Vorteile des ABB-Solid-State-Gleichstrom-Sicherungsautomaten!

Völlig elektrische kommerzielle Schiffe werden zunehmend beliebt, wobei Gleichstromsysteme aufgrund ihrer Fähigkeit, hohe Leistungen in begrenztem Raum mit höherer Systemeffizienz und niedrigeren Lebenszykluskosten zu bewältigen, die bevorzugte Wahl für die Energieversorgung an Bord sind.

Kommerzielle Schiffe, die mit Gleichstromnetzen ausgestattet sind, haben sich als in der Lage erwiesen, bei Spitzenenergieeffizienz zu arbeiten und gleichzeitig Emissionen zu minimieren. Dies führt zu erheblichen Energieeinsparungen und reduzierten Betriebskosten in maritimen Anwendungen, von Frachtschiffen bis hin zu Kreuzfahrtschiffen. Abbildung 1 zeigt ein Beispiel für ein Gleichstrom-Energieverteilungssystem für kommerzielle Schiffe.

Die Energieversorgungsanforderungen und Leistungsfähigkeit von Gleichstromsystemen hängen von extrem schneller Fehlerabsicherung ab, um eine selektive Absicherung, hohe Überlebensfähigkeit und Wiederherstellbarkeit nach einem Fehlerereignis zu gewährleisten. In der Praxis bleiben Fehlerabsicherung und -isolation weiterhin unter den wichtigsten Herausforderungen für Gleichstrom-Verteilungssysteme auf Schiffen.

Aufgrund der Eigenschaften von Leistungshalbleiterbauelementen können feste Gleichstrom-Sicherungen (SS DCCBs) extrem kurze Reaktionszeiten und schnelle Stromunterbrechungen bieten – bis zu 1.000-mal schneller als elektromechanische Sicherungen. ABB hat eine feste Gleichstrom-Sicherung entwickelt, die durch extrem geringe Verluste, hohe Leistungsdichte und ultra-schnelle Reaktionszeit gekennzeichnet ist und die anspruchsvollen Absicherungsanforderungen von maritimen Gleichstrom-Verteilungssystemen erfüllen kann.

Diese Lösung basiert auf einer Parallelschaltung von Si-Gegenspannungsblockierenden IGCTs (RB-IGCTs), einem maßgeschneiderten Halbleiterbauteil, das für geringe Verluste optimiert wurde und von der Corporate Research in Lenzburg und ABB Semiconductors entwickelt wurde, sowie optimierten Metalloxidvaristoren (MOVs). Der RB-IGCT ist 1.000-mal schneller als jede elektromechanische Kontaktierung und optimiert für geringe Verluste. Die optimierten MOVs können hohe systeminduktive Energie abführen und ermöglichen schnelle Stromunterbrechung und Isolation.

Hochstrom-feste Gleichstrom-Sicherungen bringen revolutionäre Systemabsicherung in sichere, bogenfreie und effiziente Gleichstromsysteme. Die entwickelte Plattform richtet sich an Systemspannungen bis zu 1.000 Vdc, mit Nennströmen von 1.000 A bis 5.000 A. Die Technologie erreicht eine Effizienz von bis zu 99,8 % im Vergleich zu 99,5 % für Si-IGBT-basierte Lösungen. Die festen Sicherungen können wassergekühlt sein, um maximale Leistungsdichte zu erzielen, oder fortschrittliche Zweiphasen-Kühlung verwenden, die die Luftkühlung vereinfacht, während sie nahezu die Leistung der Flüssigkeitskühlung bietet, was niedrigere Installations- und Wartungskosten sowie längere Nutzungsdauer sicherstellt.

Ihr Verlust ist 70 % geringer als bei vergleichbaren Lösungen. Innerhalb von zehn Jahren kann es auf Fähren bis zu 200.000 US-Dollar und auf Kreuzfahrtschiffen bis zu 1 Million US-Dollar sparen. Der neue Schütz kann auch in vielen anderen Anwendungen eingesetzt werden, wie zum Beispiel in netzbasierten Batteriespeichersystemen, Datenzentren und Elektrofahrzeug-Ladeinfrastrukturen. Tatsächlich hat ABB Fördermittel des US-Energieministeriums gewonnen, um Gleichstrom-Sicherungen für Elektrofahrzeug-Ladeanwendungen zu entwickeln. Festkörper-Sicherungen werden Energieverteilungssysteme zuverlässiger und effizienter machen, Wartungskosten reduzieren und gleichzeitig die Haltbarkeitsanforderungen des nächsten Generationen-Netzes erfüllen.