低压岸电连接系统的接口兼容性研究

常冀凡

(镇江市节能监察中心，江苏 镇江 212008)

0 引言

我国颁布的《大气污染防治法》第六十三条规定：新建码头应当规划、设计和建设岸基供电设施；已建成的码头应当逐步实施岸基供电设施改造。船舶靠港后应当优先使用岸电。

船舶靠港期间使用岸电，与使用燃油发电相比，可大幅减少船舶靠港期间的硫化物、氮氧化物、颗粒物等污染物排放。因此，推广靠港船舶使用岸电是建设绿色港航、实现节能减排的一项重要措施。

近年来，我国有关部门相继发布了一系列关于船舶靠港使用岸电的文件，强调环境保护，大力推进船舶靠港期间使用岸电。交通运输部印发的《船舶与港口污染防治专项行动实施方案(2015—2020年)》，明确了船舶与港口污染防治专项行动工作目标。为推进靠港船舶使用岸电，交通运输部还对靠港船舶使用岸电(2016—2018年度项目)进行奖励。在全国第一批获得奖励资金的57个单位中，镇江市有2家企业获得奖励。2019年12月，交通运输部以第45号令发布《港口和船舶岸电管理办法》，要求码头工程项目单位应当按照法律法规和强制性标准，对新建、改建、扩建码头工程(油气化工码头除外)同步设计、建设岸电设施；在船舶大气污染排放控制区靠泊的中国籍船舶，需要满足大气污染排放要求加装船舶受电设施，相应水路运输经营者应当制定船舶受电设施安装计划并组织实施。

经对多座港口码头与镇江市获得岸电奖励的单位进行调查研究发现，所访港口码头都已不同程度地安装或改造了岸电供电设施，大多数船舶备有岸电受电装置。镇江市2家获得交通运输部岸电奖励的企业，由于岸基接电箱和船载岸电箱不存在接口不兼容的问题，岸电使用率都很高。但是，目前港口岸电实际发展并不理想，存在接口不一、使用麻烦、安全性差等问题。为此，本文按照国内外有关岸电系统的标准所提出岸电的连接方式，研究低压岸电系统接口的分类及其应用范围。

1 岸电接口兼容的必要性

船舶岸电系统包括岸基供电设施(接电箱)、船载受电装置(岸电箱)、连接岸电的柔性电缆和接插件，岸电接口的兼容性主要体现在接插件上。若接电箱和岸电箱的接口不一致，则无法连接岸电。

国家海事局发布的《船舶与海上设施法定检验规则》把船舶分为国际航行海船、国内航行海船及内河船舶。而不同类型的船舶有其专用靠泊的港口，对岸电系统的需求量和技术要求也不完全相同。目前，岸电接口兼容主要存在以下情况：

(1)如果不同地区的港口码头供电设施采用不同标准的接口，将不利于船舶靠港期间连接岸电。

(2)要求不同类型的港口码头岸电供电设施采用统一的接口，又不符合客观需要。

(3) 船载岸电箱的接口多样化，则岸基接电箱很难满足各种接口连接。

(4)在同一座港口码头的接电箱配置多种接口，会降低岸基供电设施的利用率。

上述现象都会影响岸电系统的兼容性，阻碍船舶靠港期间使用岸电，甚至会造成岸电资源的浪费。

船舶岸电系统接口的兼容性是推进靠港船舶使用岸电的基本条件。除了油气化工等港口码头对岸电设施有专门要求外，国际港口、国内海船港口、内河船舶港口码头的接电箱，应和停靠船舶的岸电箱接口兼容，避免接口类型多样化和接口技术复杂化，切实做到船舶连接岸电时安全可靠和方便使用。

2 岸电连接方式与容量

国内有关岸电系统的标准、规范提出的岸电连接方式与国际标准接轨，且都要求岸电系统的接插件不能带电插拔。

IEC 60309-5:2017提出的岸电连接方式见图1。图中，岸基供电输出端的插头插座(A)和船载受电端的船用耦合器(D)统称为附件。

A—(岸)插头插座；B—(岸)插座；C—(岸)插头；

低压岸电系统的电压等级为:三相400、440、690 V；单相230 V，50/60 Hz。国际海船和国内海船对低压岸电的容量需求通常为250～1 000 kVA，折合成电流约为350～1 450 A，属于低压大容量岸电系统;内河小型船舶对岸电的容量需求一般小于80 kVA，折合成电流为125 A及以下，属于低压小容量岸电系统。

3 低压岸电连接系统的接口

按船舶对岸电容量的需求，岸电系统的接口可分为2类：一类是低压大容量岸电接口，适用于国际和国内航行的海船(统称为大型船舶)及其靠泊的国际和国内港口；另一类是低压小容量岸电接口，适用于内河航行的船舶及其靠泊的内河港口。

3.1 大容量岸电接口

IEC/IEEE/CDV 80005-3：2016《港口公用连接设施—第3部分：低压岸电连接(LVSC)系统—一般要求》给出了常规船舶岸电系统的接插件标准布置图(见图2)，并规定应适用于预期的最大短路故障电流为：插头、插座、连接器和入口的额定值应至少为16 kA均方根值，持续1 s，峰值为40 kA。

1—插头/船舶入口面；2—插座/船舶连接器面；E—接地；P1—控制1；P2—控制2；P3—控制3；P4—控制4；L1—L1相1-A-R；L2—L2相 2-B-S ； L3—L3相 3-C-T。

国家电网公司为规范港口岸电设施的建设，发布了Q/GDW 11468.2—2016《港口岸电设备技术规范 第2部分：低压大容量电源》、Q/GDW 11468.3—2016《港口岸电设备技术规范 第3部分：低压小容量电源》、Q/GDW 11468.4—2016《港口岸电设备技术规范 第4部分：船岸连接和接口设备》，将低压大容量电源接插件额定值中的最大电压和电流值规定为:500 V/250 A、1 100 V/420 A，要求岸基接电箱接插件的电气参数和功能，应符合IEC/PAS 80005-3—2014中电气参数及功能要求，其控制触头、接地触头和相极触头的布置方式参照IEC/PAS 80005-3—2014的规定。

交通运输部为规范岸电设施系统设计技术标准，提高我国码头岸电设施建设质量，发布了JTS 155—2019《码头岸电设施建设技术规范》，规定低压岸电供电设施的接插件的额定值为:230 V/(63、125 A)，400 V/(63、125、250 A)，450 V/(63、125、250 A);中国船级社发布的《钢质海船入级规范(2018)》及2020修改通报，把低压岸电受电装置的接插件额定值规定为:400 V/(63、125、250 A)。

IEC 60309-5:2017《工业用插头、插座和耦合器 第5部分：船舶低压岸电系统(LVSC)用插座、插头与船用连接器和船用输入口的尺寸兼容性和互换性要求》在前言中说明：“60309的本部分所述单一类型的插头、插座—船用连接器和船用输入口(以下简称“附件”)，专门适用于将船舶连接到IEC/IEEE 80005-3标准所述的岸上低压岸电供电系统”，并说明“IEC 60309的本部分适用于带有接地触点和4个控制触点的三相附件”；IEC 60309-5：2017在第5章“标准额定值”规定:附件的“最大交流工作电压为690 V、50/60 Hz,最大额定电流为350 A”;还规定“插头、插座、船用连接器和船用输入口的预期短路电流额定值最小为16 kA(有效值)1 s，额定峰值耐受电流最大为40 kA”。

IEC 60309-5—2017标准给出的标准额定值为690 V、350 A的插座/插头标准结构图与船用连接器/船用输入口标准结构图，其主触点和控制触点均为L1+L2+L3+E+P1+P2+P3+P4，与IEC/PAS 80005-3：2014标准及IEC/IEEE CDV 80005-3：2016标准完全一致。CCS最新发布的船舶建造规范修改通报，明确要求船载低压岸电箱的输入口接插件应符合公认的IEC 60309-5:2017标准或其他等效的标准。这便是全世界统一岸电接口的基础，是允许国际航行船舶在不同泊位和低压岸电系统能够连接到的保证。

国际标准有关低压岸电系统的技术要求，以及IEC 60309-5:2017标准给出的附件标准额定值(690 V、50/60 Hz、350 A)，适用于大容量船舶低压岸电系统，即Q/GDW 11468.2—2016规范所述港口岸电设备中的低压大容量电源向大型船舶供电。

IEC/IEEE CDV 80005-3：2016标准指出：不采用本标准的船舶可能会发现无法连接到符合要求的岸电供应设施。因此，国际港口和大容量低压接电箱配置的插头插座，以及国际航行船舶和大型船舶岸电箱配置的船舶耦合器，应统一执行IEC 60309-5:2017标准，采用AC690 V、50/60 Hz、350 A单一类型的附件，以确保低压大容量岸电接口的兼容性，且通过4个控制触头实现安全回路的技术要求：350 A及以下采用单回路供电，350 A以上可用多回路并联供电，使岸基供电设施利用率最大化。

低压大容量岸电接口采用国际标准的附件，既满足国际海船靠泊我国港口时接用岸电，也确保我国海船在境外港口靠泊时方便地接用岸电。

3.2 小容量岸电接口

Q/GDW 11468.3—2016规范第5.2条规定：小容量岸电电源的供电模式为交流单相或交流三相，额定电压单相为220 V、三相为380 V；Q/GDW 11468.4—2016第6.4条规定：小容量岸电接插件最大电流值为125 A，同时给出了小容量岸电接插件触头布置方式，明确三相小容量岸电接插件应包含5对触头，触头布置方式见图3。该规范附录A在“岸电供电模式”中规定：低压小容量岸电系统供电模式指港口岸基供电系统输出电压为220 V或380 V，供接电船舶使用。

小型船舶仅在内河航行，停靠内河港口码头时对岸电需求量较小，基本上属于小容量岸电供电模式的范围，岸电设施的接插件完全可采用图3的触点布置方式。如果岸电接口也采用国际标准的岸电附件，则成本较高，安全回路复杂。

L1—第1相，1-A-R；L2—第2相，2-B-S；L3—第3相，3-CT；E—地线；N—中线。

我国船舶行业标准CB/T 3897—2011《船用16A～125A插头插座和连接器》中的触点布置与Q/GDW 11468标准给出的小容量岸电插头和插座触头布置方式相一致。

CB/T 3897—2011标准的插头插座和连接器额定电流有4种规格：16、32、63、125 A，额定电压为220、380 V。为确保兼容性和提高岸电供电设施的利用率，单相岸电接口的附件可选用该标准规定的触头2P+地、电流16 A和32 A；三相岸电接口附件可选用该标准规定的触头3P+N+地、电流63 A和125 A。

我国船电行业按CB/T 3897—2011标准自主开发的附件性能优良，具备插头插座的联锁装置及插头和连接器插头的保持装置。该装置能防止插头的插销与插座或连接器正常插合之前带电，同时防止插头在其插销带电时被拔出，以及能在插头或连接器正常插合时具有插头或连接器保持正常位置并防止其被意外拔出的功能。内河船舶的小容量岸电箱及其靠泊港口的小容量接电箱统一采用CB/T 3897—2011标准的插头插座和连接器，不仅具有兼容性，且安全要求也完全符合CCS规范有关岸电连接系统的规定；单相岸电连接只需要常规的3芯柔性电缆，三相岸电连接只需要常规的5芯柔性电缆，无需配置除主芯线外还需具有4根控制线的专用电缆才能构成安全回路，从而使岸电连接系统的投入成本大幅减少、故障率降低，对岸基低压小容量接电箱和船载低压小容量岸电箱的制造、改装都比较简便，有利于形成接口标准化和产品系列化，对推进面广量大的内河船舶靠泊港口码头期间使用岸电具有现实意义。

4 通讯接口

IEC/IEEE CDV 80005-3:2016提出：船舶和岸电设施负责人之间应提供独立的语音通信方式(如双向无线电)。

一般来说，船舶靠泊港口码头时，与岸电接电箱的距离都较近，船、岸两侧操作人员都能相互看见，且当前双向无线通话设备(手机、对讲机等)已很普及，在进行岸电连接操作时，可以用其进行语音通信，操作简单，沟通方便，无需在接插件内增加有线通讯接口。

5 结语

在技术层面推进靠港船舶使用岸电，必须避免岸基供电设施和船载受电装置的接口缺乏兼容性。国际航行船舶和其停泊港口的低压岸电连接系统必须符合国际标准的要求。大型船舶的岸电箱和其停靠港口码头的接电箱，宜统一采用IEC 60309-5：2017标准规定的标准额定值为三相690 V、350 A的附件，以提高岸基供电设施的利用率，同时便于250 kVA(或350 A)及以上低压岸电连接系统采用多回路并联馈电;内河航行的小型船舶岸电箱和其停靠港口码头的接电箱，宜统一采用我国船电行业按CB/T 3897—2011标准自主开发的附件，以克服船舶岸电系统的技术复杂、使用麻烦、故障率高、投入费用多等负面因素。