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【摘 要】 港口门式起重机供电一般采供低压供电方式，从大连湾通用杂货泊位供电来看，存在电缆截面大、电缆根数多、电气设备整定值不好整定、电力管网复杂以及设计、施工难度大等弊端，本文从龙门吊如采用高压供电出发，重点在设计、施工、造价、节能方面加以阐述。
【关键词】 门式起重机，高压供电，节能
笔者参加了大连港大连湾通用杂货码头的电气设计，粗浅谈谈对码头门式起重机（以下简称起重机）供电设计的一点体会和起重机高压供电的可行性。
一、起重机供电特点
目前，起重机在我国杂货码头应用最为广泛，其供电电压均为3/N～380/220V 50Hz。
1、用电负荷大，电流大。据业主和生产厂家提供的资料，16t起重机总功率461kW，工作电流824.6A，尖峰电流1445A；25t起重机总功率593kW，工作电流1033.3A，尖峰电流1845.3A；按起重机设计手册计算，16t也在工作电流701A，尖峰电流1166A；25t起重机工作电流901A，尖峰电流1510A。
2、由于码头前沿是港口重要装卸区和交通要道，因此不可能在码头前沿设较多变电所，因此有变电所引出的供电电缆较长，大连湾通用杂货泊位#8、#9泊位为起重机供电的电缆最长387米，最短97米。
3、由于起重机移动范围大，集中装卸时起重机数量多（集中装卸时4～5台同时作业一条船比较常见），导致码头门机接电箱较多，一般根据码头结构每隔30m左右设一个门机接电箱。
二、码头起重机供电设计和施工
港口电气设计难点是码头供电。由于起重机负荷大，电流大，为起重机供电配套的门机接电箱较多，导致为起重机供电较为复杂。
大连湾通用杂货泊位工程共有四个泊位，其中#8泊位码头全长295.35m，#9泊位码头全长295.35m，#10泊位码头全长320.6m，#11泊位码头全长320.6m。
码头布置成凹形状。#8泊位、#9泊位在一条水平线上，#10泊位在#9泊位端部并垂直于#9泊位；#11泊位位于#8泊位始端并垂直于#8泊位。#7变电所位于#8泊位和#11泊位交界处，#8变电所位于#9泊位和#10泊位交界处。
在#8和#9泊位胸墙上共设置13个门机接电箱，在#10和#11泊位胸墙上各设置6个门机接电箱。每个门机接电箱均由变电所引出两根并联电缆供电，距离变电所较近的地方采用两根截面为3*185+1*95铜芯电缆，距离变电所较远的地方采用两根截面为4*240铜芯电缆。
每个门机接电箱处设电缆手孔井一个。电缆敷设在胸墙内部电缆排管内。胸墙内电缆排管最多处达18根（内径为125mm），最少处4根。
在设计和施工过程中體会最深的有以下几点：
1、当一个门机接电箱当距离变电所较长时，为保证供电质量，通常由几根截面很大的电缆并联供电，这就使码头上大截面的电缆总量大大增加。
由于电缆根数多，导致码头前沿电气管网复杂。因为码头前沿胸墙范围比较狭小，各类管线如消防、给排水、通信等均在此狭小的地方穿过，导致码头前沿综合地下管网更加复杂，得有关的几个专业反复研究、反复修改设计，才能使这区域内的综合管网合理布局，设计难度很大。
2、合理确定起重机的参数
通常起重机生产厂家所给出的运行电流和尖峰电流和所选择的电气设备一般比实际计算电流大得多，这就给选择电气设备造成很大困难，如果按照设计手册计算出的电流选择电气设备，则与厂家所选择的电气设备不配套，造成变电所电气设备参数比起重机所选的电气设备小，不匹配。
如果按厂家所选电气设备参数选择变电所，那就造成所有电气设备均比较大，使得继电保护难以实现、电缆根数更多及增加不必要的投资。
3、供电环节多，保护设备设备复杂
由于采用低压供电，使供电环节增加，变电所配电柜-码头门机配电箱-起重机配电柜-用电设备。例如起重机配电柜内总开关为1000A，按选择型则门机接电箱开关应在1250A，变电所配电柜开关则选1600A。中间供电环节多，则故障点多、继电保护复杂以及设备投资大。
4、施工难度大
码头前沿胸墙范围比较狭小，各类管线均在此狭小的地方穿过，因为电缆根数多，电缆排管多，其他管线布置相对困难。施工过程中这区域内的综合管网的各种管道排布较为复杂，施工难度很大。
码头前沿胸墙范围比较狭小，电缆排管多，又不能按陆域那样设置大的电缆井，只能设置一般的手孔井。而这区域电缆多且截面大，电缆敷设时所需要的弯曲半径较大。所以电缆敷设难度非常大，尤其冬季施工。
门机接电箱位于码头胸墙上，由于条件限制，箱体不能做成太大，大连港门机接电箱箱体尺寸一般为900mm（宽）×1300mm（高）×800（深），进出线方式下进下出，进线一般为大截面双电缆，出线（起重机电源进线）电缆规格也比较大。三根大电缆同时进出接电箱，接线难度可想而知。
三、码头起重机供电采用高压供电的可行性
目前港口除起重机和一般小容量起重机外，大型起重设备一般采用高压供电。如大连港矿石工程200kW以上电动机、装卸船机、斗轮机（6kV），集装箱工程的场桥、岸桥（10kV）等设备。由于港口用起重机一般为16t、25t、40t，装卸机械大型化、大吨位化是港口的发展趋势，设备电功率越来越大，因此有必要将起重机的电压等级提高，适应形势发展的需要。
1、提高起重机电压等级的优点
提高起重机电压等级，由低压供电改为高压供电在以下方面显示出其优越性，下面以大连湾通用杂货泊位#8泊位设计为例，有关参数、计算详见表一：
（1）提高电能质量
电能质量是指电压、频率和波形质量，其主要指标包括电压偏差、电压波动和闪变、频率偏差、谐波和三相电压不平衡等。 （2）降低电能消耗
由于电能在电气元件中阻抗损耗与通过元件电流平方成正比，因此在低压供电中电流较高压供电电流大很多，虽然电缆电阻低压供电时较高压供电要小，但电能损耗仍大大高于高压供电，详见表一续。例如大连湾通用杂货泊位1#～6#起重机单台低压供电较高压供电多耗能4～9万kWh。
2、提高起重机电压等级的效益分析
（1）建设期投资
起重机低压供电投资包括低压开关柜、低压电缆、电缆管道，起重机高压供电投资包括高开关柜、高压电缆、电缆管道。#8、#9泊位起重机高压和低压供电投资估算见表二。
由表二可以看出，起重机采用低压供电较高压供电基础建设投资高得多，差额410万元。
起重机采用高压供电的必需在起重机上较低压供电多设置一套高压环网柜、一台变压器，投资估算见表三，这里不包括由于增加一套变电设备所增加重量改变起重机结构所增加钢材费用。由表三可以看出，6台起重机增加变电设备只不过107万元，加上改变钢结构费用，估计仍比基础投资节省的费用少，这还不包括路域电缆管道管孔的减少、变电所内变压器和低压主开关减小的费用。总之，起重机采用高压供电较低压供电总基本建设投资是节省的。
（2）节能效益
由表一續可以看出，大连湾通用杂货泊位#8泊位1#～6#起重机供电箱电压由380V提高到6000V，每年最低节省近4万度，而且供电距离越大，节能效果越明显。
如果按起重机年使用率0.8计算，同时装卸系数0.5，那末6台门式起重机年节能为：
⊿W=K1×K2×∑⊿Wi=0.8×0.5×（3.9801+5.1242+6.1728+7.1738+8.2225+9.2235）=15.96万度
年节省电费：F=⊿W×C=15.96×0.954=15.22万元
式中，C-元/kWh，本文取0.954元/kWh
上述计算表明起重机采用高压供电的节能是可观的，供电的运行成本大大降低，给企业带来好的经济效益。
（3）社会效益
由于节能，可为社会节省大量的能源，如煤炭、水等。由于节省大量电缆，可节省大量的有色金属。可使国家将有限的能源和矿产发挥更大的效益。
四、结论
由于起重机高压供电较低压供电优势明显，而且在大型机械高压供电技术上已经很成熟，社会和经济效益很明显，因此港口起重机采用高压供电是可行的，建议积极推广。
参考文献：
[ 1 ] 能源部西北电力设计院. 电力工程电气设计手册. 水力电力出版社，1989.12
[ 2 ] GB 50217-94，电力工程电缆设计规范
【关键词】 门式起重机，高压供电，节能
笔者参加了大连港大连湾通用杂货码头的电气设计，粗浅谈谈对码头门式起重机（以下简称起重机）供电设计的一点体会和起重机高压供电的可行性。
一、起重机供电特点
目前，起重机在我国杂货码头应用最为广泛，其供电电压均为3/N～380/220V 50Hz。
1、用电负荷大，电流大。据业主和生产厂家提供的资料，16t起重机总功率461kW，工作电流824.6A，尖峰电流1445A；25t起重机总功率593kW，工作电流1033.3A，尖峰电流1845.3A；按起重机设计手册计算，16t也在工作电流701A，尖峰电流1166A；25t起重机工作电流901A，尖峰电流1510A。
2、由于码头前沿是港口重要装卸区和交通要道，因此不可能在码头前沿设较多变电所，因此有变电所引出的供电电缆较长，大连湾通用杂货泊位#8、#9泊位为起重机供电的电缆最长387米，最短97米。
3、由于起重机移动范围大，集中装卸时起重机数量多（集中装卸时4～5台同时作业一条船比较常见），导致码头门机接电箱较多，一般根据码头结构每隔30m左右设一个门机接电箱。
二、码头起重机供电设计和施工
港口电气设计难点是码头供电。由于起重机负荷大，电流大，为起重机供电配套的门机接电箱较多，导致为起重机供电较为复杂。
大连湾通用杂货泊位工程共有四个泊位，其中#8泊位码头全长295.35m，#9泊位码头全长295.35m，#10泊位码头全长320.6m，#11泊位码头全长320.6m。
码头布置成凹形状。#8泊位、#9泊位在一条水平线上，#10泊位在#9泊位端部并垂直于#9泊位；#11泊位位于#8泊位始端并垂直于#8泊位。#7变电所位于#8泊位和#11泊位交界处，#8变电所位于#9泊位和#10泊位交界处。
在#8和#9泊位胸墙上共设置13个门机接电箱，在#10和#11泊位胸墙上各设置6个门机接电箱。每个门机接电箱均由变电所引出两根并联电缆供电，距离变电所较近的地方采用两根截面为3*185+1*95铜芯电缆，距离变电所较远的地方采用两根截面为4*240铜芯电缆。
每个门机接电箱处设电缆手孔井一个。电缆敷设在胸墙内部电缆排管内。胸墙内电缆排管最多处达18根（内径为125mm），最少处4根。
在设计和施工过程中體会最深的有以下几点：
1、当一个门机接电箱当距离变电所较长时，为保证供电质量，通常由几根截面很大的电缆并联供电，这就使码头上大截面的电缆总量大大增加。
由于电缆根数多，导致码头前沿电气管网复杂。因为码头前沿胸墙范围比较狭小，各类管线如消防、给排水、通信等均在此狭小的地方穿过，导致码头前沿综合地下管网更加复杂，得有关的几个专业反复研究、反复修改设计，才能使这区域内的综合管网合理布局，设计难度很大。
2、合理确定起重机的参数
通常起重机生产厂家所给出的运行电流和尖峰电流和所选择的电气设备一般比实际计算电流大得多，这就给选择电气设备造成很大困难，如果按照设计手册计算出的电流选择电气设备，则与厂家所选择的电气设备不配套，造成变电所电气设备参数比起重机所选的电气设备小，不匹配。
如果按厂家所选电气设备参数选择变电所，那就造成所有电气设备均比较大，使得继电保护难以实现、电缆根数更多及增加不必要的投资。
3、供电环节多，保护设备设备复杂
由于采用低压供电，使供电环节增加，变电所配电柜-码头门机配电箱-起重机配电柜-用电设备。例如起重机配电柜内总开关为1000A，按选择型则门机接电箱开关应在1250A，变电所配电柜开关则选1600A。中间供电环节多，则故障点多、继电保护复杂以及设备投资大。
4、施工难度大
码头前沿胸墙范围比较狭小，各类管线均在此狭小的地方穿过，因为电缆根数多，电缆排管多，其他管线布置相对困难。施工过程中这区域内的综合管网的各种管道排布较为复杂，施工难度很大。
码头前沿胸墙范围比较狭小，电缆排管多，又不能按陆域那样设置大的电缆井，只能设置一般的手孔井。而这区域电缆多且截面大，电缆敷设时所需要的弯曲半径较大。所以电缆敷设难度非常大，尤其冬季施工。
门机接电箱位于码头胸墙上，由于条件限制，箱体不能做成太大，大连港门机接电箱箱体尺寸一般为900mm（宽）×1300mm（高）×800（深），进出线方式下进下出，进线一般为大截面双电缆，出线（起重机电源进线）电缆规格也比较大。三根大电缆同时进出接电箱，接线难度可想而知。
三、码头起重机供电采用高压供电的可行性
目前港口除起重机和一般小容量起重机外，大型起重设备一般采用高压供电。如大连港矿石工程200kW以上电动机、装卸船机、斗轮机（6kV），集装箱工程的场桥、岸桥（10kV）等设备。由于港口用起重机一般为16t、25t、40t，装卸机械大型化、大吨位化是港口的发展趋势，设备电功率越来越大，因此有必要将起重机的电压等级提高，适应形势发展的需要。
1、提高起重机电压等级的优点
提高起重机电压等级，由低压供电改为高压供电在以下方面显示出其优越性，下面以大连湾通用杂货泊位#8泊位设计为例，有关参数、计算详见表一：
（1）提高电能质量
电能质量是指电压、频率和波形质量，其主要指标包括电压偏差、电压波动和闪变、频率偏差、谐波和三相电压不平衡等。 （2）降低电能消耗
由于电能在电气元件中阻抗损耗与通过元件电流平方成正比，因此在低压供电中电流较高压供电电流大很多，虽然电缆电阻低压供电时较高压供电要小，但电能损耗仍大大高于高压供电，详见表一续。例如大连湾通用杂货泊位1#～6#起重机单台低压供电较高压供电多耗能4～9万kWh。
2、提高起重机电压等级的效益分析
（1）建设期投资
起重机低压供电投资包括低压开关柜、低压电缆、电缆管道，起重机高压供电投资包括高开关柜、高压电缆、电缆管道。#8、#9泊位起重机高压和低压供电投资估算见表二。
由表二可以看出，起重机采用低压供电较高压供电基础建设投资高得多，差额410万元。
起重机采用高压供电的必需在起重机上较低压供电多设置一套高压环网柜、一台变压器，投资估算见表三，这里不包括由于增加一套变电设备所增加重量改变起重机结构所增加钢材费用。由表三可以看出，6台起重机增加变电设备只不过107万元，加上改变钢结构费用，估计仍比基础投资节省的费用少，这还不包括路域电缆管道管孔的减少、变电所内变压器和低压主开关减小的费用。总之，起重机采用高压供电较低压供电总基本建设投资是节省的。
（2）节能效益
由表一續可以看出，大连湾通用杂货泊位#8泊位1#～6#起重机供电箱电压由380V提高到6000V，每年最低节省近4万度，而且供电距离越大，节能效果越明显。
如果按起重机年使用率0.8计算，同时装卸系数0.5，那末6台门式起重机年节能为：
⊿W=K1×K2×∑⊿Wi=0.8×0.5×（3.9801+5.1242+6.1728+7.1738+8.2225+9.2235）=15.96万度
年节省电费：F=⊿W×C=15.96×0.954=15.22万元
式中，C-元/kWh，本文取0.954元/kWh
上述计算表明起重机采用高压供电的节能是可观的，供电的运行成本大大降低，给企业带来好的经济效益。
（3）社会效益
由于节能，可为社会节省大量的能源，如煤炭、水等。由于节省大量电缆，可节省大量的有色金属。可使国家将有限的能源和矿产发挥更大的效益。
四、结论
由于起重机高压供电较低压供电优势明显，而且在大型机械高压供电技术上已经很成熟，社会和经济效益很明显，因此港口起重机采用高压供电是可行的，建议积极推广。
参考文献：
[ 1 ] 能源部西北电力设计院. 电力工程电气设计手册. 水力电力出版社，1989.12
[ 2 ] GB 50217-94，电力工程电缆设计规范