Ưu điểm của ABB Solid-State DC Circuit Breaker!

Tàu thủy thương mại hoàn toàn điện đang trở nên phổ biến hơn, với hệ thống điện DC được ưa chuộng cho phân phối điện trên tàu do khả năng xử lý dòng điện lớn trong không gian hạn chế với hiệu suất hệ thống cao hơn và chi phí vòng đời thấp hơn.

Tàu thủy được trang bị lưới điện DC trên tàu đã chứng minh có thể hoạt động ở hiệu suất năng lượng tối đa đồng thời giảm thiểu khí thải. Điều này dẫn đến việc tiết kiệm điện đáng kể và giảm chi phí vận hành trong các ứng dụng hàng hải, từ tàu chở hàng đến tàu du lịch. Hình 1 minh họa một ví dụ về hệ thống phân phối điện DC cho tàu thủy thương mại.

Yêu cầu cung cấp điện và hiệu suất của hệ thống DC phụ thuộc vào bảo vệ lỗi cực kỳ nhanh để đảm bảo sự chọn lọc bảo vệ, khả năng sống sót cao và khả năng tái cấu hình sau khi xảy ra sự cố. Trên thực tế, bảo vệ và cách ly lỗi vẫn là những thách thức chính đối với hệ thống phân phối điện DC trên tàu.

Do đặc tính của thiết bị bán dẫn điện, cầu chì điện rắn (SS DCCBs) có thể cung cấp thời gian phản hồi cực kỳ ngắn và ngắt dòng điện nhanh chóng - lên đến 1.000 lần nhanh hơn so với cầu chì cơ điện. ABB đã phát triển một cầu chì điện rắn DC có tổn thất dẫn điện cực thấp, mật độ công suất cao và thời gian phản hồi siêu nhanh, có thể đáp ứng yêu cầu bảo vệ khắt khe của hệ thống phân phối điện DC trên tàu.

Giải pháp này dựa trên kết nối song song của Si Reverse-Blocking IGCTs (RB-IGCTs), một thiết bị bán dẫn tùy chỉnh được tối ưu hóa cho tổn thất thấp, được phát triển bởi Corporate Research tại Lenzburg và ABB Semiconductors, cùng với các varistor oxit kim loại (MOVs) được tối ưu hóa. RB-IGCT nhanh gấp 1.000 lần so với bất kỳ tiếp điểm cơ điện nào và được tối ưu hóa cho tổn thất dẫn điện thấp. Các MOVs được tối ưu hóa có thể tiêu tán năng lượng cảm ứng hệ thống cao và cho phép ngắt dòng điện và cách ly nhanh chóng.

Cầu chì điện rắn dòng lớn mang lại bảo vệ hệ thống cách mạng cho các hệ thống DC an toàn, không hồ quang và hiệu quả. Nền tảng phát triển nhắm mục tiêu điện áp hệ thống lên đến 1.000 Vdc, với dòng định mức từ 1.000 A đến 5.000 A. Công nghệ này đạt hiệu suất lên đến 99,8%, so với 99,5% cho giải pháp dựa trên Si IGBT. Các cầu chì điện rắn có thể được làm mát bằng nước để đạt mật độ công suất tối đa hoặc sử dụng công nghệ làm mát hai pha tiên tiến, giúp đơn giản hóa việc làm mát bằng không khí trong khi vẫn đạt hiệu suất gần như làm mát bằng chất lỏng, đảm bảo chi phí lắp đặt và bảo trì thấp hơn và tuổi thọ tài sản lâu hơn.

Tổn thất công suất của nó thấp hơn 70% so với các giải pháp tương tự. Trong mười năm, nó có thể tiết kiệm lên đến 200.000 USD trên tàu phà và lên đến 1 triệu USD trên tàu du lịch. Cầu chì mới cũng có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác, chẳng hạn như hệ thống lưu trữ năng lượng pin nối lưới, trung tâm dữ liệu và cơ sở hạ tầng sạc xe điện. Thực tế, ABB đã giành được tài trợ dự án từ Bộ Năng lượng Hoa Kỳ để phát triển cầu chì điện DC cho các ứng dụng sạc xe điện. Cầu chì điện rắn sẽ làm cho hệ thống phân phối điện trở nên tin cậy và hiệu quả hơn, giảm chi phí bảo trì và đồng thời đáp ứng yêu cầu độ bền của lưới điện thế hệ tiếp theo.