Συντάχθηκε 14-07-2025 08:42
Τόπος:
Σύνδεσμος τηλεδιάσκεψης
Έναρξη: 21/07/2025 10:00
Λήξη: 21/07/2025 11:00
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Βαρβάρας Ρήγα
με θέμα
Αντικεραυνική Προστασία Ηλεκτρικά Διασυνδεδεμένων Ελλιμενισμένων Πλοίων
Lightning Protection of Electrically Interconnected Berthed Ships
Εξεταστική Επιτροπή
Επίκουρος Καθηγητής Γεώργιος Πέππας (επιβλέπων)
Αναπληρωτής Καθηγητής Κωνσταντίνος Γυφτάκης
Αναπληρωτής Καθηγητής Θωμάς Τσοβίλης (Σχολή ΗΜΜΥ, ΑΠΘ)
Περίληψη
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την τεχνολογία του cold-ironing, η οποία αφορά την ηλεκτρική διασύνδεση πλοίων με το ηλεκτρικό δίκτυο της ξηράς, κατά τη διάρκεια της παραμονής τους στο λιμάνι. Η διαδικασία αυτή επιτρέπει στα πλοία να απενεργοποιήσουν τις γεννήτριές τους, μειώνοντας τις εκπομπές των εκλυόμενων από τα καύσιμα ρύπων, και οδηγώντας, για το λόγο αυτό, στη συμμόρφωση με τους διεθνείς κανόνες και πρότυπα που αφορούν τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις στη ναυτιλία. Ωστόσο, η εφαρμογή του cold-ironing δημιουργεί νέες τεχνικές προκλήσεις, καθώς ο τρόπος της διασύνδεσης του συστήματος πλοίου με το ηλεκτρικό δίκτυο της ξηράς, καθιστά ευάλωτη την εν λόγω τοπολογία σε κεραυνικά πλήγματα. Η σύνδεση του συστήματος του πλοίου, μέσω εναέριων γραμμών μεταφοράς και τοπικών υποσταθμών, τίθενται σε κίνδυνο από την παρουσία κεραυνού, καθώς οι υπερτάσεις που προκαλούνται από κεραυνικά πλήγματα, δύνανται να καταστρέψουν κρίσιμα κυκλωματικά στοιχεία της συνολικής τοπολογίας ενός τέτοιου συστήματος.
Επιπροσθέτως, μελετάται η αξία της αντικεραυνικής προστασίας και η τοποθέτηση κατάλληλων διατάξεων προστασίας έναντι των υπερτάσεων σε μία διάταξη cold-ironing. Για τον σκοπό αυτό, μοντελοποιήθηκαν βάσει του προτύπου IEC 62305-1, οι διαφορετικοί τύποι κεραυνικών πληγμάτων (αρνητικός κεραυνός με και χωρίς επακόλουθο πλήγμα, θετικός κεραυνός), οι οποίοι στη συνέχεια εφαρμόστηκαν στην cold-ironing τοπολογία, ώστε να προσδιοριστούν οι κρίσιμοι παράγοντες που επηρεάζουν την ασφάλεια του συστήματος. Τέλος, εφαρμόστηκαν τρία είδη διαφορετικών διατάξεων τοπολογίας για την προστασία του συστήματος, εκ των οποίων επιλέγεται η αποδοτικότερη.
Στη συνέχεια, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων, οι οποίες υλοποιήθηκαν με το λογισμικό ATP-EMTP, για σκοπούς ανάδειξης των τεχνικών προκλήσεων μιας διάταξης cold-ironing, όσον αφορά το κεραυνικό πλήγμα και τις υπερτάσεις όπου ενδέχεται να προκύψουν στην εκάστοτε περίπτωση, όπως επίσης και τις διαφορετικές διατάξεις προστασίας έναντι των υπερτάσεων. Βάσει της εκτίμησης της απόδοσης της εκάστοτε διάταξης, προστασίας κατά την εφαρμογή διαφορετικών κεραυνικών πληγμάτων, επιλέγεται η καλύτερη τοπολογία προστασίας για το εν λόγω σύστημα.
Abstract
The present thesis investigates the cold-ironing technology, which refers to the electrical interconnection of berthed ships with the onshore power grid. This arrangement allows vessels to shut down their onboard generators, reducing, this way, emissions from fuel combustion and ensuring compliance with international regulations and standards, regarding environmental impact in maritime transport. However, the way a ship’s electrical system ties into the shore grid leaves the overall topology susceptible to lightning strikes. Connections that run through overhead lines and local substations are exposed; the overvoltages produced by lightning can damage critical circuit components.
Furthermore, this thesis examines the importance of lightning protection and placement of suitable surge-protection devices in a cold ironing installation. Different lightning-stroke types, such as negative strokes (including subsequent strokes) and positive strokes, were modelled according to the IEC 62305-1 standard, and applied to the cold-ironing topology, in order to pinpoint the factors that affect the system’s safety mostly. Three alternative protection configurations were then tested, selecting the most effective.
Finally, simulation results, which were carried out via the ATP-EMTP software, are presented. These simulations highlight the technical challenges of a cold-ironing configuration in the context of lightning strikes and the resulting overvoltages that may arise in each case, as well as the performance of different surge protection topologies. Based on the evaluation of each protection scheme under different lightning strike scenarios, the most efficient protection topology is being pointed out.
