KR20210042502A - 선박 전력 공급 시스템 - Google Patents

선박 전력 공급 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 선박 전력 공급 시스템은 발전기(100), 발전기(100)와 전기적으로 연결되는 부하부(200), 발전기(100)와 부하부(200) 사이를 전기적으로 연결하는 버스 라인(51), 및 발전기(100)와 부하부(200) 사이에 위치하며, 발전기(100) 및 부하부(200)와 전기적으로 연결되는 보호 회로(300)를 포함한다.

Description

선박 전력 공급 시스템{ELECTRIC POWER SUPPLY SYSTEM FOR VESSEL}
본 발명은 전력 공급 시스템에 관한 것으로, 특히 비정상 전류 흐름으로부터 계통을 보호할 수 있는 선박 전력 공급 시스템에 관한 것이다.
스테이션 유지, 또는 주로 통상적 운항하는 선박은 프로펠러 및 쓰러스터에 디젤 발전기 또는 가스 터빈을 통해서 발전된 전력을 공급하고 있으며, 최근 선박에 에너지 절약을 위하여 축발전기의 적용이 증가하는 추세이다.
그러나 이러한 발전기를 통한 전력 공급은 선박 운항 상황에 따른 급격한 부하의 변동에 신속하게 대처하는 것이 용이하지 않아, 최근에는 급격한 부하의 변동에 대응하기 위해서 교류배전방식에서 직류배전방식으로 변화하고 있다.
한편, 선박 내부 직류 배전 및 모선 등의 사고시, 선박 내의 부하부에 포함되는 모터 및 전력 변환기에서 발생하는 기여 전류 등이 육상 전력 계통 및 선박 내부 계통으로 흘러 부하로 유입되어 전력 계통이 손상될 수 있다.
따라서, 본 발명은 고장 상태에서의 비정상 전류의 흐름을 차단하여, 전력 계통을 보호할 수 있는 선박 전력 공급 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박 전력 공급 시스템은 발전기(100), 발전기(100)와 전기적으로 연결되는 부하부(200), 발전기(100)와 부하부(200) 사이를 전기적으로 연결하는 버스 라인(51), 및 발전기(100)와 부하부(200) 사이에 위치하며, 발전기(100) 및 부하부(200)와 전기적으로 연결되는 보호 회로(300)를 포함한다.
상기 보호 회로(300)는 발전기(100)와 부하부(200) 사이의 전류 흐름을 차단하는 퓨즈형 차단기일 수 있다.
상기 발전기(100)는 제1 발전기(101) 및 제2 발전기(102)를 포함하고, 제1 발전기(101)는 디젤 발전기이고, 제2 발전기(102)는 축발전기일 수 있다.
상기 부하부(200)는 버스 라인(51)으로부터 분리되는 복수의 가지 버스 라인(52)에 각각 연결되는 부하(70, 71)를 포함할 수 있다.
상기 부하(71)는 에너지 저장 장치(70)를 포함할 수 있다.
상기 부하(71)는 아지무스 쓰러스터 또는 바우 쓰러스터를 포함할 수 있다.
상기 버스 라인(51)으로부터 분기되는 가지 버스 라인(53)을 통해서 육상의 전력원과 연결되는 육상 전력 계통(201)을 더 포함할 수 있다.
상기 육상 전력 계통(201)은 전력 변환기(73) 또는 변압기(74)를 포함할 수 있다.
상기 버스 라인(51)과 육상 전력 계통(201) 사이에 위치하는 육상 보호 회로(301)를 더 포함할 수 있다.
상기 육상 보호 회로(301)는 부하부(200)에서 발생하는 기여 전류가 육상 전력 계통(201)로 전달되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 선박 전력 공급 시스템은 발전기(100), 발전기(100)와 전기적으로 연결되는 육상 전력 계통(201), 발전기(100)와 육상 전력 계통(201) 사이를 전기적으로 연결하는 버스 라인(51), 발전기(100)와 육상 전력 계통(201) 사이에 전기적으로 연결되는 육상 보호 회로(301)를 포함한다.
상기 육상 보호 회로(301)는 퓨즈형 차단기일 수 있고, 발전기(100)는 디젤 발전기 또는 축발전기일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 전력 시스템을 이용하면, 고장 상황시 보호 회로에 의해서 비정상 전류의 흐름을 차단할 수 있다.
따라서, 비정상 전류가 육상 전력 계통 또는 선박 전력 계통으로 흘러 이와 연결되는 부하를 손상시키는 것으로부터 보호할 수 있는 선박 전력 공급 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 전력 공급 시스템의 개략적인 회로도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박 전력 공급 시스템의 개략적인 회로도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선박 전력 공급 시스템의 개략적인 회로도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 전력 공급 시스템의 개략적인 회로도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예 따른 선박의 전력 시스템은 발전기(10), 발전기(100)로부터 생산된 전력을 공급받는 부하부(200), 발전기(100)와 부하부(200) 사이를 전기적으로 연결하는 버스 라인(51), 및 발전기(100)와 부하부(200) 사이에 위치하며 이들 사이를 전기적으로 연결하는 보호 회로(300)를 포함한다.
보호 회로(300)는 고장 발생시, 발전기(100)와 부하부(200) 사이의 전류 흐름을 차단하여, 발전기(100) 또는 부하부(200)로 비정상 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
이상 설명한 선박 공급 시스템은 하나의 배전반에 대한 설명으로, 이를 단위 배전반으로 하여 복수로 연결될 수 있으며 이에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박 전력 공급 시스템의 개략적인 회로도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전력 시스템은 복수의 배전반(41, 42, 43)을 포함할 수 있다. 도 1에서는 제1 배전반(41), 제2 배전반(42) 및 제3 배전반(43)과 같이 3개의 배전반을 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니며 배전반(41, 42, 43)은 부하에 따라서 다양한 개수로 구성될 수 있다.
각각의 배전반(41, 42, 43)은 발전기(100), 발전기(100)로부터 생산된 전력을 공급받는 부하부(200), 발전기(100)와 부하부(200) 사이에 위치하는 보호 회로(300)를 포함하고, 이들은 버스 라인(51)을 통해서 전기적으로 연결될 수 있다.
버스 라인(51)에는 전류의 흐름을 on/off 하는 스위칭 장치(60)가 연결될 수 있으며, 스위칭 장치(60)는 퓨즈드 스위치(fused switch)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
발전기(100)는 복수의 제1 발전기(101)와 복수의 제2 발전기(102)를 포함할 수 있으며, 제1 발전기(101)는 디젤 발전기(diesel generator)이고, 제2 발전기(102)는 축발전기(shaft generator) 일 수 있다. 하나의 배전반에 하나의 제1 발전기(101)와 하나의 제2 발전기(102)가 함께 포함될 수 있다.
발전기(100)에서 생산된 전력은 선박의 추진에 사용될 수 있고, 에너지 저장 장치(70)에 저장될 수 있고, 선박의 운용에 필요한 보조 전력으로 사용될 수 있다.
제2 발전기(102)인 축발전기는 선박에 구비된 회전축에 연결되어 회전축의 회전력을 전기에너지로 변환시키는 것으로, 발전기의 역할과 모터의 역할을 겸할 수 있다. 발전기로써 생산한 전력은 에너지 저장 장치(70)를 충전하거나, 부하에 전력을 공급하는데 사용될 수 있으며, 모터로써 프로펠러를 구동시킬 수 있다.
축발전기는 디젤 발전기에 비해서, 소음이 작고, 연료비, 유지 보수, 설치공간이 작아 설치 비용을 줄일 수 있다.
발전기(100)로부터 생산된 전력은 전력 변환기(73)를 통해서 교류에서 직류로 변환된 후, 버스 라인(51)을 통해서 부하부(200)로 전달될 수 있다.
부하부(200)는 버스 라인(51)으로부터 분기되는 가지 버스 라인(52)에 연결되는 복수의 부하(70, 71)를 포함하며, 복수의 부하는 병렬 연결될 수 있다. 부하는 전력을 소모하는 장치로, 전력을 저장하는 에너지 저장 장치(70)를 포함한다. 이때, 각각의 가지 버스 라인(52)에는 스위칭 장치(61)가 연결될 수 있다.
제1 배전반(41)을 구성하는 부하(70, 71)들은 에너지 저장 장치, 아지무쓰 쓰러스트(azimuth thruster), 모터 등을 포함할 수 있으며, 각각의 부하에 적합한 전력을 공급하기 위한 전력 변환기(73)가 연결될 수 있다.
전력 변환기(73)는 교류를 직류로, 또는 직류를 교류로 변환할 수 있으며, 연결된 부하에 따라서 선택될 수 있다.
버스 라인(51)과 에너지 저장 장치(70) 사이에는 직류를 교류로 변환하는 전력 변환기(73)가 연결되고, 버스 라인(51)과 아지무스 쓰러스트 사이에는 직류를 직류로 변환하는 전력 변환기(73)가 연결될 수 있다.
또한, 부하(71)에는 발전기(100)에서 생산되는 고압 전력을 저압 전력으로 변환시키거나, 저압 전력을 고압 전력으로 변환시켜 부하에 필요로 하는 전력으로 변환시키는 변압기(74)가 더 연결될 수 있다.
에너지 저장 장치(70)는 발전기(100)로부터 전기에너지를 공급받아 충전되고, 부하부(200)의 전력 수급 상황에 따라 충전된 전기에너지를 방전하여 부하에 전기에너지를 공급할 수 있다.
발전기(100)를 통해서 생산된 전력이 부하(71)들에 직접 공급될 수 있으나, 발전기(100)를 통한 전력은 상황에 따라서 변동되어 일정하게 공급되지 않을 수 있다. 본 발명에서는 에너지 저장 장치(70)를 연결하여 발전기(100)로부터 생산된 전력을 충전한 후, 에너지 저장 장치(70)를 통해서 부하에 일정한 전력을 공급할 수 있다.
제2 배전반(42)을 구성하는 부하(70, 71)들은 에너지 저장 장치, 바우 쓰러스트(bow thruster), 모터 등을 포함할 수 있으며, 각각의 부하에 적합한 전력을 공급하기 위한 전력 변환기(73)가 연결될 수 있다.
제3 배전반(43)은 제1 배전반(41)과 제2 배전반(42) 사이에 위치하여 모터 등의 부하(71)를 포함할 수 있다.
한편, 보호 회로(300)는 버스 라인(51)에 연결될 수 있으며, 제1 발전기(101)와 부하부(200) 사이에 위치할 수 있다.
보호 회로(300)는 전류의 흐름을 원활하게 하고 사고 발생 시 전류 흐름을 즉시 차단하여 전력 계통의 안정도 및 신뢰도를 향상시키기 위한 것으로, 퓨즈 형 차단기일 수 있다.
부하부(200)에서 사고 등으로 비정상전류의 흐름이 발생할 경우, 보호 회로(300)를 토애서 전류 흐름을 차단하여 모터 및 전력 변환기에서 발생하는 기여 전류 등이 버스 라인(51)을 통해서 흐르는 것을 차단하여 전력 계통을 보호 한다.
또한, 발전기(100)의 이상 운전 또는 고장 등으로 인해서 비정상 전류가 흐를 경우, 보호 회로(300)는 비정상 전류가 버스 라인(51)을 통해서 흐르는 것을 차단하여, 비정상 전류가 부하부(200)로 전달되는 것을 차단할 수 있다. 이때, 보호 회로(300)에 의해서 전류 흐름이 차단되더라도, 에너지 저장 장치(70)를 통해서 부하(71)에 전력을 안정적으로 공급할 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력 공급 시스템의 개략적인 회로도이다.
도 3의 전력 공급 시스템은 대부분 도 1의 전력 공급 시스템과 동일하므로, 다른 부분에 대해서만 구체적으로 설명한다.
도 3에 도시한 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 공급 시스템은 발전기(100), 부하부(200) 및 보호 회로(300)를 포함하고, 이들 사이를 전기적으로 연결하는 버스 라인(51)을 포함한다. 부하부(200)는 가지 버스 라인(52)을 통해 버스 라인(51)에 병렬로 연결되는 복수의 부하(70, 71)를 포함한다.
도 3에 도시한 전력 공급 시스템은 선상에 위치하는 전력 공급 시스템이 육상 전력 계통(201)과 연결되어 육상으로부터 전력을 공급받을 수 있다. 육상 전력 계통(201)은 버스 라인(51)으로부터 분기되는 가지 버스 라인(53)과 연결될 수 있다. 이때, 육상 전력 계통(201)과 선상의 발전기(100) 사이의 버스 라인(51)에는 육상 보호 회로(301)가 연결될 수 있으며, 육상 보호 회로(301)는 기 설명한 보호 회로(300)와 동일하다.
육상 전력 계통(201)은 전력원으로부터 생성된 전력을 변압기(74) 및 전력 변환기(73)를 통해서 변환된 전력을 선상의 부하부(200)에 공급하거나, 변압기(74)를 통해 변환된 전력을 선상의 부하부(200)로 공급할 수 있다.
본 발명에서와 같이 육상 보호 회로(301)를 연결하면, 선박 내부 직류 배전 및 모선 등의 사고시, 선박 내의 부하부(200)에 포함되는 모터 및 전력 변환기에서 발생하는 기여 전류 등이 육상 전력 계통 및 선박 내부 계통으로 흘러 부하로 유입되는 것을 차단하여 부하를 보호할 수 있다.
이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
41: 제1 배전반 42: 제2 배전반
43: 제3 배전반 51: 버스 라인
52, 53: 가지 버스 라인 60, 61: 스위칭 장치
70: 에너지 저장 장치 71: 부하
73: 전력 변환기 74: 변압기
100: 발전기 101: 제1 발전기
102: 제2 발전기 200: 부하부
201: 육상 전력 계통
300: 보호 회로

Claims (13)

  1. 발전기(100);
    상기 발전기(100)와 전기적으로 연결되는 부하부(200);
    상기 발전기(100)와 상기 부하부(200) 사이를 전기적으로 연결하는 버스 라인(51); 및
    상기 발전기(100)와 상기 부하부(200) 사이에 위치하며, 상기 발전기(100) 및 상기 부하부(200)와 전기적으로 연결되는 보호 회로(300)
    를 포함하는, 선박 전력 공급 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 회로(300)는 상기 발전기(100)와 상기 부하부(200) 사이의 전류 흐름을 차단하는 퓨즈형 차단기인, 선박 전력 공급 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 발전기(100)는 제1 발전기(101) 및 제2 발전기(102)
    를 포함하고,
    상기 제1 발전기(101)는 디젤 발전기이고,
    상기 제2 발전기(102)는 축발전기인, 선박 전력 공급 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 부하부(200)는 상기 버스 라인(51)으로부터 분리되는 복수의 가지 버스 라인(52)에 각각 연결되는 부하(70, 71)를 포함하는, 선박 전력 공급 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 부하(70)은 에너지 저장 장치(70)를 포함하는, 선박 전력 공급 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 부하(71)는 아지무스 쓰러스터 또는 바우 쓰러스터를 포함하는, 선박 전력 공급 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 버스 라인(51)으로부터 분기되는 가지 버스 라인(53)을 통해서 육상의 전력원과 연결되는 육상 전력 계통(201)을 더 포함하는, 선박 전력 공급 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 육상 전력 계통(201)은 전력 변환기(73) 또는 변압기(74)를 포함하는, 선박 전력 공급 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 버스 라인(51)과 상기 육상 전력 계통(201) 사이에 위치하는 육상 보호 회로(301)를 더 포함하는, 선박 전력 공급 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 육상 보호 회로(301)는 상기 부하부(200)에서 발생하는 기여 전류가 상기 육상 전력 계통(201)로 전달되는 것을 방지하는, 선박 전력 공급 시스템.
  11. 발전기(100);
    상기 발전기(100)와 전기적으로 연결되는 육상 전력 계통(201);
    상기 발전기(100)와 상기 육상 전력 계통(201) 사이를 전기적으로 연결하는 버스 라인(51); 및
    상기 발전기(100)와 상기 육상 전력 계통(201) 사이에 전기적으로 연결되는 육상 보호 회로(301)
    를 포함하는, 선박 전력 공급 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 육상 보호 회로(301)는 퓨즈형 차단기인, 선박 전력 공급 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 발전기(100)는 디젤 발전기 또는 축발전기인, 선박 전력 공급 시스템.
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