0 引 言

為響應國家節能減排及建設綠色港口的號召，大連港集裝箱碼頭有限公司已經(jīng)完成 18 臺場(chǎng)橋的“油改電”改造，使用受電弓作為取電裝置，在直流滑觸線(xiàn)上取 680 V 直流電源為“油改電”場(chǎng)橋在市電作業(yè)狀態(tài)下提供電源。通過(guò)近幾年的使用，“油改電”場(chǎng)橋憑借其低能耗及低排放的優(yōu)勢已經(jīng)成為碼頭內進(jìn)行堆場(chǎng)作業(yè)的主力設備。但隨著(zhù)時(shí)間的累積，“油改電”場(chǎng)橋在使用時(shí)會(huì )出現變電所內直流滑觸線(xiàn)電源空開(kāi)跳閘的故障，引起場(chǎng)地內多條滑觸線(xiàn)斷電，造成碼頭內堆場(chǎng)作業(yè)中斷。對滑觸線(xiàn)進(jìn)行恢復供電操作時(shí)，需要排查出故障場(chǎng)橋。但由于跳閘滑觸線(xiàn)區域工作場(chǎng)橋較多，且造成滑觸線(xiàn)跳閘的原因也較多，使得此項排查工作耗時(shí)長(cháng)，嚴重影響場(chǎng)地內作業(yè)，尤其是影響重點(diǎn)船舶作業(yè)時(shí)的作業(yè)效率。

1 需解決問(wèn)題

為防止滑觸線(xiàn)發(fā)生跳閘故障，并且在發(fā)生滑觸線(xiàn)跳閘故障后，縮短恢復滑觸線(xiàn)區域內場(chǎng)橋作業(yè)的時(shí)間，應從解決場(chǎng)橋設備缺陷，防止滑觸線(xiàn)跳閘故障的發(fā)生和當滑觸線(xiàn)跳閘故障發(fā)生后快速恢復滑觸線(xiàn)區域作業(yè)方面，解決滑觸線(xiàn)跳閘問(wèn)題，降低其他原因造成滑觸線(xiàn)跳閘后對碼頭作業(yè)效率的影響。

2 場(chǎng)橋缺陷造成滑觸線(xiàn)跳閘

2.1 原因分析

對為滑觸線(xiàn)供電的變電所內電源柜進(jìn)行研究分析，在為滑觸線(xiàn)供電的變電所的電源開(kāi)關(guān)柜內安裝過(guò)壓保護器，并將其觸點(diǎn)串入開(kāi)關(guān)柜主電源開(kāi)關(guān)的跳閘線(xiàn)圈，以便主電源開(kāi)關(guān)在滑觸線(xiàn)出現過(guò)壓故障時(shí)可以及時(shí)跳閘，保護用電設備的安全。因此，造成電源開(kāi)關(guān)跳閘的原因主要有 2 點(diǎn)：一是當受電弓正極或負極電纜對地絕緣阻值接近 0 Ω 時(shí)，過(guò)壓保護器監測的正負極單相電壓會(huì )快速升高，當超過(guò)過(guò)壓保護器設定的安全值后，觸發(fā)過(guò)壓保護器動(dòng)作，主電源開(kāi)關(guān)跳閘線(xiàn)圈得電，引起主電源開(kāi)關(guān)跳閘；二是滑觸線(xiàn)地線(xiàn)在變電所內作為檢測滑觸線(xiàn)正負極電壓過(guò)欠壓中性點(diǎn)使用，若地線(xiàn)內串入交流電流，會(huì )導致滑觸線(xiàn)

斷電故障。

結合滑觸線(xiàn)供電電源空開(kāi)跳閘原理，并對故障過(guò)程復盤(pán)，檢測發(fā)生跳閘故障時(shí)故障滑觸線(xiàn)內作業(yè)場(chǎng)橋絕緣情況、場(chǎng)橋接地裝置后，發(fā)現因場(chǎng)橋缺陷造成滑觸線(xiàn)跳閘的原因主要有以下3 點(diǎn)：

（1）受電弓電纜絕緣層損壞。受電弓接線(xiàn)鼻根部?jì)葘与娎|在初次做線(xiàn)頭時(shí)劃口過(guò)深，使內層電纜絕緣層被劃破，導致電纜內屏蔽層鋼絲網(wǎng)通過(guò)劃口進(jìn)入電纜芯，引起受電弓負極線(xiàn)路絕緣降低，造成滑觸線(xiàn)發(fā)生短路跳閘故障。

（2）受電弓取電臂上的電纜安裝方式不合理。電纜彎曲半徑不足，導致受電弓在進(jìn)行收、放操作及在滑觸線(xiàn)上水平移動(dòng)時(shí)，電纜接頭與電纜連接位置受力過(guò)大，造成電纜內電芯斷裂。斷裂電芯與電纜接地屏蔽層接觸，導致變電所內滑觸線(xiàn)電源空開(kāi)跳閘。

（3）場(chǎng)橋漏電。經(jīng)“油改電”后場(chǎng)橋輔助變壓器輸出端零點(diǎn)與滑觸線(xiàn)地線(xiàn)相連。當場(chǎng)橋上用電設備出現漏電情況時(shí)，場(chǎng)橋零線(xiàn)內產(chǎn)生電流，交流電流經(jīng)交流側地線(xiàn)串入直流側地線(xiàn)，造成變電所內檢測裝置動(dòng)作，引起滑觸線(xiàn)電源空開(kāi)跳閘。

2.2 解決方案

針對場(chǎng)橋存在的引起滑觸線(xiàn)跳閘問(wèn)題進(jìn)行改造，解決場(chǎng)橋缺陷造成滑觸線(xiàn)跳閘故障。

2.2.1 受電弓電纜接線(xiàn)整改將電纜外層絕緣層延長(cháng)剝去 2 cm，并將外漏屏蔽層全部清理后，使用高壓電布及塑料電布對其做絕緣處理，并使用搖表測量其對地絕緣阻值，直至其為正常值，以保證受電弓電纜絕緣阻值符合設備作業(yè)要求。

2.2.2 受電弓取電臂電纜改造受電弓電纜在初次安裝時(shí)，若安裝方式不合理，電纜彎曲半徑不夠，會(huì )引起受電弓接頭發(fā)生斷裂。若要將電纜彎曲半徑增大，需要重新對電纜進(jìn)行鋪設。同時(shí)，由于預留電纜長(cháng)度不夠，部分電纜經(jīng)更換受電弓接頭后，電纜長(cháng)度變短，若要使電纜彎曲半徑滿(mǎn)足工作需求，需要對部分電纜進(jìn)行更換。由于受電弓電纜為拖鏈使用的屏蔽型動(dòng)力電纜，價(jià)格較高，若大量更換，成本較高。因此，為滿(mǎn)足目前電纜長(cháng)度，重新對受電弓取電裝置安裝方式進(jìn)行設計。優(yōu)化后的受電弓接線(xiàn)見(jiàn)圖 1。新安裝方式能夠減少電纜接頭受力，避免接頭處電纜電芯斷裂后與屏蔽地線(xiàn)接觸后發(fā)生跳閘故障。同時(shí)，由于無(wú)需對電纜進(jìn)行更換，能夠節約大量的人工及電纜更換的費用成本。

2.2.3 增加漏電保護裝置

在場(chǎng)橋輔助變壓器輸出側零線(xiàn)與地線(xiàn)之間串入接地電阻，并在接地電阻與地線(xiàn)之間接入電流檢測繼電器。當電流檢測繼電器檢測到線(xiàn)路內漏電時(shí)，觸發(fā)繼電器動(dòng)作，繼電器觸點(diǎn)串入控制程序后，控制輔助變壓器輸出電源空開(kāi)跳閘，確保零線(xiàn)內交流電流不會(huì )串入至直流地線(xiàn)內，避免滑觸線(xiàn)跳閘。增加保護繼電器的圖紙見(jiàn)圖 2，控制跳閘的圖紙見(jiàn)圖 3。

3 跳閘后滑觸線(xiàn)恢復作業(yè)時(shí)間過(guò)長(cháng)

3.1 原因分析

碼頭滑觸線(xiàn)供電場(chǎng)橋使用柴油機或鋰電池供電時(shí)，在手動(dòng)糾偏行駛場(chǎng)橋的情況下，場(chǎng)橋大車(chē)兩側激光測距限位因工況原因被屏蔽，導致在手動(dòng)糾偏行駛場(chǎng)橋情況下場(chǎng)橋與滑觸線(xiàn)無(wú)防撞保護。雖然在使用自動(dòng)糾偏行駛大車(chē)時(shí)，自動(dòng)糾偏功能具備的大車(chē)防撞功能可為場(chǎng)橋與滑觸線(xiàn)發(fā)生碰撞提供防撞保護，但在場(chǎng)橋跑偏情況下，自動(dòng)糾偏功能會(huì )短暫失效，此時(shí)仍需要使用手動(dòng)糾偏功能將場(chǎng)橋調整后，再恢復自動(dòng)糾偏功能。但在使用手動(dòng)糾偏進(jìn)行場(chǎng)橋調整過(guò)程中，場(chǎng)橋與滑觸線(xiàn)無(wú)防撞保護。

基于以上原因，場(chǎng)橋在使用柴油機或鋰電池供電情況下，當使用手動(dòng)糾偏行駛大車(chē)時(shí)，場(chǎng)橋與滑觸線(xiàn)無(wú)防撞保護，存在較大安全隱患。因此，目前碼頭規定場(chǎng)橋在使用柴油機或鋰電池供電時(shí)，禁止進(jìn)入滑觸線(xiàn)區域行駛大車(chē)，導致當滑觸線(xiàn)因故障原因停止供電時(shí)，場(chǎng)橋無(wú)法在滑觸線(xiàn)街區行駛大車(chē)，造成滑觸線(xiàn)故障區域停止作業(yè)，嚴重影響作業(yè)效率。

3.2 解決方案

為解決滑觸線(xiàn)發(fā)生跳閘故障后場(chǎng)橋無(wú)法在滑觸線(xiàn)區域安全行駛大車(chē)并進(jìn)行作業(yè)的問(wèn)題，對場(chǎng)橋的運行工況進(jìn)行優(yōu)化，主要在硬件和軟件方面進(jìn)行改造。在場(chǎng)橋大車(chē)海、陸側大車(chē)轉場(chǎng)操作站分別增加“正常 / 應急”開(kāi)關(guān)：在場(chǎng)橋正常工作時(shí)，此開(kāi)關(guān)選擇在“正?！蔽恢?，視為正常模式；在場(chǎng)橋需要使用柴油機或鋰電池在滑觸線(xiàn)內行駛大車(chē)時(shí)，此開(kāi)關(guān)選擇至“應急”位置，視為應急模式，恢復此側的激光測距限位，實(shí)現場(chǎng)橋與滑觸線(xiàn)的防撞功能。

3.2.1 硬件改造

為節省改造成本，將大車(chē)轉場(chǎng)操作站內使用率極低的“大車(chē)定位銷(xiāo)鎖銷(xiāo)”開(kāi)關(guān)改為“正常 / 應急”開(kāi)關(guān)。同時(shí)，在進(jìn)行定位銷(xiāo)鎖銷(xiāo)操作時(shí)，改造后對其原功能無(wú)影響，仍可正常使用。

3.2.2 軟件改造

（1）將海、陸側大車(chē)操作站定位銷(xiāo)鎖銷(xiāo)常閉點(diǎn)加入海、陸側激光限位減速檢測程序中，同時(shí)增加大車(chē)減速條件程序段，當場(chǎng)橋與滑觸線(xiàn)距離過(guò)近或過(guò)遠時(shí)，實(shí)現大車(chē)減速運行。改造后的大車(chē)激光限位減速程序截圖見(jiàn)圖 4，新增的大車(chē)減速程序段截圖見(jiàn)圖 5。

（2）將海、陸側大車(chē)操作站定位銷(xiāo)鎖銷(xiāo)常開(kāi)點(diǎn)串入大車(chē)左右運行允許程序中，使場(chǎng)橋在應急模式時(shí)，場(chǎng)橋與滑觸線(xiàn)防撞功能有效。改造后的大車(chē)左運行允許程序截圖見(jiàn)圖 6，改造后的大車(chē)右運行允許程序截圖見(jiàn)圖 7。

4 效益分析

通過(guò)優(yōu)化改造，避免受電弓電纜因出廠(chǎng)設計及施工工藝缺陷而導致更換。同時(shí)，有效減少因場(chǎng)橋缺陷造成的滑觸線(xiàn)跳閘故障的發(fā)生，并可保證若滑觸線(xiàn)出現跳閘故障，恢復滑觸線(xiàn)區域作業(yè)的時(shí)間大幅縮短。

4.1 經(jīng)濟效益

據統計，若未按照新方法進(jìn)行受電弓電纜改造，港口每年約有 20 根電纜因長(cháng)度不足需要更換。以單根電纜長(cháng)度為 6 m、電纜單價(jià)約為 200 元 /m計算，可節省電纜更換費用 24 000 元。

4.2 提高碼頭作業(yè)效率

改造后，未出現因場(chǎng)橋缺陷造成的滑觸線(xiàn)跳閘故障，有效解決因滑觸線(xiàn)跳閘故障后，故障滑觸線(xiàn)區域無(wú)法進(jìn)行作業(yè)對碼頭作業(yè)效率造成影響。同時(shí)，當出現非場(chǎng)橋原因造成的滑觸線(xiàn)跳閘故障時(shí)，可迅速恢復滑觸線(xiàn)內場(chǎng)橋作業(yè)，進(jìn)一步減少滑觸線(xiàn)跳閘對碼頭作業(yè)的影響。