超大型集装箱船舶岸电系统研讨

尹晨夕， 杜学鹏

（南通中远川崎船舶工程有限公司，江苏 南通 226005）

超大型集装箱船舶岸电系统研讨

尹晨夕， 杜学鹏

（南通中远川崎船舶工程有限公司，江苏 南通 226005）

超大型集装箱运输是现代交通运输发展的方向，文中结合南通中远川崎船舶工程有限公司设计、建造的13360TEU集装箱船的实际特点，研究了船舶岸电系统（AMP），包括对AMP系统电力容量、电缆卷筒安装位置、电缆卷筒上电缆长度等方面的研究，并形成了具体方案。

超大型集装箱船;船舶岸电系统;电力容量;电缆卷筒

0 引 言

船舶岸电系统（AMP）通常认为由岸上供电系统、船岸间连接系统和船载电力系统三部分组成[1-2]。

岸上供电系统从港口当地的电网输入电力电源，变压变频后将电力传输到码头上的岸电箱，以满足不同船舶的供电需求。港口电源分高压和低压，高压通常为6.6 kV，低压通常为400～480 V，频率为50 Hz或60 Hz，不同港口的配置不同[3]。船岸连接系统指通过电缆从岸上向船舶供电、实现船舶与岸上的信号通讯及其连接电缆的释放和回收装置（电缆卷筒）。船载电力系统负责接收岸电，实施船舶内部电源与岸电的切换控制。由于码头上提供的岸电规格差异，AMP系统可分为低压系统(440 V AC)和高压系统(6600 V AC)[4]，船舶需根据自身需要及航线情况选择合适的AMP系统。

由于岸上供电系统的规格一般是已经固定了的，所以对AMP系统方案的研究主要是基于已知的岸电电源规格，设计适合的船岸连接系统和船载电力系统，本13360TEU集装箱船的AMP系统方案研究也是以此为目标开展。

1 13360TEU集装箱船岸电系统设计方案的研究

本13360TEU集装箱船最初由船东提出要求在船上安装岸电系统（AMP），船厂研讨技术方案、确定规格并提出报价，最终确定了如下方案。

1.1 AMP系统电力容量的决定

AMP系统的电力容量取决于两方面因素:一方面是码头插座箱的容量限制;另一方面是船舶停泊码头时需要的电功率。

针对码头插座箱的容量限制，该13360TEU集装箱船主要航行至美国西海岸，以洛杉矶港和长滩港为例，每个岸基插座箱标准配置为2个6600 V、350 A的插座，折算成功率约为8000 kVA（6400 kW）。

关于船舶停泊码头时需要的电功率，则取决于船舶用电设备情况和船东对冷藏集装箱使用数量的要求。船舶停靠时所需电功率可大致分成两部分:一部分是船内的基础负荷；另一部分是冷藏集装箱负荷。根据电力负荷计算，船舶停靠码头时基础负荷约为2050 kW。根据船东提供的信息，并结合船舶实际的装载状况，本船接岸电时按照最多装载600个40 ft冷藏集装箱（单箱功率按9.7 kW记）、同时工作系数60%来考虑，用电量约为3492 kW（9.7×600×60%）。这样总功率为5542 kW，经与船东协商，确定5400 kW为本船AMP系统的容量。

该13360TEU集装箱船自身的主配电网就是AC6600 V的，与港口提供的电源电压一致，所以不再需要变压装置，AMP系统的配置更加简单。

1.2 AMP电缆卷筒安装位置的确定

本船AMP系统的主要设备有电缆卷筒、电缆卷筒控制屏、高压岸电连接屏等，其中电缆卷筒布置位置的决定比较关键，需考虑的因素和影响较多。

考虑到将来使用的便利性，船东的意愿是安装固定式的船基AMP系统，船厂基于此前提研讨配置与布置方案。由于停靠码头的情况不确定，为方便船舶无论是左舷靠岸还是右舷靠岸都能够方便地接入岸电，本船决定配置两套电缆卷筒，分别布置于船舶左右舷。实际接岸电时只需使用一套电缆滚筒，初期投入成本增加了，但提高了以后停泊码头的便利性。

根据AMP系统的容量信息预估单个电缆卷筒的尺寸约为2.7 m（长）×2.1 m（宽）×2.25 m（高），需要占用不小的空间。故在研讨其位置时首先要考虑空间上的限制，此外还要考虑不同方案的技术、经济优缺点。本船最初研讨AMP电缆卷筒安装位置时，考虑了3种方案。

1）方案1。电缆卷筒布置在尾部带缆甲板，左右两舷的电缆卷筒分别向两舷方向导缆并连接至码头的岸电插座箱，电缆卷筒控制屏就近布置，高压岸电连接屏布置在舵机间，然后送电至机舱内的高压主配电盘。此方案会占用4个标准集装箱的空间,如图1所示。

图1 AMP布置方案1

2）方案2。电缆卷筒布置在尾部带缆甲板，左右两舷的电缆卷筒都向船艉部方向导缆并连接至码头的岸电插座箱，电缆卷筒控制屏就近布置，高压岸电连接屏布置在舵机间，然后送电至机舱内的高压主配电盘。此方案会占用4个标准集装箱的空间，如图2所示。

图2 AMP布置方案2

3）方案3。电缆卷筒布置在机舱上面ENG CASING旁的B甲板高度，左右两舷的电缆卷筒分别向两舷方向导缆并连接至码头的岸电插座箱，电缆卷筒控制屏就近布置，高压岸电连接屏布置在CASING旁的储藏间内，然后送电至机舱内的高压主配电盘。此方案不占用集装箱的空间，但因安装位置较高，电缆卷筒上的电缆长度会增加，一方面占用的空间更大，另一方面会增加成本，如图3所示。

经对比研究，本文最终决定采取方案1，此方案电缆卷筒的位置最低，能最大限度地减少电缆的长度；向两舷方向导缆的方式也便于操作。

图3 AMP布置方案3

1.3 AMP电缆卷筒上电缆长度确定

AMP电缆长度决定很重要，如果长度不够，停靠码头时可能无法正常连接到岸电插座箱；而如果长度过长，一方面可能导致卷筒尺寸变大而占用更多的空间，另一方面由于高压电缆价格昂贵而增加成本。所以电缆长度的确定是AMP方案研讨中的重要事项。

本船AMP电缆长度的计算方法是基于船舶停靠码头时能够精确定位的前提的。本船在正常吃水时，其靠泊示意图见图4。

图4 船舶精确定位停泊时电缆长度计算示意图

根据图4，可以得到导缆装置安装甲板面到码头的垂直距离A=18 m。

通过三维坐标上的简单距离叠加，可以计算出：使用电缆长度=A+B+C=26 m。一般情况下导缆装置上需要预留2圈的安全电缆，长度约为9 m，那么总电缆长度就是26+9=35 m。

如果船舶靠泊时不能保证够精确定位，就需要额外考虑码头岸电插座箱间距因素，卷筒上活动电缆长度需要能够适应船舶停靠后AMP系统使用时的最长电缆长度要求。采用此种方法计算得出电缆长度比船舶精确定位时所需电缆长得多，会增加成本并需要更大的电缆卷筒安装空间。

因卷筒上电缆长度的计算方法涉及船舶运营中外部条件和实际操纵情况，需要事先取得船东的确认。本船船东确认接受精确定位的计算方法，卷筒电缆长度确定为35 m。

1.4 AMP电缆卷筒机械保护方案

AMP系统的电缆绞车设备一般都安装在露天甲板部位，除非采用将AMP系统装在标准集装箱内的方式，否则需要对其机械及海浪保护进行特别关注。

本船AMP系统电缆绞车设备安装在上甲板尾部靠舷侧部位，在集装箱立柱之间，绞车高度达到约2.4 m（包括底座），而集装箱立柱高度也仅2.6 m左右，在吊装集装箱过程中如果有稍微的倾斜就易受到集装箱撞击，因此在设计中，为该绞车加装钢质的围壁，给以机械保护。

1.5 AMP系统电力控制方案

图5 AMP系统电气简图

本船AMP系统的电气简图见图5，对其电力控制方案说明如下：本船配置的是船基固定式AMP系统，2个电缆卷筒分别布置在船舶艉部的左右舷，使船舶无论是左舷靠岸还是右舷靠岸都能够方便地接入岸电[5]。码头的AC6600 V电源通过左舷或右舷的电缆卷筒接至布置在舵机室内的高压岸电屏，然后馈电至高压主配电盘。左右舷电缆卷筒各配置一个控制屏，通过电动机控制卷筒电缆的收放。岸电成功连接后的控制及与船舶主电源间的切换功能在高压岸电屏上实现。

2 结论

本文全面介绍的船舶岸电系统，针对13360TEU集装箱船实际情况，全方面地进行了系统方案的研究，具有较强的操作意义。

[1] 崔亚欣,孙永涛.高压岸电上船及其关键技术研究[J].港口装卸,2012(1):28-31.

[2] 李恒焕.大型船舶靠港使用岸电的研究[J].上海造船,2011(2):53-54.

[3] 彭传圣.靠港集装箱船岸电技术的应用[J].集装箱化,2011(8):21-24.

[4] 杨海建.船舶岸电系统简介[J].江苏船舶,2011(4):23-26.

[5] 杜学鹏.13360TEU集装箱船电气系统设计[J].船海工程,2013(3):58-60.

Analysis and Study of Alternative Marine Power Supply for Super Large Container Vessel

YIN Chenxi,DU Xuepeng
（NantongCOSCOKHI Ship EngineeringCo.,Ltd.,Nantong226005,China）

Super large container transport is the development trend of modern transportation.Based on the 13360TEU container ship designed and built by Nantong COSCO KHI Ship Engineering Co.,Ltd.,this paper studies the alternative marine power supply(AMP).Combined with the actual situation of this container ship on the AMP system power capacity,the installation location of the cable reels,and cable reel cable length are studied.The specific programs is formed.

super large container;vessel;alternative marine power supply;power capacity;cable reels

U 664.5

B

1002－2333（2018）01－0135－03

（编辑启 迪）

尹晨夕(1979—)，硕士，工程师，主要从事船舶项目管理工作。

2017-04-19