Voordelen van de ABB Solid-State DC Circuit Breaker!

Volledig elektrische commerciële vaartuigen worden steeds populairder, met DC-stroomsystemen als de voorkeur voor aan boord stroomverdeling vanwege hun vermogen om hoge stroomstromen binnen beperkte ruimte te hanteren met hogere systeemefficiëntie en lagere levenscycluskosten.

Commerciële vaartuigen uitgerust met aan boord DC-netwerken hebben bewezen in staat te zijn om op piekenergie-efficiëntie te opereren terwijl emissies tot een minimum worden beperkt. Dit resulteert in aanzienlijke energiebesparingen en verlaagde exploitatiekosten over maritime toepassingen, van vrachtschepen tot cruiseschepen. Figuur 1 illustreert een voorbeeld van een DC-stroomverdelingssysteem voor commerciële vaartuigen.

De stroomvoorzieningsvereisten en prestaties van DC-systemen hangen af van uiterst snelle foutbescherming om selectiviteit, hoge overlevingscapaciteit en herconfigurabiliteit na een foutgebeurtenis te waarborgen. In de praktijk blijven foutbescherming en isolatie onder de belangrijkste uitdagingen voor scheepsbord DC-verdelingssystemen.

Vanwege de eigenschappen van stroomsemiconductorapparaten kunnen vaste-staats DC-schakelaars (SS DCCBs) uiterst korte reactietijden en snelle stroomonderbreking bieden—tot wel 1.000 keer sneller dan elektromechanische schakelaars. ABB heeft een vaste-staats DC-schakelaar ontwikkeld met uiterst lage geleidingsverliezen, hoge stroomdichtheid en ultra-snelle reactietijd, die in staat is om aan de eisen van de bescherming van maritieme DC-stroomverdelingssystemen te voldoen.

Deze oplossing is gebaseerd op een parallelle verbinding van Si Reverse-Blocking IGCTs (RB-IGCTs), een aangepast semiconductorschip geoptimaliseerd voor lage verliezen, ontwikkeld door Corporate Research in Lenzburg en ABB Semiconductors, samen met geoptimaliseerde metaaloxides varistoren (MOVs). De RB-IGCT is 1.000 keer sneller dan elke elektromechanische contact en geoptimaliseerd voor lage geleidingsverliezen. De geoptimaliseerde MOVs kunnen hoge systeeminductieve energie afvoeren en snelle stroomonderbreking en isolatie mogelijk maken.

Hoogstroom vaste-staats DC-schakelaars brengen revolutionaire systeembescherming naar veilige, boogvrije en efficiënte DC-systemen. Het ontwikkelde platform richt zich op systeenspanningen tot 1.000 Vdc, met genoemde stromen variërend van 1.000 A tot 5.000 A. De technologie bereikt een efficiëntie van maximaal 99,8%, vergeleken met 99,5% voor Si IGBT-gebaseerde oplossingen. De vaste-staats schakelaars kunnen watergekoeld worden voor maximale stroomdichtheid of gebruikmaken van geavanceerde tweefasekoeling, wat luchtverkoeling vereenvoudigt terwijl de prestaties dicht bij vloeistofkoeling blijven, waardoor lagere installatie- en onderhoudskosten en een langere levensduur van de activa worden gegarandeerd.

Het verlies aan vermogen is 70% lager dan dat van vergelijkbare oplossingen. Binnen tien jaar kan het tot $200.000 besparen op veerboten en tot $1 miljoen op cruiseschepen. De nieuwe schakelaar kan ook in veel andere toepassingen worden gebruikt, zoals netwerkverbonden batterijenergieopslagsystemen, datacenters en elektrisch voertuigladinginfrastructuur. In feite heeft ABB projectfinanciering gewonnen van het Amerikaanse Ministerie van Energie om DC-schakelaars te ontwikkelen voor elektrische voertuigladingstoepassingen. Vaste-staats schakelaars zullen stroomverdelingssystemen betrouwbaarder en efficiënter maken, onderhoudskosten verlagen en tegelijkertijd aan de duurzaamheidsvereisten van het volgende generatiekrachtgrid voldoen.