集装箱堆场ＲTG“油改电”供电改造及效益分析

1 集装箱堆场及 ＲTG “油改电”供电布置概况公司现有龙门吊箱区 57 个，长度均为 270 m，堆场布置呈倒 “L”型。共有 52 台 ＲTG，其中诺尔公司 36 台，振华公司 16 台。诺尔龙门吊发电机规格为 400 V，50 Hz，振华龙门吊发电机规格为 440 V，50 Hz。

根据堆场布置情况及箱区行车道的状况，公司采用低架滑触线方式实施 ＲTG “油改电”。

2 ＲTG “油改电”项目介绍

供电概况: 在堆场中心部位 F 箱区，新设 1 座6 kV 开关站，引出 8 条 6 kV 电源至各箱区变电站。各箱区东侧中心位置分别设 1 座箱式变电站，通过其变压器降压至 400 V，而后接至位于滑触线下面的供电配电箱，由供电配电箱引出电缆上电至滑触线，再通过随龙门吊同步移动的集电器将电源引至龙门吊，用作龙门吊供电电源。供电流程见图 1。

龙门吊转场时，通过集电器上的供电电缆插头的插拔，在滑触线供电与柴油机供电之间相互转换。整体项目涉及供配电、滑触线、龙门吊供电改造 3 大部分。

2.1 供配电

龙门吊冲击负荷大、持续时间短，其供电线路的压降问题关系到龙门吊能否正常运转。因此，变压器位置的合理布置及其容量的选择尤为重要。下面根据设计要求对变压器进行选取。

滑触线技术要求: “滑触线供电装置应能分别给 2 台龙门吊共用 1 条滑触线。

”由于每台龙门吊*大需求功率为 250 kW。计算变压器需求容量:

P = 3槡UI*大 ( 1)

I*大 = 360 A，即每台龙门吊*大电流为 360 A。

滑触线*远端时的电压降 ( 1 条滑触线供 2 台龙门吊时) :

ΔU = 3槡IjfZL ( 2)

ΔU% = ΔUU 额 × 100% = 9. 4% ( 3)

式中: ΔU 为滑触线*远端压降; Ijf为滑触线上的*大电流 ; Z 为滑触线阻抗 ( Ωkm) ; L 为滑触线长度 ( km) ; 在距离*远端 255 m 处上电。ΔU =37. 6 V，其滑触线尾端压降小于电源电压的 10% ，满足要求。

A、B 箱区滑触线有 5 条，其它 C，D，E，F，L，M 共 6 个箱区滑触线有 8 条。

A，B 箱 区 * 大 计 算 功 率 P*大 = 3槡 UI*大 =2 494kW; 其变压器需求功率 P = nP*大 η = 935 kW。

因此，A，B 箱区变压器容量取 1 250 kVA，

规格为: ZBW9-1 2506. 3 ± 3 × 2. 5% 0. 42。

同上，C，D，E，F，L，M 箱区*大计算功率: P*大 = 3槡UI*大 = 3 990 kW; 其变压器需求功率 P = n P*大 η = 1 496 kW。

因此，C，D，E，F，L，M 箱区变压器容量取 2 000 kVA，规 格 为: ZBW9-20006. 3 ± 3 ×2. 5% 0. 42。

式中: P 为功率; ，n 为同时系数 ( 取 0. 3) ; I 为电流; U 为电压; η 为变压器工作效率 ( 取值 0. 8) 。

为使龙门吊在滑触线尾端时电压能满足要求，把变压器输出电压设置为 420 V。

变压器容量及布置位置一经确定，其它设备就可按照供电原则选取。

2.2 滑触线

滑触线是产生电压压降的主要部件，本工程、供电配电箱的出线电缆连至滑触线*远端 255 m处。由于滑触线*大电流为 720 A，因此，滑触线选取型号 DHH-1 000A。导体材质为铝。当龙门吊作业时，所需电源由集电小车上的供电装置将市电从滑触线输送到龙门吊，集电小车沿其轨道跟随龙门吊移动，实现移动供电。转场时，通过供电电缆插头的插拔可在滑触线供电与柴油机供电之间相互转换。

为防止滑触线被龙门吊撞击及操作人员的带电插拔插头，在集电小车上安装了一个按钮，以便于切断龙门吊电源，并设计有防带电拔插功能的供电插头。另外，设计安装了防钢丝绳脱钩检测装置，避免在钢丝绳没有完全脱开的情况下，行走大车把集电小车拉出滑线。此外，利用 GPS定位技术来控制龙门吊大车行走位置，避免龙门吊在用市电情况下脱离滑线，损坏集电小车。

2.3 龙门吊供电改造部分

为配合滑触线的保护功能，在龙门吊的主、辅回路上也做了相应的改造。

2.3.1 主回路改造

为利于龙门吊转场，在龙门吊海、陆两侧各安装 1 只大容量插座。插座上设计有限位检测，该信号传入 PLC，参与连锁控制，防止龙门吊在柴油机供电时没有拔出插座的情况下行走大车，从而拉断供电电缆。另外在龙门吊海、陆两侧各安装 1 个电源自动切换系统，通过该装置进行柴油发电机和市电供电转换。由于振华龙门吊发电机供电电源为 440 V，50 Hz，不适合滑触线供电电源 400 V，50 Hz。调整了振华龙门吊发电机的输出电压，同时更换了控制变压器以及变频器等相关保护元器件的设定值。

2.3.2 辅助回路改造

在龙门吊的海侧和陆侧安装相关的激光测距限位和机械限位，控制龙门吊与滑触线钢结构之间的距离，防止龙门吊与滑触线钢结构碰撞。在龙门吊海、陆两侧安装位置检测装置，降低龙门吊在堆场端部行走速度。同时，利用龙门吊 GPS定位系统，对大车在端部的行走时进行了两次保护，防止龙门吊在连接滑触线供电电缆的情况下冲出堆场。

3 油改电经济效益及社会效益

通过 ＲTG “油改电”的改造，取得了预期效果。经过 8 个月的应用，不仅获得了较好的经济效益，在减排方面也取到了明显成效。改造后能耗明显下降，能耗对比见表 1。

上述 8 个月平均使用 “电”ＲTG 为 36 台，累计节约能耗 995 t 标煤，节约率 50% 。按柴油价格7. 86 元kg，电价 1. 01 元kW·h 计算，8 个月节约

金额 799 万元。据此推算，年可节约 1 200 万元。

ＲTG 全投入后为 42 台，经测算，年发动机组保养成本可节约 42 × 8. 3 = 348. 6 万元。总计年可节约成本: 1 200 + 348. 6 = 1 548. 6 万元。项目总投资:4 800 万元，投资回收期约: 3. 1 a。

减排作用也明显，以康明斯发动机为例，排ＲTG 用电作业台数一般为 42 台，平均利用率为 84% ，则可计算出年减排量约 1 571 t。

4 结论

通过低架滑触线方式的 ＲTG 改造，取得了预期效果，并在推进企业的节能降耗，提升经济效益，降低环境污染方面也达到了满意成效。

1) 选择恰当的容量、合理的分布位置，箱式变电站能有效提供 ＲTG 工作所需的电源;

2) 选型合适并配合必要的保护措施，滑触线能实现移动取电而不被 ＲTG 撞损;

3) ＲTG 通过主辅回路的改造，能达到满意的用电效果。对于 ＲTG 转场时不方便、影响效率的不足之处，通过购置发电车，解决了转场问题。