قدرة 500 كيلوواط لمطار: وحدة طاقة أرضية 400 هرتز + إضاءة المدرج + UPS على نظام تغذية مزدوج N+1
2×SCB13-500/10 N+1 · 400 kW ديزل احتياطي · 150 kVA UPS (15 دقيقة) · جسر GPU 400 Hz
1 · TL;DR Conclusion
الخلاصة: يستخدم هذا المطار بقدرة 500 kW تغذية 10 kV + محولين جافين SCB13-500/10 (N+1)، مع ديزل احتياطي 400 kW وUPS بقدرة 150 kVA يغطي 100% من حمل المدرج من الدرجة الأولى/ATC. يرفع جسر GPU بتردد 400 Hz معامل THDi إلى 30%، لذا فإن PFC بقدرة 150 kvar غير مضبوط ويوصى باستخدام APF — إجمالي أداة التكوين ≈ 456,014 دولارًا (مستوى الجدوى).
- •محولا جاف SCB13 بقدرة 2×500 kVA بنظام N+1؛ تحميل 84% بعد فقدان وحدة واحدة، ضمن نطاق 60–85%
- •سلسلة تغذية مزدوجة: شبكة 10 kV + ديزل 400 kW + UPS 150 kVA = 550 kW احتياطي، يغطي بالضبط الدرجة الأولى (500) + الحريق (50)
- •محولات GPU بتردد 400 Hz تنتج 150 kW غير خطية (30% THDi)؛ PFC منزوع الضبط 150 kvar يمنع الرنين، و APF يزيل الحد
- •UPS 150 kVA (120 kW، 15 دقيقة، 384 Vdc) يحافظ على ATC/الاتصالات خلال تحويل الديزل لمدة 2 ثانية
- •تيار القصر 28.9 kA (MV) / 17.6 kA (LV)؛ كابل 300 mm² يجتاز الفحص الحراري (44 mm² كحد أدنى)
2 · Solution Overview
المطار هو موقع من الدرجة الأولى وعالي الموثوقية: لا يمكن أن تنطفئ إضاءة المدرج/الاقتراب والملاحة الجوية والاتصالات. يجمع هذا المخطط بقدرة 500 كيلوواط بين تغذية مرافق بقدرة 10 كيلوفولت، ومحولات جافة N+1، ومولد ديزل احتياطي بقدرة 400 كيلوواط، ومزود طاقة غير منقطع (UPS) بقدرة 150 كيلوفولت أمبير، مع تحميل جسر الطاقة الأرضية (GPU) بتردد 400 هرتز كمصدر غير خطي بقدرة 150 كيلوواط.
| Source | Role | Share kW | Share |
|---|---|---|---|
| Grid 10 kV | base | 400 kW | 100% |
| Diesel 400 kW | backup | 0 kW | 0% |
| UPS 150 kVA | backup | 0 kW | 0% |
3 · Design Process & Rationale
1. تحديد المتطلبات
المطار من الدرجة الأولى — يجب ألا تنقطع الطاقة عن إضاءة المدرج والاتصالات والملاحة الجوية؛ جسر GPU بتردد 400 هرتز هو حمل غير خطي متغير التردد. حددنا: انقطاع مسموح ≤15 ثانية، حمل الحريق على دائرة مخصصة، والأحمال الحساسة المدعومة بـ UPS (الملاحة/الرادار).
2. تصنيف الأحمال
تُعامل كل 500 كيلوواط كدرجة أولى (ممارسة المطارات): حرجة 300 كيلوواط، غير خطية 150 كيلوواط (محولات 400 هرتز)، حساسة 150 كيلوواط (الملاحة)، حريق 50 كيلوواط. يحدد هذا الملف مزيج المصادر ومعالجة التوافقيات.
3. المصدر والمزيج
هيكل تغذية مزدوجة: شبكة 10 كيلوفولت كأساس (100%)، بالإضافة إلى ديزل احتياطي 400 كيلوواط و UPS 150 كيلوفولت أمبير يشكلان سلسلة الطوارئ — 550 كيلوواط احتياطي = درجة أولى (500) + حريق (50)؛ تقرير فحص V9 يظهر تغطية 100%.
4. تحجيم المحول
الطلب الظاهري Sd=400/0.95≈421 كيلوفولت أمبير → فئة 500 كيلوفولت أمبير؛ لاستمرارية فشل وحدة واحدة نختار N+1 → 2×SCB13-500/10 جاف (داخلي، بدون زيت، مناسب للحريق)، تحميل 84%.
5. التوزيع والحماية
مدخل MV KYN28A-12 → محولا جافا → قضيب LV MNS (مع رابط قضيب). تستخدم الحماية زيادة التيار 50/51 بتنسيق 0.3/0.2 ثانية؛ جميع أزواج التنسيق الخمسة تنجح.
6. القدرة التفاعلية والتوافقيات
معامل القدرة المستهدف 0.95 يتطلب 150 كيلوفار (4×38 كيلوفار بنوك منزوعة الضبط). محركات 400 هرتز ترفع THDi إلى 30%، وهو أعلى بكثير من حد 15%: المفاعلات المنزوعة الضبط تمنع التضخيم فقط — يلزم APF لإزالته فعلياً.
7. الموثوقية والمتطلبات الخاصة
يحافظ N+1 على تحميل 84% بعد فقدان وحدة واحدة؛ يتولى الديزل خلال ثانيتين بينما يحتفظ UPS بالملاحة لمدة 15 دقيقة؛ تُغذى إضاءة المدرج ودوائر GPU الداخلية بشكل منفصل لتجنب التداخل.
Pain Points → Solution → Evidence
لا يمكن أن تنطفئ إضاءة المدرج — فقدان مصدر تغذية واحد يجب ألا يغرق المطار في الظلام
تغذية مزدوجة + N+1: الشبكة + ديزل 400 kW + سلسلة طوارئ UPS 150 kVA
V9: احتياطي 550 kW = درجة 1 500 + حريق 50 (100%); V4 N-1 تحميل 84% ناجح
محولات GPU 400 Hz تشوه القضيب وتسخن بنك المكثفات
مفاعلات منزوعة الضبط 150 kvar تمنع الرنين، مع APF لإزالة التجاوز
ملف الحمل THDi 30% (150/500 kW غير خطي)، يتجاوز حد 15% بكثير
خلل في ATC/الاتصالات أثناء التحويل من الشبكة إلى الديزل
UPS 150 kVA (15 دقيقة) يجسر الأحمال الحساسة بسلاسة
UPS 150 kVA/120 kW · 15 دقيقة · 384 Vdc · 97 Ah، يغطي تحويل 2 ثانية
خطر الزيت/الحريق في المحطة الفرعية الداخلية
محول جاف SCB13 (خالٍ من الزيت، مقاوم للهب)
transModel SCB13-500/10 جاف — داخلي، صديق للحريق
4 · Key Parameter Deep-Read
| Parameter | Value | Basis | Impact & Boundary |
|---|---|---|---|
| سعة المحول | 500 kVA ×2 (N+1) | Sd=400/0.95≈421 kVA → فئة 500 kVA؛ N+1 → وحدتان | تحميل 84%، اقتصادي؛ لا انقطاع عند فقدان وحدة واحدة الارتفاع إلى 630 kVA إذا تجاوز الطلب 450 kW |
| تغطية الاحتياطي | 550 kW (ديزل 400 + UPS 150) | الدرجة الأولى 500 + حريق 50 = 550 | V9 احتياطي 100%، صفر خسارة للأحمال الحرجة أضف ديزل/UPS إذا نما الحمل الحرج |
| THDi | 30% | محولات 400 Hz هي حمل غير خطي مركّز (150 kW) | يتجاوز حد 15%؛ مطلوب PFC منزوع الضبط + APF يتم تحديد تصنيف APF من الطيف التوافقي |
| تصنيف UPS | 150 kVA / 120 kW | يحافظ على ATC/الاتصالات (حساسة) لمدة 15 دقيقة | بطارية 384 Vdc 97 Ah، نقل بدون فجوة أضف سلاسل بطاريات لوقت تشغيل أطول |
| تحميل N-1 | 84% | Sd 421/500 بعد فقدان وحدة واحدة | نقل 2 ثانية ≤ 15 ثانية مسموح، الحكم ناجح قد تتحمل الوحدة الواحدة الحمل الزائد مع نمو الحمل |
| الدائرة القصيرة | MV 28.9 / LV 17.6 kA | مستوى عطل 500 MVA + محول uk=4% | قطع HV 31.5 kA / LV 25 kA (هامش 1.1×/1.4×) تأكيد مستوى العطل الفعلي مع الشبكة (toConfirm: ssc) |
| PFC | 150 kvar (4×38) | avgPf 0.85 → pfTarget 0.95 فجوة | PF متوافق، تحميل وفقدان أقل للمحول توافقيات 400 Hz — منزوع الضبط لمنع تضخيم التوافقية الخامسة/السابعة |
5 · Drawing Deep-Read
The following drawings are shown for reference (full set in the configurator “View design document”):
6 · Operation Demo (Deep-Read)
تدفق الطاقة
طلب الشبكة 400 كيلوواط → مفاتيح الجهد المتوسط → محولا SCB13 → قضيب الجهد المنخفض → 14 مغذياً (المدرج / GPU / ATC). يتقاسم المحولان المزدوجان ~42% لكل منهما؛ عند فقدان وحدة واحدة يحمل الباقي 84%.
العطل والتحويل
عند فقدان الشبكة يتزامن الديزل خلال ثانيتين بينما يحافظ UPS على ATC لمدة 15 دقيقة؛ عطل المغذي يفصل ذلك المغذي فقط (0.1 ثانية) مع صمود المصدر الأعلى 0.3 ثانية — الانتقائية محفوظة.
جودة الطاقة والتوافقيات
جسر 400 هرتز يرفع THDi إلى 30%؛ قارن طيف التوافقيات قبل/بعد المعالجة بمفاعل منزوع الضبط + APF لتحديد سبب وحل «التوافقيات تحرق المكثفات».
الخسائر وتكلفة الكهرباء
خسائر النوع الجاف p0=1.16 / pk=4.88 كيلوواط، ≈102,071 كيلوواط·ساعة/سنة (≈12,249 دولاراً بسعر 0.12 دولار/كيلوواط·ساعة)؛ وحدة SH15 الزيتية غير المتبلورة توفر ≈7,434 كيلوواط·ساعة/سنة لكنها تقايض السلامة الخالية من الزيت.
Other views (shown): تشغيل 24 ساعة · مخطط الجهد · ميزات المخطط · تخفيض القدرة البيئي
7 · Economics & Payback
إجمالي معدات المُكوِّن ≈ 456,014 دولار (مستوى الجدوى، بما في ذلك 2×SCB13-500/10 محولات جافة، ومعدات التبديل المتوسطة/المنخفضة الجهد، وديزل حاويات 500 kVA، وUPS 150 kVA، وPFC 150 kvar والكابلات). يتركز الاقتصاد على علاوة الموثوقية بالإضافة إلى الخسائر: ≈102,071 كيلووات ساعة/سنة (12,249 دولار)؛ وحدة زيت غير متبلور SH15 ستوفر ≈892 دولار/سنة، لكن المطارات الداخلية تفضل النوع الجاف الخالي من الزيت — السلامة قبل الكفاءة.
8 · FAQ
ما حجم المحول لمطار بقدرة 500 كيلوواط؟
لماذا النوع الجاف للمطار؟
ما حجم ديزل الاحتياطي لمطار؟
ما هي وحدة GPU بتردد 400 هرتز ولماذا تؤثر على التصميم؟
كم تصمد الـ UPS؟
ما الذي يغذي إضاءة المدرج؟
لماذا محولان مزدوجان N+1؟
هل THDi بنسبة 30% مشكلة؟
كم تكلف حزمة المطار؟
Special Considerations
- مستوى خطأ النظام الافتراضي هو 500 MVA — أكد القيمة الفعلية مع شركة الشبكة (يؤثر على إعدادات الحماية والحرارة للكابل؛ toConfirm: ssc).
- نسبة THDi ~30% تتجاوز الحد؛ المفاعلات منزوعة التوليف تمنع التضخيم فقط — أضف APF لإزالة التحذير فعليًا.
- يُعامل كل 500 kW كدرجة أولى؛ إذا أمكن خفض بعض أحمال الأطراف، يمكن تقليص احتياطي الديزل/UPS (والتكلفة).
- تقدير على مستوى الجدوى؛ الرسومات بانتظار معهد تصميم مرخّص، وليست مستندات تنفيذية.
Turn this into your project
Open this exact scenario pre-loaded in the Power System Configurator, then generate the full design document or the operation & techno-economic assessment.
Open in Power System Configurator →Related Scenarios
توريد شامل لمعدات الطاقة التقليدية والطاقة الشمسية
من تصميم نظام توزيع الطاقة إلى الطاقة الشمسية - المحولات، والمفاتيح الكهربائية، والمحطات الفرعية، ومعدات الطاقة الشمسية، بأحجامها وأسعارها في مكان واحد. استخدم الآلات الحاسبة لدينا للحصول على قائمة كاملة بالمواد وسعر FOB.