Zalety przekaźnika bezprzerwanego prądu stałego ABB Solid-State DC Circuit Breaker!

Pełnie elektryczne statki handlowe stają się coraz bardziej popularne, z systemami zasilania prądem stałym będącymi preferowanym wyborem do dystrybucji energii na pokładzie ze względu na ich zdolność do obsługiwania dużych przepływów mocy w ograniczonym przestrzeni przy wyższej efektywności systemu i niższych kosztach cyklu życia.

Statki handlowe wyposażone w pokładowe sieci DC udowodniły, że są w stanie działać z maksymalną efektywnością energetyczną, jednocześnie minimalizując emisje. To prowadzi do znaczących oszczędności mocy i obniżenia kosztów eksploatacji w różnych aplikacjach morskich, od statków towarowych po liniowce. Rysunek 1 ilustruje przykład systemu dystrybucji mocy DC dla statków handlowych.

Wymagania dotyczące zasilania i wydajność systemów DC zależą od niezwykle szybkiej ochrony przed awariami, aby zapewnić selektywność ochrony, wysoką przeżywalność i możliwość rekonfiguracji po zdarzeniu awaryjnym. W praktyce, ochrona przed awariami i izolacja pozostają jednymi z kluczowych wyzwań dla pokładowych systemów dystrybucji mocy DC.

Ze względu na charakterystykę półprzewodników, solid-state przerzutniki DC (SS DCCBs) mogą zapewniać niezwykle krótkie czasy reakcji i szybkie przerwanie prądu - nawet 1000 razy szybciej niż przerzutniki elektromechaniczne. ABB opracował solid-state przerzutnik DC o bardzo niskich stratach przewodzenia, wysokiej gęstości mocy i niezwykle szybkim czasie reakcji, który jest w stanie spełnić wymagające warunki ochrony systemów dystrybucji mocy DC na morzu.

To rozwiązanie opiera się na równoległym połączeniu Si Odwróconych Zaporowych IGCT (RB-IGCT), dostosowanej półprzewodnikowej urządzenia zoptymalizowanego pod kątem niskich strat, opracowanego przez Corporate Research w Lenzburgu i ABB Semiconductors, oraz zoptymalizowanych metalowo-tlenkowych varistorów (MOVs). RB-IGCT jest 1000 razy szybszy niż jakiekolwiek kontakty elektromechaniczne i zoptymalizowany pod kątem niskich strat przewodzenia. Zoptymalizowane MOV mogą rozpraszać wysoką indukcyjną energię systemową i umożliwiają szybkie przerwanie prądu i izolację.

Solid-state przerzutniki DC o wysokim prądzie przynoszą rewolucyjną ochronę systemu do bezpiecznych, wolnych od łuków i efektywnych systemów DC. Opracowana platforma skierowana jest do napięć systemowych do 1000 Vdc, z nominalnymi prądami od 1000 A do 5000 A. Technologia osiąga efektywność do 99,8% w porównaniu do 99,5% dla rozwiązań opartych na Si IGBT. Solid-state przerzutniki mogą być chłodzone wodą dla maksymalnej gęstości mocy lub korzystać z zaawansowanego chłodzenia dwufazowego, które upraszcza chłodzenie powietrzne, jednocześnie oferując wydajność zbliżoną do chłodzenia cieczą, co zapewnia niższe koszty instalacji i konserwacji oraz dłuższy czas użytkowania.

Jego straty mocy są niższe o 70% w porównaniu z podobnymi rozwiązaniami. W ciągu dziesięciu lat może oszczędzić do 200 000 dolarów na promach i do 1 miliona dolarów na liniowcach. Nowy przerzutnik może być również używany w wielu innych zastosowaniach, takich jak systemy magazynowania energii baterii podłączone do sieci, centra danych i infrastruktury ładowania pojazdów elektrycznych. W rzeczywistości, ABB zdobyło finansowanie projektu od Departamentu Energii USA na rozwój przerzutników DC dla zastosowań ładowania pojazdów elektrycznych. Solid-state przerzutniki uczynią systemy dystrybucji mocy bardziej niezawodnymi i efektywnymi, zmniejszą koszty konserwacji, a jednocześnie spełnią wymagania trwałości przyszłej generacji sieci energetycznej.