Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Система распределения постоянного тока была предложена в качестве замены существующей системы распределения энергии переменного тока для судов с электрической силовой установкой.

Эта концепция представляет собой новый способ распределения энергии для низковольтных установок на судах. Его можно использовать для любого электрического судового оборудования мощностью до 20 мегаватт и работает при номинальном напряжении 1000 В постоянного тока. Система распределения постоянного тока является просто продолжением нескольких звеньев постоянного тока, которые уже существуют во всех силовых установках и приводах подруливающих устройств, на которые обычно приходится более 80 процентов потребляемой электроэнергии на электрических силовых установках.

Преимущества [ править ]

Помимо повышения эффективности до 20 процентов, другие преимущества включают экономию места и веса до 30 процентов и гибкое размещение электрического оборудования. [1] Это позволяет значительно увеличить грузовое пространство и создать более функциональную компоновку судна, в которой электрическая система рассчитана на функции судна, а не наоборот.

Повышение эффективности в основном достигается за счет того, что система больше не блокируется на определенной частоте (обычно 60 Гц на кораблях), хотя источник питания 60 Гц также может быть подключен к сети. Эта новая свобода полностью независимого управления каждым источником энергии открывает множество способов оптимизации расхода топлива.

Уменьшенный вес и занимаемая площадь установленного электрического оборудования будут зависеть от типа судна и его применения. Одно сравнение с использованием системы распределения постоянного тока вместо традиционной системы переменного тока для судна снабжения платформ (PSV) позволило снизить вес компонентов электрической системы с 115 520 кг (254 680 фунтов) до 85 360 кг (188 190 фунтов). [ необходима цитата ] Другой экономит топливо на 15-30%. [2]

На суше солнечные панели в нескольких зданиях в Швеции подключены через постоянный ток для плавного производства и потребления, минуя сеть переменного тока и ее инверторы. [3]

Экономия топлива [ править ]

Самый большой потенциал экономии топлива заключается в простоте добавления в систему устройств хранения энергии, таких как батареи или суперконденсаторы. Накопление энергии поможет двигателям выровнять колебания нагрузки от подруливающих устройств и других больших нагрузок.

Операционная оптимизация [ править ]

Система распределения постоянного тока позволяет по-новому взглянуть на оптимизацию работы. Система является гибкой и может комбинировать различные источники энергии, такие как двигатели, турбины и топливные элементы. Это означает, что существует потенциал для внедрения системы управления энергопотреблением, учитывающей меняющиеся цены на топливо и доступность различных видов топлива.

Проблемы [ править ]

Поскольку главный распределительный щит переменного тока с автоматическими выключателями переменного тока и реле защиты исключен из новой конструкции, для селективности и защиты оборудования требуется новая философия защиты, отвечающая требованиям класса. Компания ABB предложила решение для защиты системы распределения постоянного тока с использованием комбинации предохранителей и полупроводниковых силовых устройств с контролируемым отключением. Поскольку все компоненты, производящие энергию, имеют управляемые переключающие устройства, ток короткого замыкания может быть заблокирован намного быстрее, чем это возможно с традиционными автоматическими выключателями с соответствующими реле защиты. Хотя этот подход обеспечивает более быструю реакцию во время короткого замыкания, он не очень хорошо подходит для системно-независимой философии строительства.

Безопасность и избирательность [ править ]

Потребности судов в электроэнергии расширяются, поскольку ожидается, что системы будут поддерживать преобразователи энергии, способные объединять альтернативные источники и системы хранения, включая энергию ветра и солнца, а также аккумуляторные батареи с диапазоном напряжений, частот и уровней мощности. Для этого идеально подходят звенья постоянного тока, но их нельзя безопасно развернуть без необходимой защиты. Правильный выбор защитных устройств (таких как выключатель постоянного тока, быстродействующий предохранитель или автоматический выключатель) и их распределение в соответствии с зонами защиты распределения позволяет системным интеграторам достичь селективности защиты.

Устройство защиты, ближайшее к месту повреждения, должно изолировать повреждение до того, как сработают устройства защиты в здоровых зонах. То есть они работают только с повреждениями в пределах своей зоны защиты и обычно не обнаруживают повреждения за пределами этой зоны. Если повреждение происходит за пределами зоны, ток повреждения может протекать через него, но устройство (а) защиты не сработает для этого сквозного повреждения. В результате локализация места повреждения изолирована, что позволяет незатронутым зонам оставаться в рабочем состоянии.

Избирательность защиты достигается после выбора правильного типа устройства и правильного расположения на уровнях защиты распределения. Селективность между двумя устройствами защиты может быть полной (устройство на стороне нагрузки обеспечивает защиту без отключения другого устройства) и частичной (устройство на стороне нагрузки обеспечивает защиту до заданного уровня перегрузки по току, не вызывая отключения другого устройства) . Эти защитные устройства имеют определенную цену, но их стоимость оправдана благодаря уменьшению любого потенциального повреждения критически важного оборудования или дорогостоящих простоев системы и производственных потерь в результате неисправности.

Быстрое устранение неисправностей с помощью твердотельной технологии [ править ]

Твердотельный выключатель постоянного тока способен прервать полный ток короткого замыкания за микросекунды. При таком ограничении по времени автономная система управления переключателем должна обеспечивать локальную защиту от сбоев без необходимости внешнего управления или обнаружения сбоев. Эта технология обеспечивает максимальную гибкость для бортовых сетей постоянного тока и обеспечивает защиту от токов короткого замыкания в любой части сети. Помимо быстрой защиты от перегрузки по току, выключатель должен быть запрограммирован на размыкание по времени-токовому профилю в случае перегрузки. Это позволяет всей системе реконфигурировать поведение выключателя постоянного тока в определенных заранее определенных границах и в соответствии с применяемыми судовыми правилами. Быстрое время отключения полупроводникового выключателя значительно ограничивает ток короткого замыкания и сводит к минимуму негативное влияние на нагрузку.Ток не достигает опасного уровня и может быть прерван без образования дуги. Поэтому реверс напряжения не требуется.

Безопасные и резервные операции по замкнутой шине [ править ]

Традиционные системы (DP) часто предназначены для работы в режиме открытой шины, что означает полностью разделенные системы питания. Система замкнутой шины - это более сложная и тесно интегрированная система, требующая безопасной сборки, проверки и эксплуатации. Технология твердотельной коммутации позволяет системным интеграторам разрабатывать более разумные решения с эквивалентной безопасностью. Это способствует экономии на топливе и расходах на техническое обслуживание, а также сокращает воздействие на окружающую среду. Это также позволяет значительно сократить количество моточасов. Утверждение замкнутой шины требует подтверждения отказоустойчивости подключенной системы, включая испытание на короткое замыкание под напряжением в наихудших режимах отказа. [4]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Система распределения постоянного тока - значительный шаг вперед в области электрических движителей, увеличивающий КПД судна до 20%» (PDF) . ABB. Архивировано из оригинального (PDF) 9 октября 2011 года . Проверено 16 октября 2011 года .
  2. ^ "Første i verden: Her skal batterier erstatte motor i kritiske situasjoner" . Текниск Укеблад . Проверено 11 октября +2016 . batteripakken ombord på Viking Energy erstatter en hovedmotor som Reserve (вращающийся резерв)
  3. ^ "Likström växlar upp ett steg till" . Ny Teknik . Дата обращения 9 мая 2017 .
  4. ^ «DNVGL OTG 10 судов класса DP с закрытым автобусным сообщением, апрель 2015 года» .


Внешние ссылки [ править ]

  • «Система шины постоянного тока для главного электроустановки в трех судах , которые будут построены в Shipkits BV» В архиве с оригинала на 29 января 2013 года . Проверено 15 февраля 2011 года .
  • «Низковольтная электрическая двигательная установка Oseans® с технологией сети постоянного тока» . Проверено 2 мая 2012 года .
  • «Сименс BLUEDRIVE PlusC ™» (PDF) . Проверено 2 мая 2012 года .
  • «Vacon - первое судно с инверторной силовой установкой постоянного тока в 2009 году» (PDF) . Проверено 15 мая 2014 года .
  • «KWx - Твердотельный выключатель постоянного тока Astrol 1 кВ» . Проверено 21 января 2020 года .
  • «Vacon - преобразование энергии с помощью преобразователя сети NXP» . Проверено 15 мая 2014 года .
  • Ким, Кёнхва; Парк, Кидо; Ро, Гиллтэ; Чун, Кангу (30 августа 2018 г.). «Система электросетей постоянного тока для судов: исследование преимуществ и технических соображений» . Журнал международной безопасности на море, окружающей среды и судоходства . 2 (1): 1–12. DOI : 10.1080 / 25725084.2018.1490239 .