0 引 言
为响应国家节能减排及建设绿色港口的号召，大连港集装箱码头有限公司已经完成 18 台场桥的“油改电”改造，使用受电弓作为取电装置，在直流滑触线上取 680 V 直流电源为“油改电”场桥在市电作业状态下提供电源。通过近几年的使用，“油改电”场桥凭借其低能耗及低排放的优势已经成为码头内进行堆场作业的主力设备。但随着时间的累积，“油改电”场桥在使用时会出现变电所内直流滑触线电源空开跳闸的故障，引起场地内多条滑触线断电，造成码头内堆场作业中断。对滑触线进行恢复供电操作时，需要排查出故障场桥。但由于跳闸滑触线区域工作场桥较多，且造成滑触线跳闸的原因也较多，使得此项排查工作耗时长，严重影响场地内作业，尤其是影响重点船舶作业时的作业效率。
1 需解决问题
为防止滑触线发生跳闸故障，并且在发生滑触线跳闸故障后，缩短恢复滑触线区域内场桥作业的时间，应从解决场桥设备缺陷，防止滑触线跳闸故障的发生和当滑触线跳闸故障发生后快速恢复滑触线区域作业方面，解决滑触线跳闸问题，降低其他原因造成滑触线跳闸后对码头作业效率的影响。
2 场桥缺陷造成滑触线跳闸
2.1 原因分析
对为滑触线供电的变电所内电源柜进行研究分析，在为滑触线供电的变电所的电源开关柜内安装过压保护器，并将其触点串入开关柜主电源开关的跳闸线圈，以便主电源开关在滑触线出现过压故障时可以及时跳闸，保护用电设备的安全。因此，造成电源开关跳闸的原因主要有 2 点：一是当受电弓正极或负极电缆对地绝缘阻值接近 0 Ω 时，过压保护器监测的正负极单相电压会快速升高，当超过过压保护器设定的安全值后，触发过压保护器动作，主电源开关跳闸线圈得电，引起主电源开关跳闸；二是滑触线地线在变电所内作为检测滑触线正负极电压过欠压中性点使用，若地线内串入交流电流，会导致滑触线
断电故障。
结合滑触线供电电源空开跳闸原理，并对故障过程复盘，检测发生跳闸故障时故障滑触线内作业场桥绝缘情况、场桥接地装置后，发现因场桥缺陷造成滑触线跳闸的原因主要有以下3 点：
（1）受电弓电缆绝缘层损坏。受电弓接线鼻根部内层电缆在初次做线头时划口过深，使内层电缆绝缘层被划破，导致电缆内屏蔽层钢丝网通过划口进入电缆芯，引起受电弓负极线路绝缘降低，造成滑触线发生短路跳闸故障。
（2）受电弓取电臂上的电缆安装方式不合理。电缆弯曲半径不足，导致受电弓在进行收、放操作及在滑触线上水平移动时，电缆接头与电缆连接位置受力过大，造成电缆内电芯断裂。断裂电芯与电缆接地屏蔽层接触，导致变电所内滑触线电源空开跳闸。
（3）场桥漏电。经“油改电”后场桥辅助变压器输出端零点与滑触线地线相连。当场桥上用电设备出现漏电情况时，场桥零线内产生电流，交流电流经交流侧地线串入直流侧地线，造成变电所内检测装置动作，引起滑触线电源空开跳闸。
2.2 解决方案
针对场桥存在的引起滑触线跳闸问题进行改造，解决场桥缺陷造成滑触线跳闸故障。
2.2.1 受电弓电缆接线整改将电缆外层绝缘层延长剥去 2 cm，并将外漏屏蔽层全部清理后，使用高压电布及塑料电布对其做绝缘处理，并使用摇表测量其对地绝缘阻值，直至其为正常值，以保证受电弓电缆绝缘阻值符合设备作业要求。
2.2.2 受电弓取电臂电缆改造受电弓电缆在初次安装时，若安装方式不合理，电缆弯曲半径不够，会引起受电弓接头发生断裂。若要将电缆弯曲半径增大，需要重新对电缆进行铺设。同时，由于预留电缆长度不够，部分电缆经更换受电弓接头后，电缆长度变短，若要使电缆弯曲半径满足工作需求，需要对部分电缆进行更换。由于受电弓电缆为拖链使用的屏蔽型动力电缆，价格较高，若大量更换，成本较高。因此，为满足目前电缆长度，重新对受电弓取电装置安装方式进行设计。优化后的受电弓接线见图 1。新安装方式能够减少电缆接头受力，避免接头处电缆电芯断裂后与屏蔽地线接触后发生跳闸故障。同时，由于无需对电缆进行更换，能够节约大量的人工及电缆更换的费用成本。
2.2.3 增加漏电保护装置
在场桥辅助变压器输出侧零线与地线之间串入接地电阻，并在接地电阻与地线之间接入电流检测继电器。当电流检测继电器检测到线路内漏电时，触发继电器动作，继电器触点串入控制程序后，控制辅助变压器输出电源空开跳闸，确保零线内交流电流不会串入至直流地线内，避免滑触线跳闸。增加保护继电器的图纸见图 2，控制跳闸的图纸见图 3。
3 跳闸后滑触线恢复作业时间过长
3.1 原因分析
码头滑触线供电场桥使用柴油机或锂电池供电时，在手动纠偏行驶场桥的情况下，场桥大车两侧激光测距限位因工况原因被屏蔽，导致在手动纠偏行驶场桥情况下场桥与滑触线无防撞保护。虽然在使用自动纠偏行驶大车时，自动纠偏功能具备的大车防撞功能可为场桥与滑触线发生碰撞提供防撞保护，但在场桥跑偏情况下，自动纠偏功能会短暂失效，此时仍需要使用手动纠偏功能将场桥调整后，再恢复自动纠偏功能。但在使用手动纠偏进行场桥调整过程中，场桥与滑触线无防撞保护。
基于以上原因，场桥在使用柴油机或锂电池供电情况下，当使用手动纠偏行驶大车时，场桥与滑触线无防撞保护，存在较大安全隐患。因此，目前码头规定场桥在使用柴油机或锂电池供电时，禁止进入滑触线区域行驶大车，导致当滑触线因故障原因停止供电时，场桥无法在滑触线街区行驶大车，造成滑触线故障区域停止作业，严重影响作业效率。
3.2 解决方案
为解决滑触线发生跳闸故障后场桥无法在滑触线区域安全行驶大车并进行作业的问题，对场桥的运行工况进行优化，主要在硬件和软件方面进行改造。在场桥大车海、陆侧大车转场操作站分别增加“正常 / 应急”开关：在场桥正常工作时，此开关选择在“正常”位置，视为正常模式；在场桥需要使用柴油机或锂电池在滑触线内行驶大车时，此开关选择至“应急”位置，视为应急模式，恢复此侧的激光测距限位，实现场桥与滑触线的防撞功能。
3.2.1 硬件改造
为节省改造成本，将大车转场操作站内使用率极低的“大车定位销锁销”开关改为“正常 / 应急”开关。同时，在进行定位销锁销操作时，改造后对其原功能无影响，仍可正常使用。
3.2.2 软件改造
（1）将海、陆侧大车操作站定位销锁销常闭点加入海、陆侧激光限位减速检测程序中，同时增加大车减速条件程序段，当场桥与滑触线距离过近或过远时，实现大车减速运行。改造后的大车激光限位减速程序截图见图 4，新增的大车减速程序段截图见图 5。
（2）将海、陆侧大车操作站定位销锁销常开点串入大车左右运行允许程序中，使场桥在应急模式时，场桥与滑触线防撞功能有效。改造后的大车左运行允许程序截图见图 6，改造后的大车右运行允许程序截图见图 7。
4 效益分析
通过优化改造，避免受电弓电缆因出厂设计及施工工艺缺陷而导致更换。同时，有效减少因场桥缺陷造成的滑触线跳闸故障的发生，并可保证若滑触线出现跳闸故障，恢复滑触线区域作业的时间大幅缩短。
4.1 经济效益
据统计，若未按照新方法进行受电弓电缆改造，港口每年约有 20 根电缆因长度不足需要更换。以单根电缆长度为 6 m、电缆单价约为 200 元 /m计算，可节省电缆更换费用 24 000 元。
4.2 提高码头作业效率
改造后，未出现因场桥缺陷造成的滑触线跳闸故障，有效解决因滑触线跳闸故障后，故障滑触线区域无法进行作业对码头作业效率造成影响。同时，当出现非场桥原因造成的滑触线跳闸故障时，可迅速恢复滑触线内场桥作业，进一步减少滑触线跳闸对码头作业的影响。
