1 項目實施背景

寧波港吉碼頭經營有限公司是一家專業從事集裝箱裝卸的碼頭公司, 共有堆場面積約 90 m2,堆場內不均勻分布有 50 臺輪胎式龍門吊( 以下簡稱 RTG) 用于集裝箱裝卸作業。作業時 RTG 利用柴油發電機組供電, 在場地內沿跑道梁作直線運動, 需轉場作業時通過設在道路上的轉向鐵板轉向, 使用和配置的靈活性較好。但是, 柴油發電機組工作時噪聲大, 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境影響很大。同時, 隨著國際油價的節節攀升,造成港口集裝箱裝卸成本越來越高 。為此, 公司提出了對 RTG 進行"油改電"改造的想法, 即當RTG 在堆場內作直線運行時, 舍棄原來的柴油發電機組供電模式, 而采用港區原有的 10 kV 配電網絡配以適當的箱式變, 通過供電滑觸線直接向RTG 供電, 只有在 RTG 轉場時才短時間使用柴油發電機組供電 。按照目前的作業情況, 通過合理的調配, 完全可以做到少轉場甚至不轉場, 而只在直線上做跨道路作業。通過改造, 碼頭作業既可以符合國家提出的綠色 GDP 戰略, 滿足節能減排要求, 又可以縮減裝卸成本 。

2 供電方案比較

2.1 供電滑觸線架設方式

供電滑觸線架設方式見表 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 RTG 跑道梁的一側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。該方案的優點是初期投資相對較小, 技術較為成熟, 安裝維護方便, 但對于箱區之間有道路分隔的堆場,由于滑觸線不能跨道路架設, 勢必造成 RTG 在過道路時必需頻繁插拔電源插頭, 頻繁啟動柴油機, 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生碰撞, 故比較適合小型或單獨成區的堆場使用[ 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中間, 一座鐵塔兩側的滑觸線同時為兩側箱區工作的 RTG供電, 鐵塔間距一般控制在 150 m 以內, 高度應超過 RTG 的取電平臺, 并考慮供電安全距離及滑線架設需要, 通常采用的鐵塔高度為 35 m 。

RTG 通過安裝支撐辮子, 利用集電器的滑導從滑觸線上取電。該方案的優點是由于鐵塔的架設間距較大, 高度足以避開所有車輛和大型流動機械,故 RTG 可以在直線上跨箱區供電運行, 避免了低架滑線供電時需頻繁插拔供電插座及頻繁啟動柴油機組的麻煩 。通過合理調配, 甚至可以從根本上取消柴油機及其維護, 大大減少工作量 。但是, 鐵塔及土建基礎的制作成本將大大增加, 對滑觸線的安裝要求也很高, 造成系統造價相對較高,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間聯系較為緊密的堆場 。表 1 所列為2 種滑線安裝方式比較 。通過比較, 根據港吉公司堆場面積較大, 箱區分布均勻, 聯系緊密的特點, *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 。

在進行上機電壓方案的比選中, 主要考慮的是設備容量、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 的所有電動機的額定電壓為AC380 V, 考慮到滑觸線上的壓降和 RTG 的內阻引起的壓降, 故在進行方案設計時, 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, 機上設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 2 260 m, 要使 RTG 能夠在這條長度上無須轉場進行工作, 即 RTG 的行走距離要貫穿整

個堆場, 而且在同一條銅滑線上同時工作的 RTG很多, 為了滿足滑觸線各點的壓降均能小于 RTG額定電壓 10 %的技術要求, 所以首先需要考慮變壓器的布置及上電點的數量。根據使用部門提出的工況要求, 即正常工作時每條線可以掛用 14 臺RTG, 每個單側 7 臺, 局部 4 塊箱區可同時使用 8臺 RTG 。我們經計算發現要采用 4 點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 處上電點供電的方案。但在進行供電線路設計的現場踏勘中發現, 低壓電纜的耗用量及電纜管溝開挖施工的工程量都相當大, 而且, 為了滿足壓降的要求, 設計采用 220 mm2 的雙鉤銅滑線, 給架設施工也帶來很大的困難。綜上, 無論是從項目經濟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 。經計算, 采用該方案后, 只需在全長 2 260 m 的長度上, 在供電中間位置設置1 臺2 500 kVA 的箱式變作為上電點, 即可滿足設備容量及系統壓降的要求, 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減少為185 mm2, 從而降低造價及施工難度 。但是, 采用 AC1 000 V電壓向 RTG 供電的方案也存在一些技術上的難度。首先是變壓器及其他電氣元件均為非標產品, 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;其次低壓側柜體也沒有符合要求的標準產品可供使用, 必須專門設計制造 ;再次就是操作的安全問題, 按照規范, AC1 000 V 供電已經屬于高壓范疇, 雖然在礦井等特殊場合已有使用 1 140 V 等級電壓的設備, 但大規模運行的經驗尚不夠成熟, 也沒有相應的運行標準可供參考, 這就對我們的運行 、操作提出了更高的要求[ 2] 。

根據港吉公司項目改造的實際情況, *終還是選擇了 AC1 000 V 作為滑觸線的供電電壓。

3 結語

通過以上比較, 可以發現采用 AC1 000 V 高架滑觸線向 RTG 供電, 雖然在項目的實施過程中存在一定的風險, 但經過實際建設 、使用, 確實可以節約投資成本, 減少施工難度, 適合規模較大的成片場區 RTG“油改電”項目采用。