DC_distribution_system_(ship_propulsion)
電気推進力を備えた船舶用の現在のＡＣ配電システムに代わるものとして、 ＤＣ配電システムが提案されている。
この概念は、船舶の低電圧設備にエネルギーを分配する新しい方法を表しています。これは、最大20メガワットの電気船のアプリケーションに使用でき、1000 VDCの公称電圧で動作します。DC配電システムは、すべての推進力およびスラスタードライブにすでに存在する複数のDCリンクの単なる拡張であり、通常、電気推進船の電力消費量の80％以上を占めます。
コンテンツ
1 利点
2 燃料節約
2.1 運用の最適化
3 課題
4 安全性と選択性
5 ソリッドステートテクノロジーによる高速障害中断
6 安全で冗長なクローズドバスの運用
7 も参照してください
8 参考文献
9 外部リンク
利点
効率を最大20％向上させることに加えて、他の利点には、最大30％のスペースと重量の節約、および電気機器の柔軟な配置が含まれます。これにより、電気システムが船舶の機能を中心に設計され、その逆ではない、大幅に広い貨物スペースとより機能的な船舶レイアウトが可能になります。
効率の向上は、60 Hzの電源をグリッドに接続することもできますが、システムが特定の周波数（通常は船では60 Hz）でロックされなくなったことで主に達成されます。各電源を完全に独立して制御できるというこの新しい自由は、燃料消費を最適化する多くの方法を開きます。
設置された電気機器の軽量化と設置面積は、船の種類と用途によって異なります。プラットフォーム補給船（PSV）に従来のACシステムの代わりにDC配電システムを使用した1つの比較では、電気システムコンポーネントの重量が115，520キログラム（254，680ポンド）から85，360キログラム（188，190ポンド）に減少しました。もう1つは、15〜30％の燃料を節約します。
陸上では、スウェーデンのいくつかの建物のソーラーパネルがDCを介して接続され、ACグリッドとそのインバーターをバイパスして生産と消費を円滑にしています。
燃料節約
燃料節約の最大の可能性は、バッテリーやスーパーキャパシターなどのエネルギー貯蔵装置をシステムに簡単に追加できることにエネルギー貯蔵は、エンジンがスラスターやその他の大きな負荷からの負荷変動を平準化するのに役立ちます。
運用の最適化
DC配電システムは、運用の最適化に関する新しい考え方を可能にします。このシステムは柔軟性があり、エンジン、タービン、燃料電池などのさまざまなエネルギー源を組み合わせることができます。これは、さまざまな燃料価格とさまざまな燃料の入手可能性を考慮に入れたエネルギー管理システムを実装する可能性があることを意味します。
課題
AC回路ブレーカーと保護リレーを備えたメインAC配電盤は新しい設計から省略されているため、選択性と機器保護には、クラス要件を満たす新しい保護哲学が必要です。ABBは、ヒューズと制御されたターンオフ半導体パワーデバイスの組み合わせを使用してDC配電システムを保護するためのソリューションを提案しました。すべてのエネルギー生成コンポーネントには制御可能なスイッチングデバイスがあるため、保護リレーが関連付けられた従来の回路ブレーカーで可能な場合よりもはるかに速く障害電流をブロックできます。このアプローチは、短絡時の応答を高速化しますが、システムに依存しない建物の哲学にはうまく適合しません。
安全性と選択性
船舶の電力要件は拡大しており、システムは、風力や太陽光発電などの代替電源とストレージシステムを統合できる電力変換器と、さまざまな電圧、周波数、電力レベルのバッテリーストレージをサポートすることが期待されています。DCリンクはこれに理想的ですが、必要な保護なしに安全に展開することはできません。保護装置（DCブレーカースイッチ、高速ヒューズ、回路ブレーカーなど）を適切に選択し、配電保護ゾーンに応じてそれらを割り当てることにより、システムインテグレーターは保護の選択性を実現できます。
障害箇所に最も近い保護デバイスは、正常なゾーンの保護デバイスがトリガーされる前に障害を分離する必要がつまり、保護ゾーン内の障害に対してのみ動作し、通常、そのゾーン外の障害を検出しません。ゾーン外で障害が発生した場合、障害電流が流れる可能性がありますが、保護デバイスはこの貫通障害に対して動作しません。その結果、障害の場所が分離され、影響を受けていないゾーンを引き続き操作できるようになります。
保護の選択性は、適切なタイプのデバイスが選択され、配布保護レベルで適切な場所に配置されると達成されます。2つの保護デバイス間の選択性は、完全（負荷側デバイスが他のデバイスをトリップさせることなく保護を提供）および部分的（負荷側デバイスが他のデバイスをトリップさせることなく、特定のレベルの過電流まで保護を提供する）にすることができます。 。これらの保護デバイスには一定の値札が付いていますが、重要な機器への潜在的な損傷、または障害に起因する高価なシステムのダウンタイムと生産の損失を軽減することで、コストは正当化されます。
ソリッドステートテクノロジーによる高速障害中断
ソリッドステートDCブレーカースイッチは、マイクロ秒単位で完全な短絡電流を遮断することができます。このような時間的制約がある場合、自律スイッチ制御システムは、外部制御や障害検出を必要とせずに、ローカル障害保護を保証する必要がこのテクノロジーは、オンボードDCグリッドに最大限の柔軟性を提供し、グリッドの任意の部分の短絡電流に対する保護を提供します。急速な過電流保護に加えて、ブレーカーは、オーバーシュートが発生した場合に時間電流プロファイルを開くようにプログラムする必要がこれにより、システム全体が、特定の事前定義された境界内で、適用された船の規則に従ってDCブレーカースイッチの動作を再構成できます。ソリッドステートブレーカーの高速開放時間は、故障電流を大幅に制限し、負荷への悪影響を最小限に抑えます。電流は損傷レベルに達せず、アークを形成せずに遮断することができます。したがって、電圧反転は必要ありません。
安全で冗長なクローズドバスの運用
従来の（DP）システムは、多くの場合、完全に分離された電力システムを意味するオープンバスモード用に設計されています。クローズドバスシステムは、より複雑で緊密に統合されたシステムであり、安全に構築、検証、および運用することが求められます。ソリッドステートスイッチングテクノロジーにより、システムインテグレーターは、同等の安全性を備えたよりスマートなソリューションを設計できます。燃料とメンテナンスのコストを節約し、環境フットプリントを削減するのに役立ちます。また、エンジン時間を大幅に短縮することもできます。閉じたバスを承認するには、最悪の場合の故障モードのライブ短絡テストを含む、接続されたシステムのフォールトトレランスの検証が必要です。
も参照してください
電気ボート
ディーゼル電気トランスミッション
参考文献
^ 「DC配電システム-電気推進の重要な前進により、船舶の効率が最大20％向上」 （PDF）。ABB。2011年10月9日にオリジナル （PDF）からアーカイブされました。
^ 「Førsteiverden：彼女のskal batterier erstatte motor i kritiskesituasjoner」。TekniskUkeblad。batteripakkenombordpåVikingEnergyerstatteren hovedmotor som Reserve（スピニングリザーブ）
^ 「Likströmväxlaruppettstegtil」。NyTeknik 。
^ 「2015年4月のクローズドバスタイを備えたDNVGLOTG 10DPクラスの船舶」。
外部リンク
「ShipkitsBVで建設される3隻の主な電気設備用のDCバスシステム」 2013年1月29日にオリジナルからアーカイブされました。
「DCグリッド技術を備えたOseans®低電圧電気推進システム」。
「SiemensBLUEDRIVEPlusC™」 （PDF）。
「Vacon- 2009年にDCグリッドインバータ推進システムを備えた最初の船」 （PDF）。
「KWx-Astrol1kVソリッドステートDCブレーカースイッチ」。
「Vacon-NXPグリッドコンバータを使用した電力変換」。
キム、キョンファ; 木戸公園; 盧、ギルテ; チョン・カンウ（2018年8月30日）。「船舶用DCグリッドシステム：利点と技術的考慮事項の研究」。Journal of International Maritime Safety、Environmental Affairs、andShipping。2（1）：1–12。土井：10.1080 /25725084.2018.1490239。