防台风型港口起重机接电箱的开发创新

杨晓峰 马壮宏

摘 要：在全球气候变暖的背景下，近几年频繁出现的台风天气，对港口设备和生产影响很大。港口起重机接电箱是港口生产的主要设备，使其适应新的气候情况，对保证生产安全可靠运行有重要的意义。本文从提高港口起重机接电箱的防护性能出发，浅谈防台风型起重机接电箱的开发与创新，以适应南方等多台风地区的实际应用需求。

关键词：港口起重机;接电箱;防护结构;安全;实用方便

Abstract：Under the background of global warming， the frequent occurrence of typhoons in recent years has had a great impact on port equipment and production. Power connection boxes for port cranes are major equipment for port production. It has important significance to make them adjust to the new climate to ensure the safety and reliability for the production. Started from improving the protection of power connection boxes for port cranes， the paper discusses the development and innovation of anti-typhoon power connection boxes for port cranes， which is for the practical application requirements of typhoon-prone areas.

Key words：Port crane; Power connection box; Protection mechanism; Safe; Practical and convenient

中图分类号：U653.921

1 开发防台风型港口起重机接电箱的必要性

在全球变暖的气候变化背景下，随着极端气候灾害的日益增多，其对社会经济发展的影响也日益加剧。而台风灾害是影响我国最严重的自然灾害之一。其往往会给港口设施尤其是岸边配电设备造成破坏，带来经济损失和安全隐患。接电箱作为重要的港口起重机，如门机、轨道吊等的配电设备，提高其抵御台风等恶劣天气的能力刻不容缓。

1.1 台风的危害性

1.1.1 大风

台风级别的热带气旋中心附近最大风力达12级以上（风力的大小一般分为18个等级，最小为0级，最大为17级，超过最高标准17级的定为18级。12级风力为32.4～36.9 m·s-1）。

1.1.2 暴雨

我国气象上规定，暴雨指24 h降水量达50 mm或以上的强降雨。台风过境，可能产生150～300 mm降雨，少数台风能直接或间接带来1 000 mm以上的特大暴雨（24 h降水量为50.0～99.9 mm称为“暴雨”;100～250 mm为“大暴雨”;250 mm以上为“特大暴雨”）。

1.1.3 风暴潮

风暴潮指由强烈大气扰动，如热带气旋（台风、飓风）、温带气旋（寒潮）等引起的海面异常升降现象。其特点是来势猛、速度快、强度大、破坏力强。尤其是当风暴潮与天文潮高潮叠加时，会形成更强的破坏力，引起沿海水位暴涨，海水倒灌，惊涛骇浪，发生特大潮灾[1]。

1.2 台风对码头接电箱的影响

综上所述，台风所带来的大风、暴雨和风暴潮等灾害，往往会给港口设施造成破坏，会给码头和堆场带来水涝。岸边配电设备的接电箱，如果防水性能达不到防御台风这种恶劣天气的要求，一旦遭遇台风或水涝，就会进水短路，甚至发生爆炸，这不仅会使企业遭受经济损失，甚至会给作业人员带来安全隐患。在电箱受到水的侵入后，清理维护电箱往往花费很多时间，对台风后迅速恢复生产带来不便。

1.3 港口起重机接电箱对港口生产的重要性

港口门座起重机（以下简称门机）由于具有较高的装卸效率，且灵活，安全可靠，能多台门机同时作业，尤其兩台门机同时在同一舱口作业，能充分利用港口码头有限场地，适应船舱的空载、满载作业及地面车辆的通行，所以广泛在港口码头、车站、堆场上使用。门机是一种需要经常移动的装卸设备，为了保证设备正常作业，根据港口供电技术规范的要求，“码头前沿装卸机械采用低压供电的电力电源箱设置间距在

40 m以内为宜”，这种电源箱在后来出版（2001年）的JT/T 439-2001标准中称为港口动力接电箱（以下简称接电箱）。所以要保证作业安全可靠和操作方便，接电箱作为重要的岸边配电设备，其安全性和方便性起着至关重要的作用[2]。

1.4 开发防台风型港口起重机的必要性

以前，由于我国缺乏防护型整体式的大电流插头插座（以下简称新插头座）及其他适用的先进电器附件，所以很难设计出满足上述要求的接电箱。据了解，目前国内接电箱普遍存在的问题有以下3方面。

（1）接电方式采用电缆和接电箱的电极铜排连接，每一次接电都必需拆与接（或插与拔）4根线（L1、L2、L3和N线）费时费力，操作不方便，易搞错相序;易造成带电操作或碰触箱内带电导体的危险，要防止相序搞错和防止带电操作都必需靠人的警惕性来保证，难以做到绝对不出错[3]。

（2）上述接线方式接电箱的电缆出线很难密封达到IP65的要求，易进水，箱体更无法抵御台风等恶劣天气。盖上盖子时水仍可以从电缆进出线口进入;打开盖子时，则箱体内电器完全暴露，根本不防水，在雨天操作存在危险，易因进水造成安全隐患，也不能直接冲水清洁[4]。

（3）由于港口建设的现代化水平不断提高，对港口岸边配电设备的可靠性，安全性有了更高的要求，同时提倡人性化和港区的美观和谐。设备要做到可靠安全就必需有必要的保护功能及措施;而人性化就是要使操作维护方便，操作人员无触电危险;美观和谐就要求设备有美感的外型、与港区协调的色调，并能便于冲洗干净，营造一个清洁、安全、文明的港区环境。

老式落后的接电箱已经不适应港口的现代化要求，所以对老式接电箱的改革创新，开发防台风型港口起重机接电箱，使其满足南方等多台风地区的安全应用需求实在是非常必要且紧迫的。

2 防台风型起重机接电箱的创新点

2.1 防台风型起重机接电箱的技术要求总则

防台风型起重机接电箱改革总的原则：按实际应用的技术、安装及使用要求设计，要达到运行可靠性高，安全性高，能抵御强台风的袭击，抗机械碰撞，防尘防涝，接电高效快捷轻便，操作人性化，外型美观和谐的要求。

2.2 防台风型起重机接电箱的创新点

应用TRIZ理论，对旧的接电箱存在的问题和技术冲突，采取创新设计思维和国家技术专利技术应用，开发了ESD2型全不锈钢防台风型的港口起重机接电箱。研发的港口起重机接电箱应用先进技术，采用新颖结构和新型电器附件，是电工技术进步的防护电器。产品安全可靠，安装使用及维护方便，生产效率高，为国内首创防台风型起重机接电箱，具有如下创新点。

（1）接电箱采用新颖防水结构设计，所有可能进水（尘）的环节，都用加强密封的防水结构设计，进线电缆口采用专用不锈钢PG密封装置，箱体用不锈钢加强结构制造，产品防水性能好，结构坚固，能用于户外恶劣环境，耐撞击，耐腐蚀，能防淋、防海水，抵御暴雨和台风袭击，有通用型IP65和防台风型IP65/IP68产品。特别是能抵御大暴雨或台风、受潮等。

（2）创新采用D系列塑料外壳整体式大电流防护型插头和插座，防护等级IP67，是目前国内外防护等级最高、重量最轻的大电流插头座。该产品是在广州港技电处的提议和技术指导下开始研发，接受深圳赤湾港及广州港多个港口公司的试用意见进行不断改进完善而定型的产品。产品获国家多件技术专利，630A～1250A规格在当时填补了国际国内空白，解决了大电流插拔接电与使电箱的整体结构防护等级能够达到IP65以上的技术瓶颈，具有安全可靠、使用轻便快速的特点，具有国际领先技术水平。

（3）接电箱箱体和构件，包括螺钉都采用了不锈钢制造，防腐能力强，机构等不会因为锈蚀的原因，使设备操作不灵，增加维护时间而影响生产，提高了生产效率。整体式大电流插头、插座外形图见图1。

（4）使用时不用重复接线，插头插拔时如果考虑加上电缆的重量，为了减轻劳动强度，也可以配置插头的插拔辅助操作机构，生产效率更高。插拔辅助操作机构有杠杆式和齿轮式2种，见图2。

（5）插座创新定位设计，不造成误插或造成与E线互插，并可实现两根电缆上机的起重机接电，满足2根电缆上机起重机的接电需要。

（6）插座带机械联锁机构，保证插拔时不带电操作，符合GB 5226.1-2019机械电气安全标准的要求，确保安全[5]。即插座与主电路开关操作带机械联锁机构，接电操作联锁机构确保接电时插座电源电路开关处于断开状态，即只有当插头可靠插接并处于完好防护状态时开关才能接通;而在使用完毕需拔出插頭时，必需在开关断开状态时才能拔出插头。解决了目前采用电气联锁的插座产品是在开关处于合闸状态时拔出插头（由电气线路使开关断电）时，在电气线路开关触点断开慢于插头拔出时间就会引起飞弧的缺点。

（7）箱体分接电插座单元和带有过载，短路保护的单元。操作简单，接电时，只需将门机的取电插头插入插座即可，不用时则拔下插头，省去每次接电需接线的麻烦，操作人员没有接触带电导体的危险，使用安全可靠。

（8）新颖防涝结构设计（图3）。防涝防淹水能力强，接电箱在地面淹水500～600 mm的情况下仍然不会进水，如果有特殊要求还可以特殊设计，使整个电箱淹水都不会进水。

（9）人性化设计，防止误触电，保障操作者人身安全与确保用电安全。

（10）根据台风多发性地区需要，按用户的操作习惯要求或安装方式，按TRIZ理论创新设计防涝型全不锈钢防台风型起重机接电箱，满足实际使用需要。

（11）符合IEC 60309、GB/T 7251.4-2017、JT/T 439-2001

标准，是新一代安全可靠的港口岸边接电设备。

3 防台风型起重机接电箱的应用实例

接电箱主要作为额定电压1 000 V以下，电流

1 250 A及以下的码头装卸机械，如门座起重机、轮胎式集装箱龙门起重机（轮胎吊、轮胎吊油改电）等的配电电源，同时可兼作岸边检修用的配电电源。

台风型起重机接电箱技术参数为额定电压：380、690、960、1 000 V;额定电流：250、400、630、800、

1 000 A和1 250 A;电流连续率：≤40%（1 000 A以上产品）;适应起重机吨位：10、16、25、30 t、40 t;

防护等级：通用型IP65;防台风型IP65/IP68。正常工作条件：周围空气温度-25～45 ℃;相对湿度：

+40 ℃≤50%;较低温度时≤90%并考虑到因温度变化偶然产生的凝露;安装方式：地上式;半地上式（接电箱一部分在地面上）;地下式（即沉降式，接电箱安装在地面下）。地上式接电箱见图4，半地上式见图5，地下式（即沉降式，接电箱安装在地面下）见图6，此安装方式接电箱操作不方便，不予推荐。

4 常用方案

根据对港口用户的调查了解，发现地上式的接电箱更实用与方便，所以下面介绍几种方案的应用。

4.1 型号：ESD2-630/108  即地上式，800A门机插座一路的IP65防护型技术方案

线路方案图、安装尺寸图和产品外形分别见图7、图8、图9。

4.2 型号：ESD2-800/118  即地上式，800A门机插座一路、63A（或125A）检修插座一路的IP65防护型技术方案

带63A或125A检修插座线路方案图、外形尺寸图、安装尺寸图和电箱在港口的应用图分别见图10～13。

4.3 型号：ESD2-800/118即地上式，800A门机插座一路、63A（或125A）检修插座一路的IP65/IP68防护型技术方案

此方案可以防止出现电箱淹水时，电箱内部进水。只要淹水一退，马上可以投入生产，线路方案图及外形尺寸图分别见图14和图15。

5 门机电缆固定方法

起重机电缆的固定方法常用有3种，即羊角形钩、卸扣带环式、肘机构，看实际需要配套设计。

6 结语

防台风型港口起重机接电箱是新一代的安全实用的港口配电设备，规格齐全，能满足各种门机和各种类型装卸码头的需要，同時也可作为其他用途的配电设备，已经在多个港口码头应用，其结构坚固，耐撞击，耐腐蚀，能防淋，防海水，能抵御台风恶劣天气的破坏，满足南方等多台风地区的安全应用需求，有效地减少事故发生率，消除火灾和触电事故隐患，避免经济损失，对促进电工技术进步，促进港口的现代化建设和港口公司的可持续发展具有重大意义。

参考文献：

[1]黄金池.中国风暴潮灾害研究综述[J].水利发展研究，2002（12）：63-65.

[2]谢汉章，等.港口门座起重机岸边接电箱的改进与创新[J]港口装卸，2005（2）：22-23.

[3]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 11918.4-2014 工业用插头插座和耦合器 第4部分：有或无连锁带开关插座和连接器[S].北京：中国标准出版社，2015.

[4]黄志坚.现代密封技术应用[M].北京：机械工业出版社，2008.

[5]国家市场监督管理总局，国家标准化管理委员会.

GB/T 5226.1-2019 机械电气安全 机械电气设备 第1部分：通用技术条件[S].北京：中国标准出版社，2019.