港口供电系统可靠性的影响因素分析及改进措施

武冰洁

摘要：根据港口及港口作业设备的工作特点，分析了港口供电系统的构成，并分析了各构成部分对港口供电系统可靠性的影响因素。从供电系统规划、方案设计等技术方面，设备选型方面，港口供配电网络监控、电气设备工作状态的监视、配电系统的自动化、停电检修制度等管理方面提出了提高港口供电系统可靠性的具体措施。对提高港口供电系统的可靠性和用电质量具有重要作用。

Abstract： According to the working characteristics of port and its operation equipment， the constitutes of port distribution systems were analyzed， and the affect reliability factors of each sub-systems were analyzed also. From the aspect of technology such as distribution system plan， concept design， equipment selection， the manage such as net supervisory control of distribution & utilization， the working state monitoring of electric apparatus， distribution automatization， overhaul system， the detail improvement are proposed. This is of important rules for improve the reliability of distribution system and quality of utilization.

關键词：港口供电系统；可靠性影响因素；改进措施

Key words： port distribution system；reliability affect factors；improvement methods

中图分类号：U653.95 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）02-0114-03

0 引言

近年来，随着我国港口的不断发展与壮大，新建港口和新增功能码头如雨后春笋般涌现。作为电能输送核心的港口供电系统，其供电可靠性是保证港口各项业务正常作业的重要保障。然而，由于港口供电系统的构成复杂，用电设备多，系统设计难度大，影响港口供电可靠性提高的因素众多，而港口用电装置对电网的供电质量要求比较高，一旦港口发生供电电源中断，会给企业造成巨大损失。因此，港口供电系统可靠性的研究对提高港口用电质量具有重要作用。黄湛华[1]从配电网的规划方面提出了提高供电可靠度的方法，陈永祥[2]提出了通过建立可靠性管理制度，加强线路巡视工作和使用配电管理自动化技术措施来提高供电可靠性。但这些研究缺乏对引起供电系统不可靠的主要因素分析，且提出的措施大都是从制度上去实施，没有系统考虑技术和管理相结合的措施，因此，本文在分析港口供电系统组成的基础上，分析影响港口供电系统可靠性的因素，并有针对性地提出改进措施，从而提高港口供电可靠性和用电质量，对推动我国港口的快速发展具有重要意义。

1 影响港口供电系统可靠性的因素分析

供电可靠性是指供电网持续的供电能力，它是考核供电质量的一个主要指标[3]。由于港口占地面积大，用电负荷比较分散，港口供电系统都是从区域电力网实现电能输送，再通过降低电压的手段，实现电力向各个电场所的输送，因此，港口供电系统组成如图1所示。主要由区域电力网、降压变电站、港区配电线路、前沿变电所、低压配电系统几部分构成[4]。港口供电系统的可靠性取决于组成港口供电系统各部分的可靠性。

1.1 影响区域电力网供电可靠性的因素

区域电力网是港口电能的主要来源，其供电可靠性对港口的供电质量起决定作用。影响区域电力网可靠性的主要因素包括：设备和线路、负荷与结构布局、管理与维护、停电管理和不可抗拒的自然灾害等。

设备和线路是供电系统正常运行的可靠支撑，也是影响供电系统可靠性的直接因素，其主要影响供电的容量和裕度。结构布局与负荷影响电网的布局和线路与电能资源的损耗。由于供电网具有运营周期长，设备易损坏等特点，管理和维护不当对供电系统可靠性均会产生消极影响，如管理和维护不当造成的电线杆的倾倒、线路的短路等问题。供电网的检修是不可避免的，但在实践中，由于停电检修计划性不强而导致重复停电的问题也是影响供电可靠性的因素。雨雪、地震、洪水等不可控自然灾害，对于配电网的稳定性影响也较大。

1.2 影响降压变电站可靠性的因素

对于中型港口或者作业区域，需要将区域电力网上获取的110kV或者35kV高压电能，通过降压变电站将其降低到3-10kV，再通过港区配电线路输送到前沿变电所，前沿港口变电所再将其降为380V的配电电压，才可以投入使用。影响降压变电站可靠性的因素包括变配电线路和变电设备。具体的不可靠因素主要有铁芯局部短路或烧毁，绝缘损坏；线圈间短路、断线，对地击穿；分接开关触头灼伤或放电；套管对地击穿或放电等。

1.3 影响港区配电线路可靠性的因素

港区配电线路是指根据港口泊位、港区的作业设备的布置，陆域生产、生产辅助建筑物等用电要求，在变电站与各前沿变电所之间、前沿变电所与各用电系统之间的联络线路。港口供配电线路中，从区域电网引入的电源线路一般都是架空线路，对于港口内配电线路，主要涉及到高压线路和低压线路，通常采用电缆。常用的敷设方式包括沿电缆沟敷设，沿电缆桥架、机械走廊道敷设，沿保护管敷设等。影响配电线路的可靠性的主要因素包括线缆的选型、线路的非全相运行、瓷瓶闪络放电、桥架倾倒、断线、短路、接地、柱上油开关故障、跌落熔断器故障等。

1.4 影响前沿变电所可靠性的因素

前沿变电所是根据港口的作业设备区域、陆域的生产及其辅助建筑物等用电系统对电力系统电压的要求，实现二次降压。影响变电所可靠性的主要因素包括：一次设备、主接线方式、负荷变化、进线和馈出线断路器、开关设备、开关柜、低压配电屏的形式、变压器的类型、港口供电系统自动化控制设备等。

1.5 影响低压配电系统的可靠性因素

低压配电系统是将变电所二次降压的电源，根据港口作业系统所需要的用电设备进行分类组合至现场配电柜、分线箱、再经柜、箱配电到各用电设备。影响低压配电系统可靠性的因素包括：断路器故障、中间接头及电缆端头短路故障、电压互感器故障、电流互感器故障、运行维护不当等，此外，港口用电设备的负荷变化，间断使用时的频繁起动、使用频率高导致的充电要求、大的单机容量等设备工作状态也会影响低压配电系统的可靠性。

2 提高港口供电系统可靠性的措施

根据分析得到的影响港口供电系统可靠性的因素，提出改进措施以提高港口供电系统的可靠性和供电质量。

2.1 通过技术改进提高港口供电系统的可靠性

①基于供电可靠性合理规划供电技术方案。在电力系统的方案设计时，根据港口的规模和性质，计算港口企业的用电负荷和用电容量，合理设计地区供电网的供电容量和负荷及结构布局；将供电系统安全性与港口负荷大小相关联，以港口供電的可靠性作为规划目标，计算区域供电网应达到的安全性和可靠性水平。

②配电装置设计严格遵守设计规范。按设计规范设计、选择、校验配电设备，并将冗余技术、故障自动检测技术与维修措施相结合，提高电气装置的可靠性。

③通过两条电源线路送电的方式实现港口企业与区域电网的连接，以高压隔离开关分段的单母线制，提升供电可靠性和灵活性。对于负荷变化比较大的港口，在低负荷和高负荷时分别使用一台和两台变压器，如图2所示。

④优化配电网结构。优化选择变电站的地理位置、布线、接线及配电方式，按照“n+1”的原则，确定变压器的容载比。

⑤合理设计配电网方式，优化港口前沿变电所建设方案。

2.2 选用性能优良的元器件，提高电气设备的可靠性

①选用性能好、可靠性高的电气产品；

②根据港口环境，选择适当的电气设备，如防爆式、防尘式电气设备；

③按标准规范选择并验证熔断器和断路器的断流容量、电流互感器的热稳定和动稳定条件；

④采用金属封闭式开关柜、户内全封闭型变压器、抽屉式的低压配电屏等；推行带电检测装置，提高供电的可靠性；

⑤按照设计方案选择电缆和导线截面，并使用故障指示器，缩短故障诊断时间。

2.3 提升供电系统的管理和维护水平

①建立健全的组织领导体系。港口各级部门均要建立配电网可靠性管理机构，设立专门岗位，执行标准规范。

②建立港口供配电网络监控管理系统。在港口供电系统中，添加电力运行状态监控设施，可有效监控各系统的运行状况，给系统运行维护人员提供更多的信息，以保证控制系统安全可靠经济的运行。

③建立电气设备工作状态的监视系统。电气设备通过实施故障自动检测技术，对电气设备的工作状态实时监控，及时发现设备运行中的故障，准确定位故障位置、确定故障原因，缩短诊断维修时间，以保证电气设备正常运行。

④实现港口配电系统的自动化。港口配电自动化可实现变配电所的无人值守和远动控制，从而提高港口电网供电可靠性和供电质量。高压网的馈线自动化、选择可靠性高的控制及通信设备是实现港口配电自动化的重点。

⑤合理选择港口供电系统的维护装置。选择适当的供电系统的维护装置，提高供电可靠性和实现快速的故障切除。

⑥改革停电检修制度。通过强化监督，带电检修的方式，减少停电检修时间，提高供电可靠性。

3 结语

根据港口供电系统的组成分析了影响港口供电可靠性的因素，分别从港口供电网的供电方案规划、配电网的结构和配电方式优化、采用可靠性高的电气设备、实施港口供电网的自动化和网络监控系统、改革停电检修制度等措施，提升港口供电系统的可靠性。

参考文献：

[1]黄湛华.基于供电可靠性的配电网规划实践[J].供用电，2017（3）：42-46.

[2]陈永祥，提高配电网供电可靠性的有效措施[J].科技展望，2017（8）：119.

[3]龙吉日.提高配电网供电可靠性的措施探析[J].电力讯息，2017（4）：156-157.

[4]武猛，林博.港口供电系统的主要特点[J].科技创新成应用，2015（32）：183-184.