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完成 18 臺場橋的“油改電”改造，使用受電弓作為取電裝置，在直流滑觸線上取 680 V 直流電源為“油改電”場橋在市電作業狀態下提供電源。通過近幾年的使用，“油改電”場橋憑借其低能耗及低排放的優勢已經成為碼頭內進行堆場作業的主力設備。但隨著時間的累積，“油改電”場橋在使用時會出現變電所內直流滑觸線電源空開跳閘的故障，引起場地內多條滑觸線斷電，造成碼頭內堆場作業中斷。對滑觸線進行恢復供電操作時，需要排查出故障場橋。但由于跳閘滑觸線區域工作場橋較多，且造成滑觸線跳閘的原因也較多，使得此項排查工作耗時長，嚴重影響場地內作業，尤其是影響重點船舶作業時的作業效率。
1 需解決問題
為防止滑觸線發生跳閘故障，并且在發生滑觸線跳閘故障后，縮短恢復滑觸線區域內場橋作業的時間，應從解決場橋設備缺陷，防止滑觸線跳閘故障的發生和當滑觸線跳閘故障發生后快速恢復滑觸線區域作業方面，解決滑觸線跳閘問題，降低其他原因造成滑觸線跳閘后對碼頭作業效率的影響。
2 場橋缺陷造成滑觸線跳閘
2.1 原因分析
對為滑觸線供電的變電所內電源柜進行研究分析，在為滑觸線供電的變電所的電源開關柜內安裝過壓保護器，并將其觸點串入開關柜主電源開關的跳閘線圈，以便主電源開關在滑觸線出現過壓故障時可以及時跳閘，保護用電設備的安全。因此，造成電源開關跳閘的原因主要有 2 點：一是當受電弓正極或負極電纜對地絕緣阻值接近 0 Ω 時，過壓保護器監測的正負極單相電壓會快速升高，當超過過壓保護器設定的安全值后，觸發過壓保護器動作，主電源開關跳閘線圈得電，引起主電源開關跳閘；二是滑觸線地線在變電所內作為檢測滑觸線正負極電壓過欠壓中性點使用，若地線內串入交流電流，會導致滑觸線
斷電故障。
結合滑觸線供電電源空開跳閘原理，并對故障過程復盤，檢測發生跳閘故障時故障滑觸線內作業場橋絕緣情況、場橋接地裝置后，發現因場橋缺陷造成滑觸線跳閘的原因主要有以下3 點：
（1）受電弓電纜絕緣層損壞。受電弓接線鼻根部內層電纜在初次做線頭時劃口過深，使內層電纜絕緣層被劃破，導致電纜內屏蔽層鋼絲網通過劃口進入電纜芯，引起受電弓負極線路絕緣降低，造成滑觸線發生短路跳閘故障。
（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，導致受電弓在進行收、放操作及在滑觸線上水平移動時，電纜接頭與電纜連接位置受力過大，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電源空開跳閘。
（3）場橋漏電。經“油改電”后場橋輔助變壓器輸出端零點與滑觸線地線相連。當場橋上用電設備出現漏電情況時，場橋零線內產生電流，交流電流經交流側地線串入直流側地線，造成變電所內檢測裝置動作，引起滑觸線電源空開跳閘。
2.2 解決方案
針對場橋存在的引起滑觸線跳閘問題進行改造，解決場橋缺陷造成滑觸線跳閘故障。
2.2.1 受電弓電纜接線整改將電纜外層絕緣層延長剝去 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，若安裝方式不合理，電纜彎曲半徑不夠，會引起受電弓接頭發生斷裂。若要將電纜彎曲半徑增大，需要重新對電纜進行鋪設。同時，由于預留電纜長度不夠，部分電纜經更換受電弓接頭后，電纜長度變短，若要使電纜彎曲半徑滿足工作需求，需要對部分電纜進行更換。由于受電弓電纜為拖鏈使用的屏蔽型動力電纜，價格較高，若大量更換，成本較高。因此，為滿足目前電纜長度，重新對受電弓取電裝置安裝方式進行設計。優化后的受電弓接線見圖 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接觸后發生跳閘故障。同時，由于無需對電纜進行更換，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
在場橋輔助變壓器輸出側零線與地線之間串入接地電阻，并在接地電阻與地線之間接入電流檢測繼電器。當電流檢測繼電器檢測到線路內漏電時，觸發繼電器動作，繼電器觸點串入控制程序后，控制輔助變壓器輸出電源空開跳閘，確保零線內交流電流不會串入至直流地線內，避免滑觸線跳閘。增加保護繼電器的圖紙見圖 2，控制跳閘的圖紙見圖 3。
3 跳閘后滑觸線恢復作業時間過長
3.1 原因分析
碼頭滑觸線供電場橋使用柴油機或鋰電池供電時，在手動糾偏行駛場橋的情況下，場橋大車兩側激光測距限位因工況原因被屏蔽，導致在手動糾偏行駛場橋情況下場橋與滑觸線無防撞保護。雖然在使用自動糾偏行駛大車時，自動糾偏功能具備的大車防撞功能可為場橋與滑觸線發生碰撞提供防撞保護，但在場橋跑偏情況下，自動糾偏功能會短暫失效，此時仍需要使用手動糾偏功能將場橋調整后，再恢復自動糾偏功能。但在使用手動糾偏進行場橋調整過程中，場橋與滑觸線無防撞保護。
基于以上原因，場橋在使用柴油機或鋰電池供電情況下，當使用手動糾偏行駛大車時，場橋與滑觸線無防撞保護，存在較大安全隱患。因此，目前碼頭規定場橋在使用柴油機或鋰電池供電時，禁止進入滑觸線區域行駛大車，導致當滑觸線因故障原因停止供電時，場橋無法在滑觸線街區行駛大車，造成滑觸線故障區域停止作業，嚴重影響作業效率。
3.2 解決方案
為解決滑觸線發生跳閘故障后場橋無法在滑觸線區域安全行駛大車并進行作業的問題，對場橋的運行工況進行優化，主要在硬件和軟件方面進行改造。在場橋大車海、陸側大車轉場操作站分別增加“正常 / 應急”開關：在場橋正常工作時，此開關選擇在“正常”位置，視為正常模式；在場橋需要使用柴油機或鋰電池在滑觸線內行駛大車時，此開關選擇至“應急”位置，視為應急模式，恢復此側的激光測距限位，實現場橋與滑觸線的防撞功能。
3.2.1 硬件改造
為節省改造成本，將大車轉場操作站內使用率極低的“大車定位銷鎖銷”開關改為“正常 / 應急”開關。同時，在進行定位銷鎖銷操作時，改造后對其原功能無影響，仍可正常使用。
3.2.2 軟件改造
（1）將海、陸側大車操作站定位銷鎖銷常閉點加入海、陸側激光限位減速檢測程序中，同時增加大車減速條件程序段，當場橋與滑觸線距離過近或過遠時，實現大車減速運行。改造后的大車激光限位減速程序截圖見圖 4，新增的大車減速程序段截圖見圖 5。
（2）將海、陸側大車操作站定位銷鎖銷常開點串入大車左右運行允許程序中，使場橋在應急模式時，場橋與滑觸線防撞功能有效。改造后的大車左運行允許程序截圖見圖 6，改造后的大車右運行允許程序截圖見圖 7。
4 效益分析
通過優化改造，避免受電弓電纜因出廠設計及施工工藝缺陷而導致更換。同時，有效減少因場橋缺陷造成的滑觸線跳閘故障的發生，并可保證若滑觸線出現跳閘故障，恢復滑觸線區域作業的時間大幅縮短。
4.1 經濟效益
據統計，若未按照新方法進行受電弓電纜改造，港口每年約有 20 根電纜因長度不足需要更換。以單根電纜長度為 6 m、電纜單價約為 200 元 /m計算，可節省電纜更換費用 24 000 元。
4.2 提高碼頭作業效率
改造后，未出現因場橋缺陷造成的滑觸線跳閘故障，有效解決因滑觸線跳閘故障后，故障滑觸線區域無法進行作業對碼頭作業效率造成影響。同時，當出現非場橋原因造成的滑觸線跳閘故障時，可迅速恢復滑觸線內場橋作業，進一步減少滑觸線跳閘對碼頭作業的影響。
