CN111342467A - 船载低压单回路岸电箱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种船载低压单回路岸电箱，包括断路器Q、插座XP、自锁式按钮S、电流监视继电器1K、电流互感器1T、2T、3T；断路器Q的进线端N极、L1极、L2极、L3极分别接插座XP的地触头N、相触头L1、相触头L2、相触头L3，断路器Q的出线端接保护脱扣器的进线端，保护脱扣器的出线端输出岸电至船舶主配电板岸电开关，常开辅助触头Q1的一端与控制触头P1相连，另一端与控制触头P2相连，欠压脱扣线圈YU的一端接插座XP的控制触头P3，另一端经电流监视继电器1K线圈后接工作电源负极，控制触头P4经自锁式按钮S后接工作电源正极。本发明确保船舶方便接用岸电并做到安全运行。

Description

船载低压单回路岸电箱
技术领域
本发明涉及一种船载低压单回路岸电箱，属于海洋装备技术领域。
背景技术
岸电箱是船舶连接来自外部电源的受电设施。目前，我国对岸电箱产品执行的标准是全国船舶标准化技术委员会专业标准CB737-85《岸电箱》，在该标准中未涉及在岸电箱上安装插座作为外部电源接入口的条文，也未提及防误操作的内容。
船舶靠港期间接用岸电，从而将发电机停止运行，是环境保护的一项措施。但由于缺乏兼容性和误操作引发的事故，已成为影响推动船舶使用岸电的重要原因。(详见《中国能源报》 2019年1月17日刊登题为《船舶靠岸后还在用燃油？！港口有电怎么就用不起来？》的文章。)
船舶受电设施岸电箱和港口供电设施接电箱的接口必须兼容，在岸电连接和使用过程中必须满足有关规范的技术要求，才能确保船舶顺利接用岸电和安全运行。
我国交通运输部2019年第45号文件《港口和船舶岸电管理办法》(自2020年2月1日起施行)，该办法第九条规定：“新建和已建中国籍船舶受电设施安装应当符合船舶法定检验技术规则，投入使用前需经船舶检验机构检验合格。”
中华人民共和国海事局发布的《船舶与海上设施法定检验规则国内航行海船法定检验技术规则2018年修改通报》，自2019年1月1日起实施，该通报第11篇第1章“船舶岸电系统”的第2.101条规定：“船上电气设备由岸电供电时，应在船上便于连接来自岸电柔性电缆的适当地方设置一个岸电箱。在岸电箱与主配电板或应急配电板间应以固定敷设并具有足够电流定额的电缆相连。该岸电箱应具有:(1)用于连接柔性电缆的合适的接线柱；(2)用于将船体与岸地相连的接地接线柱；(3)用作保护的断路器或开关加熔断器；(4)指示端电压的指示灯或电压表；(5)用以检查岸电与船电系统的极性(直流)或相序(三相交流)是否相符的设施；(6)防止接线端承受较大程度机械外力的设施；(7)标明船电系统的配电系统的形式、额定电压和频率(对于交流)的铭牌”；第2.1.2条规定：“当岸电和(或)船电系统为中性点接地的交流三相系统时，则应设有将船体与岸地相连接的设施”；第2.1.4条规定：“船电和岸电之间应通过插头和插座连接。插头和插座的设计应确保不会出现不正确连接，并且确保不能带电插拔，插头和插座应符合公认的标准①。船舶所配的插头应根据船舶靠港期间由岸电供电的负载大小选用下列规格之一：(1)450V、63A；(2)450V、125A；(3)450V、250A”；第2.1.5条规定：“除客滚船和3000总吨及以上客船外，第1.1.1条规定的船舶应配备船岸连接电缆，该电缆应采用具有足够电流定额的、耐油、滞燃护套的柔性电缆，应符合公认的标准②，并尽量选用3×25mm2、3×70mm2、3×95mm2三种规格之一。”该通报注①说明插头和插座应符合的公认标准是“IEC60309-5：2017或其他等效的标准”；第2.2.2条规定“当采用断电方式进行负载转移时，应采取措施避免船舶发电机(包括应急发电机)和岸电同时供电。”
IEC60309-5:2017标准《工业用插头、插座和耦合器第5部分：船舶低压岸电连接系统用插座、插头和船用连接器的尺寸兼容性和互换性要求》〈PLUGS,SOCKET-OUTLETS ANDCOUPLERS FOR INDUSTRIAL PURPOSES-Part 5:Dimensional compatibility andinterchangeability requirements for plugs,socket-outlets,ship connectors andship inlets for low-voltage shore connection systems(LVSC)〉的第3.501条把连接岸电的附件定义为“包括插头、插座、船用连接器或船用插入口”，并标注出“附件的应用如图501所示”〈3.501accessory plug,socket-outlet,ship connector or ship inletNote 1to entry:The application of accessories is shown in Figure 501〉，请见本说明书附图1，图中显示船用连接器和船用入口即船舶接入岸电的插头和插座，两者合并称为船用耦合器；IEC60309-5:2017标准给出的插座、插头的结构标准图，如本说明书附图2、3所示。
在IEC60309-5:2017标准的插头结构标准图中，显示出地触点最长，相触点次之，控制触点最短。
IEC/IEEE 80005-3:2016标准《港口公用连接设施-第3部分：低压岸电连接系统-通用要求》〈Utility connections in port–Part3:Low Voltage Shore Connection(LVSC)Systems –General requirements〉的第7.3.1条对船舶岸电系统接插件的辅触点作了具体要求：“每个插头、插座、船用连接器和船用接入口应配备控制触点，以验证安全电路的连续性。对于单电缆连接，至少需要4个控制触点。”〈Each plug,socket-outlet,shipconnector and ship inlet shall be fitted with pilot contacts for continuityverification of the safety circuit.For single-cable connections,a minimum offour pilot contacts is required。〉 IEC/IEEE 80005-3:2016给出的标准电源插头和插座的触点布置请见本说明书附图4。
IEC80005-3:2016第7.3.1条还要求：“当船上受电装置断路器脱扣失败时，安全后备应包括打开船上主配电板接入岸电的断路器。”〈In case of failure of ship on-board circuit breaker opening,a safety backup shall consist in opening on-board receiving switchboard circuit breaker〉
IEC 60309-5:2017标准在第1章“范围”中说明：“1EC 60309的本部分适用于带有接地触点和四个控制触点的三相附件，这些附件的最大额定电流为350A和最大额定电压值不超过 690V、50/60Hz。”〈This part of 1EC 60309applies to three-phaseaccessories with an earth contact and with four pilot contacts.Theseaccessories have a maximum rated current of 350A and a maximum ratedoperatingvoltage not exceeding 690V 50/60Hz。〉
在IEC/IEEE 80005-3:2016标准和IEC60309-5:2017标准中给出的接插件图，都显示有 1个地触点、3个相触点、4个控制触点。IEC/IEEE 80005-3:2016标准第7.3.1条规定接插件的“触点的通断顺序如下：(a)连接：1)地触点，2)电源触点，3)控制触点；(b)断开：1)控制触点，2)电源触点，3)地触点。”〈Contact sequence shall be in the following orde：a)connection：1)earth contact,2)power contacts 3)pilot contacts；b)disconnection：1)pilot contacts,2)power contacts,3)earth contact。〉
我国交通运输部JTS155-2019《码头岸电设施建设技术规范》(2019年6月1日施行)的第4.2.7.2条规定在岸电供电设施中：“低压供电的接插件可采用表4.2.7的一种或多种，并应符合现行国家标准《工业用插头插座和耦合器》(GB11918)的有关规定。不具备使用接插件时，可使用M10接线柱连接。”JTS155-2019的表4.2.7请见下表表1。表1中的低压供电设施的接插件规格，和中华人民共和国海事局发布的《船舶与海上设施法定检验规则》中对船舶低压岸电受电设施的接插件规格完全相同。(注：船舶对岸电需求超过250A时，需按 IEC/IEEE 80005-3:2016标准采用多回路馈电)
表1低压供电接插件规格表
Figure BDA0002440226390000031
注：表1引自JTS155-2019规范第6页的表4.2.7。
综上所述，船载低压单回路岸电箱的额定电压、额定电流、安全要求以及所采用接插件的接口标准，应按交通运输部2019年第45号文件要求“受电设施安装应当符合船舶法定检验技术规则”；低压岸电连接系统的接插件应按中华人民共和国海事局《船舶与海上设施法定检验规则2018年修改通报》规定，“应符合IEC60309-5:2017或其他等效的标准”。
注：《工业用插头插座和耦合器》标准GB/T 11918-1-2014、GB/T 11918-2-2014、GB/T 11918-4-2014是对其2001版标准的修订版，说明是参照IEC60309-1:2012、IEC60309-2:2012、 IEC60309-4:2012标准进行修订。现IEC60309-5:2017标准《工业用插头、插座和耦合器第 5部分：船舶低压岸电连接系统用插座、插头和船用连接器的尺寸兼容性和互换性要求》已经发布并实施，对IEC60309的2012版本进行了多项修订，在GB/T 11918《工业用插头插座和耦合器》2014版未再次修订前，按中华人民共和国海事局《船舶与海上设施法定检验规则 2018年修改通报》规定，应执行IEC60309-5:2017或其他等效的标准。
发明内容
本发明的目的在于提供一种船载低压单回路岸电箱，具有兼容性和防误操作功能，该产品能和港口岸电供电设施兼容，符合有关规范、标准对船舶岸电系统的技术要求，确保船舶方便接用岸电并做到安全运行。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
一种船载低压单回路岸电箱，包括断路器Q、插座XP、自锁式按钮S、电流监视继电器 1K、电流互感器1T、电流互感器2T、电流互感器3T、接线板1X、接线板2X；所述插座XP 为IEC60309标准插座，包括地触头N、相触头L1、相触头L2、相触头L3、控制触头P1、控制触头P2、控制触头P3、控制触头P4；所述断路器Q的进线端N极、L1极、L2极、L3极分别接插座XP的地触头N、相触头L1、相触头L2、相触头L3，所述断路器Q的出线端接保护脱扣器的进线端，保护脱扣器的出线端输出岸电至船舶主配电板岸电开关，断路器Q的常开辅助触头Q1的一端与插座XP的控制触头P1相连，另一端与插座XP的控制触头P2相连，断路器Q的欠压脱扣线圈YU的一端接插座XP的控制触头P3，另一端经电流监视继电器1K线圈后接工作电源负极，插座XP的控制触头P4经自锁式按钮S后接工作电源正极；接线板1X 的端子N与岸电箱主断路器Q进线端的N线连接，接线板1X的端子A与岸电箱主断路器Q进线端的L1线连接，接线板1X的端子B与岸电箱主断路器Q进线端的L2线连接，接线板1X 的端子C与岸电箱主断路器Q进线端的L3线连接；电流互感器1T、电流互感器2T、电流互感器3T分别装设于断路器Q的L1相线、L2相线、L3相线，电流互感器1T的一端与接线板 1X的端子Ia连接，电流互感器2T和1T同名端的一端与接线板1X的端子Ib连接，电流互感器3T和1T同名端的一端与接线板1X的端子Ic连接，电流互感器1T、电流互感器2T、电流互感器3T的另一端并联。
本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：
前述船载低压单回路岸电箱，还包括紧急切断接口XT，紧急切断接口XT设于自锁式按钮S与工作电源正极之间，紧急切断接口XT的端子1与2之间串联接入自锁型手动紧急切断按钮SJ和船侧岸电装置按有关规范标准要求所设置的保护的动断触头或在正常状态的动合触头。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明是一种具有兼容性和防误操作的船载低压单回路岸电箱，岸电接口完全符合国际国内有关规范标准对船舶岸电受电设施接插件接口以及电压等级和电流等级的规定，可与港口岸电供电设施兼容，有利于形成标准化、系列化产品；
(2)具备安全联锁接口确保插头不可带电插拔；
(3)在岸电箱内设有监控保护与测量装置的电压回路及电流回路接口，可供有关规范标准规定的以及可选择的保护测量装置能正常工作；
(4)在岸电箱内设有紧急切断接口，可接入各项紧急切断功能的动作触点，确保有关规范标准规定的以及可选择的监控保护功能得到满足；
(5)提供了和船舶发电机(包括应急发电机)进行联锁的接口，避免船电岸电同时供电；
(6)当港口不具备使用接插件时，可将岸电电缆从进线填料函穿入箱内在断路器进线侧使用螺柱连接，将插座XP的控制触点P3与P4用1.5mm2铜线短接，岸电箱主断路器即可合闸，确保应急接入岸电；
(7)具有国际标准要求的后备保护功能。
附图说明
图1是IEC60309-5-2017标准提供的岸电附件应用图；
图2是IEC60309-5:2017标准给出的插座结构标准图；
图3是IEC60309-5:2017标准给出的插头结构标准图；
图4是IEC/IEEE 80005-3:2016给出的标准电源插头和插座的触点布置图；
图5是船载低压单回路岸电箱电路图；
图6是防误操作船载单插座低压岸电箱外形结构正视图；
图7是防误操作船载单插座低压岸电箱外形结构左视图；
图8是防误操作船载单插座低压岸电箱外形结构仰视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明防误操作的船载单回路低压岸电箱的辅助工作电源按IEC/IEEE80005-3:2016标准规定：“辅助电路中使用的电压应小于直流60V或交流25V。”〈The voltage usedin the pilot circuit shall be less than 60V d.c.or 25V a.c。〉，本岸电箱工作电源由船舶充放电板供给DC24V电源。
如图5所示，是船载低压单回路岸电箱电路图，其中10为船载低压单回路岸电箱，船载低压单回路岸电箱10的主要电气器件包括：
1.接插件1套(插座、插头按IEC60309-5:2017和IEC/IEEE 80005-3:2016标准，额定电压按船舶对电压等级需求选择690V或450V，额定电流按船舶对岸电容量需求选择63A或 125A或250A)；
2.断路器1只(4极，额定工作电压≥插座额定工作电压，额定不间断电流按≥插座额定电流，可调式热磁式脱扣器，短路分断能力按系统短路电流选配，附件带欠压脱扣器1只和辅助触头1动合1动断，也可选用电动操作型，欠压脱扣器线圈和电动操作的额定电压按岸电箱辅助工作电源电压选配)；
3.自锁式就地停止按钮1只(自锁型1动合1动断)；
4.电流监视继电器1只(dc3mA～100mA可调，开路原则动作，例如ABB产品CM-SRS电流监视继电器ac或dc通用3mA～1A可调，但需要工作电源，可按岸电箱辅助工作电源的电压选配)；
5.其它监控保护与计量指示等装置按需选择配置(等电位监测、过压/欠压、相序、缺相、三相不平衡、电涌、防雷、电气参数与计量及船舶其它处所紧急切断岸电、电缆管理系统故障等按船舶规范要求设置或选配，在图5中标示出其动断触点可串接在紧急切断接口端子1 与2之间)。
6.自锁式紧急切断按钮SJ(属于岸电箱外部器件，在图5实施例中选用)
船载低压单回路岸电箱的主电路为：插座XP的地触头N(或E或PE)、相触头L1、相触头L2、相触头L3分别与岸电箱主断路器Q进线端的N端子、L1端子、L2端子、L3端子连接。
船载低压单回路岸电箱的控制电路为：插座XP的控制触头P1与断路器Q的动合辅助触头Q1的一端连接，插座XP的控制触头P2与此动合辅助触头Q1的另一端连接；岸电箱工作电源正极与岸电箱紧急切断接口XT的端子1连接；紧急切断接口XT的端子1与端子2之间，可用于串联接入自锁型手动紧急切断按钮SJ和船侧岸电装置按有关规范标准要求所设置的其它保护(例如岸电受电系统、电缆管理系统、等电位保护装置、船侧紧急切断、和船电进行联锁等各项安全保护)的动断触头或在正常状态的动合触头；就地停止按钮S的一端与紧急切断接口XT的端子2连接，S的另一端与插座XP的控制触头P4连接，插座XP的控制触头P3与断路器Q的欠压脱扣线圈YU的一端连接，欠压脱扣线圈YU的另一端与电流监视继电器1K的一端连接，岸电箱工作电源的负极与电流监视继电器1K的另一端连接；接线板1X的端子N与岸电箱主断路器Q进线端的N线连接，接线板1X的端子A与岸电箱主断路器Q进线端的L1线连接，接线板1X的端子B与岸电箱主断路器Q进线端的L2线连接，接线板1X的端子C与岸电箱主断路器Q进线端的L3线连接；电流互感器1T的一端与接线板1X的端子 Ia连接，电流互感器2T与1T的同名端与接线板1X的端子Ib连接，电流互感器3T与1T的同名端与接线板1X的端子Ic连接，电流互感器1T、电流互感器2T、电流互感器3T的另一端并联；岸电箱所选配的监控保护、测量装置的电压回路可分别与接线板1X的端子N、端子 A、端子B、端子C并联连接，岸电箱所选配的监控保护、测量装置的电流回路与接线板1X 的端子Ia、端子Ib、端子Ic串联连接，各电流回路的地与端子Io并联；岸电箱主断路器Q 的动断辅助触点Q2的一端安接线板1X的端子1连接，此辅助触点的另一端与接线板1X的端子2连接，用于和船舶发电机(包括应急发电机)进行联锁，避免船电和岸电同时供电。
在图5中，必须由外部允许岸电箱断路器Q合闸的联锁将插座XP的控制触头P3与P4短接后，使断路器Q的欠压脱扣线圈YU得电，断路器Q才具备合闸条件，以防止插头带电误拔；插座XP的控制触头P1与P2是断路器Q的合闸信号输出接口，可用于控制港口供电设施的断路器控制回路，以确保岸电箱断路器Q合闸后港口供电设施的断路器控制回路才能接通，以防止插头带电误插。
在岸电箱断路器Q已合闸期间，发生下列状况能岸电箱断路器Q自动脱扣：①外部允许岸电箱断路器Q合闸的联锁断开，②误拔插头，③连接岸电的电缆短路或开路，④岸电箱紧急切断接口XT中的外部自锁型手动紧急切断按钮SJ被按下，⑤电缆管理系统故障，⑥岸电箱按有关规范标准要求设置的其它保护中任一项动作。
当岸电箱欠压脱扣线圈YU得电后，电流监视继电器1K线圈吸合，其触点11/12、21/22 断开，11/14、21/24接通；当紧急切断接口XT中任一项保护动作，或紧急切断按钮SJ被按下时，电流监视继电器1K线圈欠流，其触点11/12、11/14、21/22、21/24复位，切断船上主开关板上接入岸电的开关并接通船上报警回路，确保在岸电箱主断路器Q跳闸失败时，起到后备保护的作用。
船载低压单回路岸电箱的外形结构如图6、7、8所示：图中所示1为箱脚；2为箱门搭扣；3为防水铰链；4为箱门把手；5为标准插座；6为出线填料函；7为工作电源与控制线填料函；8为进线填料函；9为接地螺柱。船载低压单回路岸电箱的结构、外形与技术要求:
(1)岸电箱的箱体材质为厚≮1.5mm普通钢板或不锈钢板，外壳防护等级为IP56，结构与制造工艺按行业标准要求；
(2)箱内配置电器绝缘板一块，材质为耐热、耐潮、滞燃的具有足够机械强度及化学稳定性的绝缘板；
(3)填料函材质为普通碳素钢或黄铜，防水门铰链搭攀材质为普通碳素钢镀镍或不锈钢；
(4)保护接地：岸电箱箱体上应装有保护接地螺柱(PE)，螺柱规格应不小于M10，箱体左上、右下两箱脚的表面应光洁，并有镀铜层或镀锡层，箱门需用导线接地；
(5)岸电箱的外形尺寸与填料函配置请见表2：
表2船载低压单回路岸电箱外形尺寸参考表
Figure BDA0002440226390000081
注：表1中的外形尺寸未包括箱脚尺寸，电器配置不同时外形尺寸有所变化，填料函也可采用TJ型，或按实际需求配置。
(6)岸电箱的结构、制造工艺及要求，应满足行业标准CB373-85《岸电箱》的有关要求。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种船载低压单回路岸电箱，其特征在于，包括断路器Q、插座XP、自锁式按钮S、电流监视继电器1K、电流互感器1T、电流互感器2T、电流互感器3T、接线板1X、接线板2X；所述插座XP为IEC60309标准插座，包括地触头N、相触头L1、相触头L2、相触头L3、控制触头P1、控制触头P2、控制触头P3、控制触头P4；所述断路器Q的进线端N极、L1极、L2极、L3极分别接插座XP的地触头N、相触头L1、相触头L2、相触头L3，所述断路器Q的出线端接保护脱扣器的进线端，保护脱扣器的出线端输出岸电至船舶主配电板岸电开关，断路器Q的常开辅助触头Q1的一端与插座XP的控制触头P1相连，另一端与插座XP的控制触头P2相连，断路器Q的欠压脱扣线圈YU的一端接插座XP的控制触头P3，另一端经电流监视继电器1K线圈后接工作电源负极，插座XP的控制触头P4经自锁式按钮S后接工作电源正极；接线板1X的端子N与岸电箱主断路器Q进线端的N线连接，接线板1X的端子A与岸电箱主断路器Q进线端的L1线连接，接线板1X的端子B与岸电箱主断路器Q进线端的L2线连接，接线板1X的端子C与岸电箱主断路器Q进线端的L3线连接；电流互感器1T、电流互感器2T、电流互感器3T分别装设于断路器Q的L1相线、L2相线、L3相线，电流互感器1T的一端与接线板1X的端子Ia连接，电流互感器2T和1T同名端的一端与接线板1X的端子Ib连接，电流互感器3T和1T同名端的一端与接线板1X的端子Ic连接，电流互感器1T、电流互感器2T、电流互感器3T的另一端并联。
2.如权利要求1所述的船载低压单回路岸电箱，其特征在于，还包括紧急切断接口XT，紧急切断接口XT设于自锁式按钮S与工作电源正极之间，紧急切断接口XT的端子1与2之间串联接入自锁型手动紧急切断按钮SJ和船侧岸电装置按有关规范标准要求所设置的保护的动断触头或在正常状态的动合触头。
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