规程安全、可靠。可以满足装有船载岸电系统的神华5XX 系列船舶在神华黄骅港200 泊位接用岸电,高压接线箱的插头形式及通讯方式能满足神华5XX 系列船舶安全使用。
高压调压电源设计
调压电源由岸电专用调压变压器单元、分接单元、保护单元、控制单元等组成, 可将市电转化为可调节的船用电, 并具有自动调压功能以及故障报警功能和紧急停止功能。岸基电源与船电并网, 可以实现无缝对接, 接入岸电时, 岸侧电网进行额定输出,船方调整船上电网跟踪岸侧电网, 船方进行并网、负载转移。离岸断开岸电时, 调整船上发电机组跟踪岸侧电网, 进行撤网、负载转移。
调压电源可在环境温度-5℃ < 环境温度<40℃的情况下能满负荷长时间工作。对输入、输出电源有系统的零序、过压、欠压、过流、短路、超温和变压器过热等保护功能及报警装置, 考虑对不同船舶的用电负荷的控制, 当输出负荷容量达到任意设定值时发出预报警( 或跳闸) 信号, 以便控制用电负荷; 当输出电压、频率连续超出CCS 规范时限5 秒时, 须自动切断输出回路。另外,当船舶电气发生故障, 通过控制信号, 可通过船侧紧急停止开关直接切断对应的出线柜断路器。并且船岸连锁控制信号为断开状态时, 出线柜断路器应不能合闸或在合闸的情况下断开。
调压系统的稳压原理:
稳压变压器为有载调压专用变压器,采用DY11 形式, 一次侧三角形连接, 有13 组分接绕组, 其中9 个绕组与9 档有载调压开关连接, 每档有45V 档差, 以实现6000V±180V 的调压范围, 还可根据需要调整备用分接绕组实现更大的稳压范围, 最高可实现6000V±270V 范围内可调。变压器二次侧星形连接, 为靠港船舶提供稳定的6000V50HZ 岸电。