摘要：现阶段，我国港口工程项目，无论是集装箱码头还是散货码头都呈现出大型化、专业化以及自动化的发展趋势。为了满足日益增长的生产需求，装机容量也随之增加，这就使得港口工程需要消耗大量的电能。面对日趋紧张的电力形式，合理使用节能措施于港口工程项目建设中，已经成为了目前港口码头工程电气设计的重要研究课题。
一、工程概况
某内河港市区港区工业园南作业区码头工程新建500吨级件杂货泊位4个、多用途泊位4个，设计年吞吐量为220万t/年，其中件杂货180万t/年，集装箱5万t/年。主要装卸货种为集装箱、钢材。该港口工程电气主要能耗工序包括：装卸船作业、水平运输作业、堆场作业、码头、堆场、道路、生产及辅助建筑照明以及通风设备运行等等。主要的能耗设备包括：岸边轨道式龙门起重机、多用途门座起重机、堆场轨道式龙门起重机、轮胎式龙门起重机、集装箱自动伸缩吊具、集装箱半挂车、集装箱牵引车、正面吊、箱内叉车、门座起重机、轮胎吊、投光灯、空调、排风扇等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆年耗电总量如表1所示：
表1 年耗电总量
能耗种类 单位 能耗数量 折合标准煤数量（t/a） 电能 Kwh/a 2.06×106 833.8
二、港口电气设计基本原则
港口电气设计首先必须要满足良好的适应性，不仅要满足电能的质量和供电的可靠性及设备用电的负荷容量，而且还使得电气设备的作用充分发挥，保持供电系统的稳定、灵活以及高效动作，同时，还要有可控性。电气设计必须要保持足够的安全性，从而确保供电、配电以及用电运行的安全，设计要按照港口工程的级别安装相应的智能安全检测系统。在安全性的基础上，尽可能用最少的投资取得最大的利益，因此，在设计上可以根据码头的需求，选择不同形式的供电系统，从而获取最大的效益；另外，根据规范，变电所最好位于负荷中心，利于节能也利于节省投资并节省有色金属。因此，工程技术人员可通过实际测量各种数据，如电缆的长度、截面、电流等，求出变电所的经济运行位置，并与实际的位置进行经济比较，取得经验和数据。
三、港口工程电气节能的具体措施
（一）变压器的节能设计
在变压器设计中应尽量采用低能耗及铜线材的新型高效节能变压器，减少变压器的有功功率损耗，尽可能使变压器负荷率设计在75％-85％。合理选择变压器的容量和台数，以适应由于负荷变化时能够灵活投切变压器，实现经济运行减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。变压器的有功功率损耗如下式表示：
△Pb＝Po＋Pkβ2
其中：△Pb——变压器有功损耗（KW）；Po——变压器的空载损耗（KW）；Pk——变压器的有载损耗（KW）；β——变压器的负载率。
Po部分为空载损耗又称铁损，它是由铁芯的涡流损耗及漏磁损耗组成，是固定不变的部分，大小随矽钢片的性能及铁芯制造工艺而定。所以变压器应选用节能型的，如S11型油浸变压器或SC（B）11节能型干式变压器。Pk是传输功率的损耗，即变压器的线损，决定于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小，即负载率β的平方成正比。因此，应选用阻值较小的绕组，可采用铜芯变压器。其实变压器实际运行的负荷率是很不均匀的，根据《变压器允许过负荷系数的负荷率最大负荷持续时间关系曲线》可求得变压器的过负荷系数，所以在确定变压器容量时，可按75%-85%的负荷率选择。若变压器选择容量过大，长期低于经济运行的负荷率，会造成有功损耗的上升，因为其容量过大，铁损增大。为减小变压器损耗，当容量大而需要选用多台变压器时，在合理分配负荷的情况下，尽可能减少变压器的台数，选用大容量的变压器。例如需装机容量4000kVA，可选二台2000kVA，不选四台1000kVA。
（二）优化供配电系统设计，减少线路电能损耗
大、中型港区的用电负荷大，一般达几千千瓦，有的上万千瓦甚至高达几万千瓦，港区面积大，供电范围广，各种供电电缆长达十几甚至数十公里，其线路上的电能损耗也不是个小数目，减少线路电能损耗可从以下几个方面着手：第一，合理确定变电所的数量及供电半径，尽量把变电所布置在靠近负荷中心，以减少供电距离，降低线路损耗；第二，设备容量大、供电距离较长的设备选用较高等级的电压供电，例如集装箱码头岸边起重机、较大功率的门机、桥式抓斗卸船机等可采用10kv或6kv上机，供电电压提高了，线路电流就相应减小，线路的电能损耗也就自然减少；第三，选用载流量大、电阻小的铜芯电缆，不仅仅是按载流量和电压损失来选择电缆的截面，还要按经济电流密度来选择电缆截面。
（三）照明系统的节能措施
第一，合理选择照明标准，优化照明设计方案。不同类型的港口，或同类型港口内的不同部位的照度值，在相关规范均有明确的规定，一般都给出高、中、低三档值，设计中要根据港口的规模性质、夜间作业状况等具体条件来确定各部分的设计照度值，不要盲目追求高标准，盲目追求高标准会造成能源浪费，也增加了运营成本，极不合算。第二，室内外照明设计中灯具的布置和照明功率的选择也很重要，尤其是室外堆场大面积照明，一般是采用高杆灯，顶部装设多套大功率泛光灯进行照明，灯杆的高度、杆距、灯具数量及功率等几个因素均对照明效果有影响，选择合适的杆高、杆距及灯具的功率，多方案比较，精心布置，选出最佳方案，既能满足照度标准，又能达到节能效果。
综上所述，港口电气设计的系统性比较强，而且港口电气系统的耗能也比较大。因此要求相关设计人员遵循基本的设计原则和设计规范，通过合理确定变压器、供配电系统以及照明系统等，不断优化整个电气系统，提高系统的稳定性，达到降低成本、节能减耗的目的，促进港口电气设计水平的不断提升。
参考文献：
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[3]姚建新.港口低压配电设计常见问题分析[J].水运工程，2012，08
论文作者:何平
论文发表刊物:《基层建设》2015年33期
论文发表时间:2016/11/25
标签：变压器论文; 港口论文; 负荷论文; 电能论文; 起重机论文; 节能论文; 工程论文; 《基层建设》2015年33期论文;