KR20120000209U

KR20120000209U - 고전압배전반이 분리 설치된 ｌｎｇｆｐｓｏ 선박

Info

Publication number: KR20120000209U
Application number: KR2020100006954U
Authority: KR
Inventors: 심성락; 이은진; 임윤빈; 김형만; 서인석
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2012-01-05

Abstract

본 발명에 따르면, LNG FPSO 선박에 고전압배전반을 선수미에 각각 분리 설치하여, LNG FPSO 선박에 사용되는 전력용 케이블의 사용을 절감할 수 있다.
이로써, 선체 내의 여유공간을 확보하여 각종 장비들을 설치할 수 있는 공간이 확보되어, 장비 배치의 최적화를 달성할 수 있고, 전력용 케이블의 과다 사용을 막아 LNG FPSO의 제작단가도 낮출 수 있다.

Description

고전압배전반이 분리 설치된 ＬＮＧＦＰＳＯ 선박{Separated high voltage switchboard in LNG FPSO ship}

본 발명은 LNG FPSO에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LNG FPSO에 사용되는 고전압 배전반을 선수미 쪽에 각각 설치한 LNG FPSO에 관한 것이다.

LNG(Liquefied naural gas) FPSO(Floating, production, storage and offloading) 선박은 전력을 공급함으로써 동작하는 전기 설비들이 많이 탑재되고 있다.

LNG FPSO 선박에 탑재되는 전력 설비들의 예를 들면, 등화 기기, 통신 기기, 위치 측정 장치 외에 상부구조(topside) 쿨링 펌프, LNG 카고(cargo) 펌프, 드러스트(thruster) 등이 있고, 또한, 선박의 거주 구역에는 조리 기구, 조명 기구, 공기조절 장치 등의 전기 기구도 탑재된다. 더욱이, 선박의 용도에 따라 덱 크레인(deck crane), 전동 해치 등이 탑재될 경우도 있다.

따라서, LNG FPSO 선박에는 각종 전력 설비들에게 공급할 전력을 생산하는 발전기가 탑재되며, 일반적으로 복수개의 발전기들이 탑재되어 안정적인 전력이 공급된다.

발전기들로부터의 생산된 전력은 각각의 발전기에 상응하게 설치된 차단기(breaker)와 모든 발전기에 공통된 주모선(main bus)을 경유하여 각종 부하(설비)에 공급된다.

주모선은 통상적으로 단로기에 의해 분할 가능하고, 평상시에는 단로기를 접속상태로 하여 선내에 급전하며, 급전회로 중 어느 부분이 고장이 발생한 경우에는 이러한 단로기를 오픈하여 양호한 회로에만 급전을 계속한다.

주모선에 연결되어 급전되는 LNG FPSO 선박 내의 여러 부하(설비)들 중에는 고전압(일반적으로 1kv 이상)이 요구되는 설비들도 있고, 저전압(일반적으로 1kv 이하)이 요구되는 설비들도 상당수 존재한다.

따라서, 주발전기(main generator)에서 생산된 고전압의 전력은 고전압 배전반(high voltage switchboard)을 거쳐 각종 고전압설비로 공급되고, 또 고전압의 전력은 변압기(transformer)을 거쳐 저전압 설비에 적합한 저전압으로 변경된 후 저전압 배전반(low voltage switchboard)에서 저전압 설비로 저전압의 전력이 공급된다.

배전반에는 각 발전기에 대해 과부하전류(overcurrent), 역전류(reverse power) 및 부족전압(under voltage)에 대한 보호기기와 주회로 차단을 위한 차단기(breaker) 및 주변기기, 변압기(transformer) 등이 내장되거나, 분리하여 설치되어 각각의 설비들에게 필요한 전력을 공급한다.

이 때, 전력을 각종 설비에 공급하기 위해서는 각종 설비에 필요한 전력에 맞는 케이블을 사용하여 전력을 공급하여 하며, 이러한 전력공급용 케이블은 LNG FPSO 선박의 규모가 상당하므로 상당한 규모의 케이블이 소요된다.

이러한 설비들과 케이블들의 설치는 LNG FPSO 선박의 제조비용을 증가시키고, 선체 내부 공간의 소모를 발생시킨다.

따라서, LNG FPSO 선박의 제조비용을 낮추고, 선체(hull) 내의 여유공간을 확보하기 위한 방안에 대해 연구가 필요하다.

LNG FPSO 선박의 제조비용단가를 낮추고, 선체(hull) 내의 여유공간 확보를 위해 발명된 것으로서, 기존 선박의 전력공급용 케이블을 절감할 수 있는 LNG FPSO 선박을 제공하고자 함에 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 선체에 탑재된 설비들에게 전력을 공급하기 위한 고전압 배전반이 설치된 LNG FPSO 선박에 있어서,상기 선박의 선수 또는 선미부에 설치되어 상기 선박에 필요한 전력을 생산하는 발전기;상기 발전기로부터 공통된 주모선(main bus)을 경유하도록 설치되는 제 1 고전압 배전반과 제 2 고전압 배전반;상기 발전기가 설치된 선수 또는 선미부에 설치되는 상기 제 1 고전압 배전반;상기 발전기가 설치되지 않은 선미 또는 선수부에 설치되는 상기 제 2 고전압 배전반;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 고전압 배전반은 상기 발전기가 설치된 선체부분의 고전압 설비 및 제 1 변압기에 고전압의 전력을 공급하고;상기 제 1 변압기로부터 저전압의 전력을 공급받는 제 1 저전압 배전반;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 저전압 배전반은 상기 발전기가 설치된 선체부분의 저전압 설비에 저전압의 전력을 공급하는 것;을 특징으로 한다.

상기 제 2 고전압 배전반은 상기 발전기가 설치되지 않은 선체부분의 고전압 설비 및 제 2 변압기에 고전압의 전력을 공급하고;상기 제 2 변압기로부터 저전압의 전력을 공급받는 제 2 저전압 배전반;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 2 저전압 배전반은 상기 발전기가 설치되지 않은 선체부분의 저전압 설비에 저전압의 전력을 공급하는 것;을 특징으로 한다.

상기 제 1 고전압 배전반과 상기 제 2 고전압 배전반은 다수개가 설치되는 것;상기 제 1 저전압 배전반과 상기 제 2 저전압 배전반은 다수개가 설치되는 것;을 특징으로 한다.

본 고안에 따르면, LNG FPSO 선박에 고전압배전반을 선수미에 각각 분리 설치하여, LNG FPSO 선박에 사용되는 전력용 케이블의 사용을 절감할 수 있다.

이로써, 선체 내의 여유공간을 확보하여 각종 장비들을 설치할 수 있는 공간이 확보되어, 장비 배치의 최적화를 달성할 수 있고, 전력용 케이블의 과다 사용을 막아 LNG FPSO의 제작단가도 낮출 수 있다.

도1 은 본 발명에 따른 고전압배전반이 분리 설치된 LNG FPSO 선박의 개략도.
도2 는 본 발명에 따른 고전압배전반이 분리 설치된 LNG FPSO 선박의 회로의 개략도.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명한다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

본 발명을 적용한 일실시예인 당해 LNG FPSO 선박은 일반 선박과 달리 거주구(deck house)가 위치하고 있는 선체 부분의 반대편에 추진장치가 설치되어 있으므로, 이하 추진장치가 설치된 부분을 후방(AFT, after)이라 하고, 추진장치가 설치된 부분의 반대편인 거주구(deck house)가 위치하고 있는 선체 부분을 전방(FWD, forward)라 칭한다.

도1 은 본 발명에 따른 고전압배전반이 분리 설치된 LNG FPSO 선박의 개략도이고, 도2 는 본 발명에 따른 고전압배전반이 분리 설치된 LNG FPSO 선박의 회로의 개략도이다.

일반적으로 LNG FPSO 선박의 선체에 설치되는 고전압 설비로는 전방 드러스트 모터(FWD thruster motor), LNG 카고 펌프, 상부구조 청수 쿨링 펌프(topside fresh water cooling pump), 후방 드러스트 모터, 압축기(compressor), LPG 용 공기 히터(air heater for lpg) 등이 있으며, 저전압 설비로는 저전압 모터, UPS(Uninterruptible Power Supply), 공기조화설비, 덱 크레인(deck crane), 조명기구(lighting), 각종 펌프 등이 있다.

상기 설비들은 선수 또는 선미에 배치되어, 발전기 인근에 설치되어 발전기로부터 전력을 공급받는 고전압 배전반으로부터 전력을 공급받는다.

따라서, 일반적인 LNG FPSO 선박은 발전기가 설치된 위치의 고전압 배전반으로부터 반대편 선체에 설치된 설비들에까지 케이블을 연결하여 전력을 공급하고 있다.

그러나,상기 반대편 선체에 설치된 고전압설비 및 저전압설비로 직접 상기 고전압 배전반에서 고전압 및 저전압을 공급하는 경우 저전압 공급용 케이블에는 고전압 공급용 케이블에 비해 상대적으로 더 많은 전력 손실이 발생하게 된다.

이는 케이블을 따라 전력이 각종 설비로 공급될 때 케이블에는 저항이 발생하게 되며, 발생된 저항은 열로 바뀌어 전력을 손실시키기 때문이다.

손실되는 전력은 전류의 제곱에 비례하며(Q = I^2*R*t, Q:손실전력(전기에너지), I:전류, R:저항, t:시간), 전류는 전압크기에 반비례하므로(P = V*I, P공급전력, V:공급전압, I:공급전류), 상기의 전력손실을 줄이기 위해서는 각종 설비로 공급되는 전류의 양을 줄이거나, 공급되는 전압을 높여야 한다(송전 전압을 n배 높이면 손실전력은 1/n^2로 줄어든다)

일반적으로 LNG FPSO 선박은 선체의 한 부분에 발전기가 설치되고(선수부 또는 선미부에 설치될 수 있으나, 설명을 위해 선수부에 설치한 것으로 하여 기재한다), 상기 발전기가 설치된 선수부에 고전압 배전반이 설치되어 선수부에 있는 고전압 설비에는 고전압의 전력을 공급하고, 저전압 설비에는 변압기에 의해 강압된 저전압의 전력을 공급한다.

또한, 상기의 발전기가 설치되지 않은 선미부에도 고전압 설비 및 저전압 설비가 있으므로, 상기의 고전압 배전반으로부터 선미부에 있는 고전압 설비까지 고전압용 케이블을 통해 고전압의 전력이 공급되고, 저전압 설비까지는 변압기에 의해 강압된 저전압의 전력이 저전압용 케이블에 의해 공급된다.

따라서, 기존의 LNG FPSO는 선수부에서 선미부까지 고전압용 케이블 및 저전압용 케이블이 설치되어 고전압 설비 및 저전압 설비로 전력을 공급하므로, 케이블의 낭비 및 저전압 송전에 따른 전력손실 등의 문제가 있다.

본 발명은 기존에 발전기가 설치되어 있는 선수 또는 선미의 한부분에만 설치되던 고전압 배전반을 발전기가 설치된 선체의 반대편(본 발명의 실시예에서는 후방 선체(AFT hull))에도 고전압 배전반을 설치하여 고전압을 저전압으로 강압한 후 후방 선체(AFT hull)에 있는 저전압 설비로 저전압의 전력을 한다.

그 결과, 전방 선체(FWD hull)의 고전압 배전반에서 저전압으로 강압시킨 전력이 후방 선체(AFT full)의 저전압 설비로 공급할 때 발생되는 저전압 송전에 따른 전력손실이 감소될 뿐 아니라 저전압용 케이블이 설치되는 것도 방지하여 케이블의 사용도 절감할 수 있다.

본 발명의 일실시예인 도 1은 발전기(300), 제1 고전압 배전반(400), 제1 저전압 배전반(410), 제1 변압기(401), 제2 고전압 배전반(500), 제2 저전압 배전반(510), 제2 변압기(501)로 구성된 고전압 배전반이 분리 설치된 LNG FPSO 선박이다.

상기 발전기(300)는 상기 선박의 선수 또는 선미부에 설치되어 상기 선박에 필요한 전력을 생산한다.

상기 발전기는 도 1에서 전방 선체(100, FWD hull)에 설치되며, 일반적으로 복수개의 발전기가 LNG FPSO 선박에 탑재되고, 발전기에서 생산된 전력은 모든 발전기에 공통된 주모선(310)을 경유하여 고전압 배전반을 지나 각종 부하에 공급된다.

도 1의 일실시예에서는 상기 제1 고전압 배전반(400)과 상기 제2 고전압 배전반(500)이 상기 발전기(300)로부터의 전력을 각종 설비들에게 공급하며, 또 제1 변압기(401)와 제2 변압기(402)를 거쳐 제1 저전압 배전반(410)과 제2 저전압 배전반(510)으로 공급한다.

상기 제1 고전압 배전반은 상기 발전기가 설치된 선수 또는 선미부에 설치되며, 도 1에서는 전방 선체(100, FWD hull)에 설치되어 있다.

상기 제1 고전압 배전반은 상기 발전기가 설치된 전방 선체(100) 부분의 고전압 설비 및 제1 변압기(401)에 고전압의 전력(예를 들어, 11kv)을 공급한다.

상기 전방 선체(100) 부분에 설치되는 고전압 설비에는 LNG 카고 펌프, 전방 드러스트 모터(FWD thruster motor), 상부구조 청수 쿨링 펌프(topside fresh water cooling pump) 등이 있으며, 상기 제1 고전압 배전반으로부터 고전압(예를 들어, 11kv)을 받아서 구동된다.

상기 제1 변압기(401)는 상기 제1 고전압 배전반(400)으로부터 고전압의 전력을 받아 제1 저전압 배전반(410)에 저전압의 전력을 공급한다.

상기 제1 저전압 배전반(410)은 상기 제1 변압기(401)로부터 저전압의 전력을 공급받아 상기 발전기(300)가 설치된 선체부분(도 1에서는 전방 선체(100))의 저전압 설비에 저전압의 전력(예를 들어, 690v)을 공급한다.

상기 전방 선체(100) 부분에 설치되는 저전압 설비에는 저전압용 MCC(motor control center), UPS, 덱 크레인(deck crane), 조명설비, 엘리베이터 등이 있으며, 상기 제1 저전압 배전반(410)으로부터 저전압(예를 들어, 690v)을 받아서 구동된다.

또한, 추가로 별도의 변압기 및 저전압 배전반을 설치하여 상기 제1 저전압 배전반(410)으로부터의 저전압 전력(예를 들어, 690v)을 별도의 변압기를 거쳐 저전압(예를 들어, 440v, 230v)으로 만들어 저전압용 설비로 보내든지, 별도의 저전압 배전반으로 보내 저전압용 설비로 공급할 수 있다.

상기 제2 고전압 배전반(500)은 상기 발전기가 설치되지 않은 선미 또는 선수부에 설치되며, 도 1에서는 후방 선체(200, AFT hull)에 설치되어 있다.

상기 제2 고전압 배전반(500)은 상기 발전기가 설치되지 않은 후방 선체(200, AFT hull) 부분의 고전압 설비 및 제2 변압기(501)에 고전압의 전력(예를 들어, 11kv)을 공급한다.

상기 후방 선체(200, AFT hull) 부분에 설치되는 고전압 설비에는 LPG용 공기 히터(air heater for LPG), 질소공급 공기 압축기(nitrogen feed air compressor), 후방 드러스트 모터(AFT thruster motor) 등이 있으며, 상기 제2 고전압 배전반(500)으로부터 고전압(예를 들어, 11kv)을 받아서 구동된다.

상기 제2 변압기(501)는 상기 제2 고전압 배전반(500)으로부터 고전압의 전력을 받아 제2 저전압 배전반(510)에 저전압의 전력을 공급한다.

상기 제2 저전압 배전반(510)은 상기 제2 변압기(501)로부터 저전압의 전력을 공급받아 상기 발전기가 설치되지 않은 후방 선체(200) 부분의 저전압 설비에 저전압의 전력(예를 들어, 690v)을 공급한다.

상기 후방 선체(200) 부분에 설치되는 저전압 설비에는 저전압용 MCC(motor control center)이 있으며, 상기 제1 저전압 배전반(510)으로부터 저전압(예를 들어, 690v)을 받아서 구동된다.

또한, 추가로 별도의 변압기 및 저전압 배전반을 설치하여 상기 제2 저전압 배전반으로부터의 저전압 전력(예를 들어, 690v)을 별도의 변압기를 거쳐 저전압(예를 들어, 440v, 230v)으로 만들어 저전압용 설비로 보내든지, 별도의 저전압 배전반으로 보내 저전압용 설비로 공급할 수 있다.

상기 제 1 고전압 배전반 및 상기 제 2 고전압 배전반은 다수개가 설치될 수 있고, 상기 제 1 저전압 배전반 및 상기 제 2 저전압 배전반도 다수개가 설치될 수도 있다.

상기와 같이 고전압배전반을 분리 설치한 LNG FPSO 선박을 제작하는 경우 기존의 LNG FPSO와 달리 케이블의 낭비가 없어 LNG FPSO 선박의 제조단가를 낮출 수 있고, 또 저전압 송전에 따른 전력손실이 적어 LNG FPSO의 운전비용을 절감할 수 있는 LNG FPSO 선박을 얻을 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

100 : 전방 선체(FWD hull) 200 : 후방 선체(AFT hull)
300 : 발전기 310 : 주모선
320 : 모선 400 : 제1 고전압 배전반
401 : 제1 변압기 410 : 제1 저전압 배전반
500 : 제1 고전압 배전반 501 : 제2 변압기
510 : 제2 저전압 배전반

Claims

선체에 탑재된 설비들에게 전력을 공급하기 위한 고전압 배전반이 설치된 LNG FPSO 선박에 있어서,
상기 선박의 선수 또는 선미부에 설치되어 상기 선박에 필요한 전력을 생산하는 발전기;
상기 발전기로부터 공통된 주모선(main bus)을 경유하도록 설치되는 제 1 고전압 배전반과 제 2 고전압 배전반;
상기 발전기가 설치된 선수 또는 선미부에 설치되는 상기 제 1 고전압 배전반;
상기 발전기가 설치되지 않은 선미 또는 선수부에 설치되는 상기 제 2 고전압 배전반;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 배전반이 분리 설치된 LNG FPSO 선박.
청구항 1에 있어서,
상기 제 1 고전압 배전반은 상기 발전기가 설치된 선체부분의 고전압 설비 및 제 1 변압기에 고전압의 전력을 공급하고;
상기 제 1 변압기로부터 저전압의 전력을 공급받는 제 1 저전압 배전반;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 배전반이 분리 설치된 LNG FPSO 선박.
청구항 2에 있어서,
상기 제 1 저전압 배전반은 상기 발전기가 설치된 선체부분의 저전압 설비에 저전압의 전력을 공급하는 것;
을 특징으로 하는 고전압 배전반이 분리 설치된 LNG FPSO 선박.
청구항 1에 있어서,
상기 제 2 고전압 배전반은 상기 발전기가 설치되지 않은 선체부분의 고전압 설비 및 제 2 변압기에 고전압의 전력을 공급하고;
상기 제 2 변압기로부터 저전압의 전력을 공급받는 제 2 저전압 배전반;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 배전반이 분리 설치된 LNG FPSO 선박.
청구항 4에 있어서,
상기 제 2 저전압 배전반은 상기 발전기가 설치되지 않은 선체부분의 저전압 설비에 저전압의 전력을 공급하는 것;
을 특징으로 하는 고전압 배전반이 분리 설치된 LNG FPSO 선박.
청구항 1에 있어서,
상기 제 1 고전압 배전반과 상기 제 2 고전압 배전반은 다수개가 설치되는 것;
상기 제 1 저전압 배전반과 상기 제 2 저전압 배전반은 다수개가 설치되는 것;
을 특징으로 하는 고전압 배전반이 분리 설치된 LNG FPSO 선박.