1 项目实施背景
宁波港吉码头经营有限公司是一家专业从事集装箱装卸的码头公司, 共有堆场面积约 90 m2,堆场内不均匀分布有 50 台轮胎式龙门吊( 以下简称 RTG) 用于集装箱装卸作业。作业时 RTG 利用柴油发电机组供电, 在场地内沿跑道梁作直线运动, 需转场作业时通过设在道路上的转向铁板转向, 使用和配置的灵活性较好。但是, 柴油发电机组工作时噪声大, 利用效率低, 使用维修成本高, 而且噪声及排放的废气对工作及附近的居住环境影响很大。同时, 随着国际油价的节节攀升,造成港口集装箱装卸成本越来越高 。为此, 公司提出了对 RTG 进行"油改电"改造的想法, 即当RTG 在堆场内作直线运行时, 舍弃原来的柴油发电机组供电模式, 而采用港区原有的 10 kV 配电网络配以适当的箱式变, 通过供电滑触线直接向RTG 供电, 只有在 RTG 转场时才短时间使用柴油发电机组供电 。按照目前的作业情况, 通过合理的调配, 完全可以做到少转场甚至不转场, 而只在直线上做跨道路作业。通过改造, 码头作业既可以符合国家提出的绿色 GDP 战略, 满足节能减排要求, 又可以缩减装卸成本 。
2 供电方案比较
2.1 供电滑触线架设方式
供电滑触线架设方式见表 1 。
2.1.1 低架滑触线供电方案
低架滑触线供电方案是在箱区 RTG 跑道梁的一侧按一定的间距布置滑触线支撑钢架, 钢架高度一般为离地 2 .5 ～ 3 m, 上面安装安全滑触线, RTG 通过专用插座与集电器连接, 集电器随RTG 大车移动而在滑触线上作同步滑动。该方案的优点是初期投资相对较小, 技术较为成熟, 安装维护方便, 但对于箱区之间有道路分隔的堆场,由于滑触线不能跨道路架设, 势必造成 RTG 在过道路时必需频繁插拔电源插头, 频繁启动柴油机, 在使用上不够灵活方便, 而且, 由于滑触线的支撑钢架布置比较密, 安装高度较低, 一旦 RTG略有跑偏就很容易产生碰撞, 故比较适合小型或单独成区的堆场使用[ 1]。
2.1.2 高架滑触线供电方案
高架滑触线供电是采用在大跨距高架铁塔两侧架空双钩银铜合金滑触线的形式向 RTG 供电, 支撑架空线的铁塔布置在两块箱区中间, 一座铁塔两侧的滑触线同时为两侧箱区工作的 RTG供电, 铁塔间距一般控制在 150 m 以内, 高度应超过 RTG 的取电平台, 并考虑供电安全距离及滑线架设需要, 通常采用的铁塔高度为 35 m 。
RTG 通过安装支撑辫子, 利用集电器的滑导从滑触线上取电。该方案的优点是由于铁塔的架设间距较大, 高度足以避开所有车辆和大型流动机械,故 RTG 可以在直线上跨箱区供电运行, 避免了低架滑线供电时需频繁插拔供电插座及频繁启动柴油机组的麻烦 。通过合理调配, 甚至可以从根本上取消柴油机及其维护, 大大减少工作量 。但是, 铁塔及土建基础的制作成本将大大增加, 对滑触线的安装要求也很高, 造成系统造价相对较高,而且目前成功案例极少。这种供电方式比较适合大型或箱区间联系较为紧密的堆场 。表 1 所列为2 种滑线安装方式比较 。通过比较, 根据港吉公司堆场面积较大, 箱区分布均匀, 联系紧密的特点, *终决定选用高架滑触线供电方案 。
2 .2 供电电压比选
供电电压比选见表 2 。
在进行上机电压方案的比选中, 主要考虑的是设备容量、滑线压降、投资成本及供电的安全可靠性 。
2.2.1 滑触线采用 AC400 V 电压向 RTG 供电由于 RTG 的所有电动机的额定电压为AC380 V, 考虑到滑触线上的压降和 RTG 的内阻引起的压降, 故在进行方案设计时, 首先考虑的是滑触线采用 AC400 V 电压直接向 RTG 供电,从供电电压等级的角度来看比较安全, 机上设备的改造工作量也相对较小, *主要的是各类电器元件的选择余地很大 。由于港吉公司堆场的横向跨度达 2 260 m, 要使 RTG 能够在这条长度上无须转场进行工作, 即 RTG 的行走距离要贯穿整
个堆场, 而且在同一条铜滑线上同时工作的 RTG很多, 为了满足滑触线各点的压降均能小于 RTG额定电压 10 %的技术要求, 所以首先需要考虑变压器的布置及上电点的数量。根据使用部门提出的工况要求, 即正常工作时每条线可以挂用 14 台RTG, 每个单侧 7 台, 局部 4 块箱区可同时使用 8台 RTG 。我们经计算发现要采用 4 点上电的方案才能满足要求, 而场地的条件*多容许我们放置 2 台箱式变, 这意味着必须采用 2 台箱式变并列运行, 每台箱式变分别通过 2 根 3 mm ×185mm +1 mm ×95 mm 的低压电缆并列向 2 处上电点供电的方案。但在进行供电线路设计的现场踏勘中发现, 低压电缆的耗用量及电缆管沟开挖施工的工程量都相当大, 而且, 为了满足压降的要求, 设计采用 220 mm2 的双钩铜滑线, 给架设施工也带来很大的困难。综上, 无论是从项目经济性还是施工可行性角度来看, 采用 AC400 V 低压上电都不是*佳选择 。
2.2.2 滑触线采用AC1 000 V 电压向 RTG 供电针对 AC400 V 低压上电存在的施工困难及投资较大问题, 提出了采用 AC1 000 V 电压向RTG 供电的方案 。经计算, 采用该方案后, 只需在全长 2 260 m 的长度上, 在供电中间位置设置1 台2 500 kVA 的箱式变作为上电点, 即可满足设备容量及系统压降的要求, 这也意味着可以取消所有的低压连接电缆, 而且由于供电电压的提高, 滑触线的线径也可以相应减少为185 mm2, 从而降低造价及施工难度 。但是, 采用 AC1 000 V电压向 RTG 供电的方案也存在一些技术上的难度。首先是变压器及其他电气元件均为非标产品, 制造成本相对较高, 元件的选择余地较小, 采购周期一般较长;其次低压侧柜体也没有符合要求的标准产品可供使用, 必须专门设计制造 ;再次就是操作的安全问题, 按照规范, AC1 000 V 供电已经属于高压范畴, 虽然在矿井等特殊场合已有使用 1 140 V 等级电压的设备, 但大规模运行的经验尚不够成熟, 也没有相应的运行标准可供参考, 这就对我们的运行 、操作提出了更高的要求[ 2] 。
根据港吉公司项目改造的实际情况, *终还是选择了 AC1 000 V 作为滑触线的供电电压。
3 结语
通过以上比较, 可以发现采用 AC1 000 V 高架滑触线向 RTG 供电, 虽然在项目的实施过程中存在一定的风险, 但经过实际建设 、使用, 确实可以节约投资成本, 减少施工难度, 适合规模较大的成片场区 RTG“油改电”项目采用。
