Αρχές διαμόρφωσης συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας λιμένα υπό την απαίτηση ψυχρής εκκίνησης πλοίων

Ξενοπούλου, Μαργαρίτα

Design principles for port's power system with cold ironing

Διπλωματική εργασία

Author

Ξενοπούλου, Μαργαρίτα

Date

2021-07-19

Advisor

Tsekouras, George

Μελέτη διπλωματικής εργασίας (8.082Mb)

Keywords

Ψυχρή εκκίνηση ; Συστήματα ηλεκτρικής πρόωσης ; Διαστασιολόγηση καλωδίων ; Τριφασικά βραχυκυκλώματα ; Διατάξεις διασύνδεσης πλοίου – ξηράς ; Συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας

Abstract

Στο πλαίσιο της παρούσας διπλωματικής εργασίας αναλύεται η μέθοδος τροφοδότησης ελλιμενισμένων πλοίων, μέσω των ειδικά διαμορφωμένων ηλεκτρικών εγκαταστάσεων λιμανιών. Αρχικά παρουσιάζεται η συνεισφορά των πλοίων στη μόλυνση του φυσικού περιβάλλοντος, λόγω των επιβλαβών αερίων ρύπων που εκπέμπουν και η ανάγκη που υπάρχει να περιοριστεί το φαινόμενο αυτό. Στη συνέχεια γίνεται λεπτομερής ανάλυση της δομής και των τεχνικών χαρακτηριστικών των στοιχείων της νέας τεχνολογίας που σχετίζεται με τη ψυχρή εκκίνηση πλοίων και επιπλέον παρατίθεται η πλήρης μεθοδολογία προμελέτης μιας τέτοιας εγκατάστασης. Η μελέτη αυτή περιέχει συγκεκριμένα την περιγραφή της διαστασιολόγησης των ηλεκτρικών καλωδίων, τον προσδιορισμό των διατάξεων προστασίας των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς και το πλήρες μαθηματικό υπόβαθρο που αξιοποιείται για να υλοποιηθεί η εγκατάσταση αυτή. Έτσι ως παράδειγμα η διπλωματική αυτή εφαρμόζει τη μεθοδολογία προμελέτης, αρχικά σε ένα τυπικό ντιζελοκίνητο πλοίο, ώστε να διαμορφωθεί πλήρως η διάταξη του ηλεκτρικού του δικτύου και να καταγραφούν οι ενεργειακές του απαιτήσεις. Ακολούθως η ίδια διαδικασία επαναλαμβάνεται πιο λεπτομερής για το τυπικό ευρωπαϊκό λιμάνι του Ταλίν, για το οποίο έχουν συλλεχθεί πραγματικά δεδομένα διάταξης και λειτουργίας. Με αυτόν τον τρόπο και μέσω του κώδικά που γράφτηκε στο προγραμματιστικό πακέτο Μatlab, πραγματοποιείται η εκτίμηση των βασικών παραμέτρων σχεδιασμού, όπως είναι οι απαιτήσεις ισχύος, τα χαρακτηριστικά του εξοπλισμού των υποσταθμών, τα μέγιστα επιτρεπόμενα ρεύματα των καλωδίων κλπ. Τέλος με βάση τα στοιχεία που προέκυψαν από τους υπολογισμούς και τα αντίστοιχα πρότυπα σχεδιασμού παρουσιάζεται η τεχνική περιγραφή της ηλεκτρολογικής εγκατάστασης ψυχρής εκκίνησης πλοίων, ειδικά για το υπό μελέτη λιμάνι του Ταλίν.

Abstract

This diploma thesis presents the innovative method of cold ironing in ships, through the specially designed electrical installations of ports. Initially, the contribution of ships as for the pollution of the natural environment is being analyzed, on the occasion of the need that exists to limit this phenomenon. Then a detailed analysis is made of the structure and technical characteristics of the elements of the new technology related to the cold ironing in ships. Based on that analysis, the complete pre-design methodology of such an installation is presented. In particular this study contains the description of the dimensioning of the electrical cables, the determination of the protection devices of the power systems and the complete mathematical background that is required. Thus, as an example, this diploma applies the pre-design methodology, initially on a typical diesel-powered ship, in order to fully configure the layout of its electrical network and to record its energy requirements. The same procedure is then repeated for the typical European port of Tallinn, for which actual layout and operation data have been collected. In this way with the use of the Μatlab program, the evaluation of the basic design parameters is calculated. Such parameters are the power requirements, the characteristics of the substation equipment, the maximum permissible currents of the cables, etc. Finally, based on the data obtained from the calculations and the design standards, the technical description of the electrical installation of cold ironing is presented, especially for the under study port of Tallinn.