该工程码头平面布置形式为突堤式布置，码头泊位长350m，宽54m，突堤南侧布置7万吨级专业泊位1个，设计年吞吐量500万吨。港区主要工 艺设备有：机械式连续卸船机1台，16吨带斗式门机2台，托辊皮带机4条，气垫皮带机22条，埋刮板机7条，斗提机2台，电子灌包设备16套，计量称2 台，散装骑车设备2套，工艺流程达208个。码头工程筒仓作业区共建设12座钢板筒仓，陆域部分生产、生产辅助建筑物有码头转运站、计量楼、灌包楼、转接 楼、廊道、泵房、空压站、带包仓库、前方侯工楼等。供电部分为：改扩建西港区中心变配电所1座、新建西港2#变电所、3#变电所2座。
码头港区原有西港区中心变电所1座，内有10kV电缆进线一路，设1000kVA的变压器1台。码头工程总负荷见表1。
表1 码头工程总负荷
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变配电所 |
电力、照明总用电设备/kW |
总计算负荷/kVA |
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西港区中心变电所 |
656 |
459 |
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西港区2#变电所 |
10765 |
7084 |
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西港区3#变电所 |
4780 |
3723 |
2 供配电系统设计
该港区码头供电系统工程是根据总平面布置、装卸工艺系统、除尘系统、通风系统、消防系统等对供电可靠性的要求及以中断供电在政治、经济上所造成 的损失或影响的程度指定的;该电力系统负荷性质为二级;以供电的安全可靠、电能损耗低、节省投资、便于运行维护管理为原则;结合西港区远期规划，土建及电 气工程设计中均考虑在满足使用要求的前提下适度改造，充分利用原有变电所中的数量。
2.1中压配电设计方案
各变电所中压进线电源均为双电源;港区各变配电所的中压配电系统以放射、环网相结合的方式。本系统中所有变电所中的中压及低压母线均采用单母线分段的接线。 变电所的进线及馈出线均采用断路器，确保上下级保护装置动作相互配合，使保护装置具有可选择性。
配电所主接线图如图1所示。中压配电柜采用SF6绝缘紧凑型开关柜，进线及母联采用真空开关，配置AM5-F进线保护装置，配有三段式定时限过 流保护、两段式零序定时限保护;母联柜设电流速断、过电流保护;进线及母联开关采取防并联措施，即三个开关最多只能有两个开关同时处于合闸位置。操作机信 号电源为直流110V，65Ah。变压器出线柜配AM5-T变压器保护装置，设有三段式定时限过流保护、变压器高温告警、超温跳闸、门误开跳闸;10kV 电机出线柜配AM5-M电动机保护装置，设有过电流、过负荷、接地故障、低电压保护等。普通馈线柜配AM4-I微机保护装置，设有定时限过流、反时限过流 保护。
为实时、有效的计量线路的电能和考核管理，监测回路电能质量，在每个出线回路上配设了APMD系列电能质量分析仪表。中压配电设计中配置的各设备清单见表1。
图1 10kV配电图
表1 中压配电二次方案
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适用场所 |
产品名称 |
产品型号 |
具备功能 |
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10kV进线柜 |
线路保护装置 |
AM5-F |
三段式定时限过流保护、两段式零序定时限保护 |
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变压器出线柜 |
变压器保护装置 |
AM5-T |
三段式过流保护、高温报警、超温跳闸、FC闭锁功能 |
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电机出线柜 |
电动机保护装置 |
AM5-M |
过电流、过负荷、接地故障、低电压保护、堵转保护 |
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母联柜 |
备自投保护装置 |
AM5-B |
电流速断、过电流保护 |
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10kV馈线柜 |
馈线保护装置 |
AM4-I |
定时限过流、反时限过流保护 |
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各开关柜 |
APMD系列仪表 |
APMD710 |
三相电流、电压、功率、电能、电网频率、零序电流、2-31次谐波、总谐波含量、复费电能统计、最大需量 |
2.2低压配电设计方案
本系统的低压配电系统采用树干式配电方式，对于筒仓的通风、清仓、除尘、电动闸阀门等用电设备进行分类组合至现场配电柜、分线箱、再经柜、箱以放射式配电方式到各用电设备，以减少变电所的出现回路数，节省电缆，便于维护和故障查询。
低压系统的配电按图2设计，变电所设在钢筒仓的西南侧，灌包站西侧，内设2台2500kVA的变压器，为转运站、转接楼、空压楼、灌包楼、钢筒仓等建筑物和构筑物内的所需供配电设备进行供电。
图2 低压配电图
由于非线性负载的存在会产生谐波，导致微机保护装置误动作，，造成不必要的供电中断;谐波还会使电气测量仪表计量不准确，产生计量误差，因为须有效的抑制谐波干扰。
本方案的低压配电系统设计时，在10kV/0.4kV进线柜上装设ACR330系列谐波监测仪表，用于监测2-31次谐波;进线柜之后配置无功 补偿柜，其上装设ARC系列无功补偿投切装置;在配电前端设置安科瑞公司的ANAPF有源滤波器，采用集中方式抑制谐波;在各出线柜上配置ACR330系 列谐波监测仪表，用于监测2-31次谐波。APF滤波器以并联方式接入电网，通过实时监测负载的谐波和无功分量，采用PWM变流技术，从变流器中产生一个 和当前谐波分量和无功分量对于的反响分量并注入电力系统，实现谐波治理和无功补偿。具体抑制方案如图3设计。低压配电系统中的谐波抑制方案设备清单如表 2。
图3 低压配电系统谐波抑制方案
表2 低压配电二次方案
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适用场所 |
产品名称 |
产品型号 |
具备功能 |
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0.4kV进线柜 |
多功能 谐波表 |
ACR330ELH |
三相电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能、2-31次谐波分量，最大需量，电压波峰系数，电话波形因子，电流K系数，电网电压电流正、负、零序分量测量，485通讯 |
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无功补偿柜 |
无功补偿 投切装置 |
ARC-12/J-T |
低压配电系统进行无功功率补偿、输出路数有6、8、10、12四种规格；可选配开关量输入与温度控制 |
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谐波治理柜 |
有源滤波器 |
ANAPF100-400/A |
过电流、过负荷、接地故障、低电压保护、堵转保护 |
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0.4kV馈线柜 |
多功能网络仪表 |
ACR220EL |
三相电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能，最大需量，485通讯 |
2.3对变电所的要求
功能上的要求：码头在港区中属较复杂的工艺系统，工程又分为码头工程、筒仓续建工程、并分步实施。而对于新建变电所中土建要求一次性完成，新、老变电所、近期、远期供电系统容量的预留、配电间的预留等内容均应在供电系统工程中一次完成。
对建筑物综合利用的要求：根据负荷的分步，本次工程新建2座变电所，同时改扩建一个变电所。为减少港区建筑单体的数量、节省土地、设备、人力等资源，2#变电所是集变电、配电、控制、监控、管理、指挥、办公的中心。
变电所的要求：港区各变电所内电气设备均采用室内布置，按无人值班设计。采用分区域、多变电所配有1套电气值班人员方式，定期巡查。并借助于各变电所中设有Acrel-2000监控系统级网络仪表，确保供电系统的安全运行。
2.4电量监测系统
为实现对港内变配电所的中、低压系统进行远距离的遥测、遥信、遥控。在变配电站内设置了Acrel-2000用户端智能配电系统。该系统由中、低压配电系统里配置的ACR系列网络电力仪表，微机保护装置、工作站组成。
1)系统结构
系统采用分层分布式设计，分站控管理层、网络通讯层和现场设备层。系统配有Acrel-2000监控软件，能够模拟码头变电所的供配电全网络，提供遥测、遥信、遥控、遥调、告警、跳闸、报表、事件记录等功能。
2)系统主要功能
电站系统具有自动记录电力参数变异的功能，当事故发生时可以迅速了解故障原因，减少查询时间，加速恢复正常供电，为各部门的用电提供安全可靠保 障。通过该系统网络可将卸船机、带式输送机、斗提机、埋刮板机等工艺设备的运行电量送至中控室内的监控操作站，并将所监测到的数据记录到数据库中，供管理 系统使用。
图4 10kV码头工程ACREL2000监测系统拓扑图
3 线缆的选择及敷设
1)电缆的选择：对中压配电线路的选择按电缆额定电压、额定电流及所在环境条件下确定截面，还应对短路电流校验其热稳定性是否满足要求。
2)港区线路敷设：以变配电所为中心，供电、自控、工业电视、生产广播调度系统的布线均分步至各建筑单体内的用电点及被控点。户外以电缆沟为主 要路由，户内主要沿各皮带机、钢栈桥、廊道内的电缆桥架敷设，局部穿钢管敷设。强电、弱点电缆主要敷设特点：电缆共路由，分层敷设，尽量减少工程费用。
4 港区照明
采用高效节能光源和与之相配套的高效灯具，及节能型电器附件及控制装置，为港区提供一个安全、舒适的照片环境。
1)在港区仓顶、仓底均采用安科瑞公司的LED工矿灯，纯铝鳍片式的散热结构，使得热量更更好的散出，增加灯具寿命。
2)码头道路及皮带机沿线采用安科瑞公司的LED路灯，外形采用三翼式设计，光亮更加均匀，光源采用的是45mil的大芯片设计，光源本身的亮度达100lm/w以上。
3)在港区40m高以上的建筑物上设置安科瑞公司的LED泛光灯，增加了防雷器，使得LED等不惧怕雷击，全密封式设计，灯具不惧怕雨雪。
4)对皮带机沿线，仓顶及仓底照明，采用变电所或中控室集中控制方式。
5)港区内办公室采用安科瑞公司的LED直管灯，一般办公室以格栅灯为主，内部搭配2-3根日光灯。
港区内照明灯具一览表见表3。
表3 港区照片灯具选型方案
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场所 |
名称 |
型号 |
外观 |
尺寸 |
功能特点 |
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港区仓顶、仓底 |
LED工矿灯 |
JTDGK |
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500*300mm |
纯吕鳍片式散热结构，热量能更好的散出，增加灯具寿命；采用自有COB灯头封装技术，高亮度；使用台达变压器。 |
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码头道路及皮带机沿线 |
LED路灯 |
JTDLD |
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880*330mm |
采用三翼式设计，使得在180°平面内，光亮更加均匀；使用安科瑞自行封装的防流光源，该光源采用45mil的大芯片设计，亮度达100lm/w以上；增加防雷器，且灯具全密封设计，不惧怕雨雪。 |
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港区40m高以上的建筑物 |
LED泛光灯 |
JTDFG |
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86*114*88mm 185*225*126mm 236*290*183mm |
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港区内办公室 |
LED直管灯 |
JTDZG |
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60/90/120/150cm |
与传统灯具外形相似，可完美替换，比传统灯具节能50-70%；无频闪，无红外线、紫外线辐射；启动迅捷，即开即亮无延时 |
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港区仓库 |
LED球泡灯 |
JTDQP |
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45*71mm 60*98mm 65*109mm |
与传统节能灯相比节能40-90% |
5 结语
建设节约型港口，应从源头开始，从设计开始，充分利用现有资源，这在本港口码头项目实施中尤为突出，体现了节约型电气设计理念。项目在系统设 计、设备选型、布置、电缆敷设、运行管理、维护等方面，均达到协调统一。通过优化设计，增强了系统的可靠性、灵活性、减少了投资，加快了进度，为码头的正 常生产奠定了坚实基础。
参考文献
[1] 水运工程.日照港散粮码头工程电气设计特点.邬晓红,孟凌峰.No.8 Serial No.391,2006.8.
[2] JGJ 16-2008 民用建筑电气设计规范[S].
[3] GB 50052-1995 供配电系统设计规范[S].
[4]安科瑞电气股份有效公司.能效管理系统设计安装图册.2013.11.1合订本.
联系方式：刘亚君，女，任职于江苏安科瑞电器制造有限公司，主要研究方向为智能电网供配电，Email: 2880157878@qq.com 手机：18860995107 QQ:2880157878 电话：0510-86189395 公司网址：http://www.acrel-et.com/