محول QDTB®
All figures are configurator-generated feasibility-level estimates; drawings are schematic deliverables pending refinement by a licensed design institute, not construction documents.
جميع الحلول

500 kW التصنيع الصناعي: انخفاض بدء تشغيل VFD بنسبة 1.2% ومعامل القدرة PFC

تغذية 10 kV · تكرار N+1 بقدرة 2×500 kVA · محرك VFD بقدرة 90 kW · تعويض معامل القدرة منزوع الضبط 152 kvar

1 · TL;DR Conclusion

الخلاصة: يستخدم هذا المصنع بقدرة 500 كيلوواط تغذية 10 كيلوفولت + محولان زيتيان S13-M-500/10 (تكرار N+1)؛ يبدأ المحرك بقدرة 90 كيلوواط عبر محول ترددي للحفاظ على انخفاض الجهد في القضبان عند 1.2%، مع 152 كيلوفار تعويض قدرة تفاعلية غير مضبوط — إجمالي أداة التكوين ≈ 97,492 دولارًا (مستوى الجدوى).

  • •محولا S13 بقدرة 2×500 kVA مع تكرار N+1؛ عند فقدان وحدة واحدة يكون التحميل 84%، ضمن النطاق الاقتصادي 60–85%
  • •بدء تشغيل محرك 90 kW بمغير التردد VFD: انخفاض الجهد في القضبان 1.2%، أقل بكثير من الحد 10% (البدء المباشر سيكون 5.9%)
  • •سيناريو كثيف بمغيرات التردد VFD يقدر THDi بنسبة 20% فوق الحد — يوصى بالترشيح النشط APF (المفاعلات منزوعة الضبط تمنع التضخيم فقط)
  • •الترقية إلى SH15 من السبائك غير المتبلورة توفر ≈2,366 kWh/سنة (≈$284)، فترة الاسترداد 3.4 سنة
  • •تيار القصر 17.6 kA (الجهد المنخفض) / 28.9 kA (الجهد المتوسط)؛ اجتاز فحصا قدرة القطع والحرارة للكابلات

2 · Solution Overview

مصنع تصنيع نموذجي متعدد الدوائر: حمل ثقيل الطاقة (محركات/معدات 440 كيلوواط + إضاءة 60 كيلوواط) مع محرك واحد بمحرك ترددي 90 كيلوواط. يستخدم المخطط تغذية مرافق واحدة 10 كيلو فولت، ومحولات مزدوجة N+1، ومعدات التبديل الجهد المنخفض GGD، وتعويض القدرة المركزي.

2×500 kVA (N+1)
سعة المحول
S13-M-500/10
طراز المحول
10 kV / 0.4 kV
الجهد
تغذية واحدة من الشبكة 10 kV
المصدر
500 kW
الحمل المركب
400 kW (kd 0.8)
الطلب
152 kvar (4×38)
تصحيح معامل القدرة
90 kW (VFD)
أكبر محرك
SourceRoleShare kWShare
Grid 10 kVbase400 kW100%

حاسبة نظام الطاقة للمجمع الصناعي

تحديد حجم التوزيع الكهربائي لمصنع أو مجمع صناعي - معامل الطلب، حصة المحركات، التعويض التفاعلي وترشيح التوافقيات، مع قائمة المواد والمخطط أحادي الخط.

افتح الحاسبة
Smart Monitoring & Control
Add the protection, metering and SCADA (monitoring & secondary) layer to the BOM and architecture diagram.

3 · Design Process & Rationale

1. تحديد المتطلبات

حمل المصنع غالبه قدرة (440 kW محركات/خطوط إنتاج + 60 kW إضاءة) مع أكبر محرك 90 kW وتشغيل/إيقاف متكرر + تحكم بالسرعة عبر VFD. لا يوجد حمل من الدرجة الأولى/حرج (افتراضي)، الانقطاع المسموح ≤15 ث.

2. معامل الحمل والتنوع

ليست كل الدوائر تعمل بالحمل الكامل في آن واحد؛ مع kd=0.8 يكون الطلب 500×0.8=400 kW. هذا — وليس 500 kW المركبة — هو ما يحدد اختيار المحول، مما يتجنب المبالغة في الحجم.

3. المصدر والمزيج

يكفي مصدر واحد من الشبكة 10 kV (لا يوجد شرط طوارئ/احتياطي)؛ المزيج 100% شبكة.

4. اختيار المحول

الطلب الظاهري Sd=400/0.95≈421 kVA، مقرّب لأعلى إلى فئة 500 kVA؛ لمرونة تحمل فشل وحدة واحدة نختار N+1 → 2×500 kVA S13 زيتي، تحميل 84%.

5. التوزيع والحماية

مدخل MV KYN28A-12 → محولان → قضيب LV GGD (مع قسم ربط القضبان). تستخدم الحماية زيادة التيار 50/51 بتدرج 0.3/0.2 ث؛ جميع أزواج التنسيق الخمسة تنجح.

6. القدرة التفاعلية والتوافقيات

معامل القدرة المستهدف 0.95 يتطلب 152 kvar (4×38 kvar بنوك منزوعة التوليف). كثافة VFD عالية → THDi المقدّر 20% فوق حد 15%؛ المفاعلات منزوعة التوليف تمنع التضخيم، ويوصى بـ APF عند الحاجة.

7. الموثوقية والمتطلبات الخاصة

احتياطي N+1 يحافظ على التحميل 84% عند فقدان وحدة واحدة؛ المحرك 90 kW يبدأ عبر VFD بهبوط 1.2%، أقل بكثير من حد 10% للتشغيل المباشر.

Pain Points → Solution → Evidence

Pain

المحرك يفصل أو الأضواء تومض عند كل بدء

Solution

بدء تشغيل المحرك 90 كيلوواط عبر VFD، مما يقلل نسبة تيار البدء من 6.5 إلى 1.3

Evidence

فحص V5: انخفاض البدء 1.4% ≤ 10% (DOL 5.9%، Y-Δ 2.1%، بدء ناعم 2.8%، VFD الأفضل 1.2%)

Pain

أجهزة VFD في كل مكان والتوافقيات تحرق بنك المكثفات

Solution

المفاعلات منزوعة الضبط تمنع التضخيم؛ أضف APF عند تجاوز الحد

Evidence

فحص V6: THDi المقدر 20% > الحد 15% — يوصى بـ APF

Pain

خسائر المحول العالية تضخم فاتورة الكهرباء

Solution

الترقية إلى محول سبيكة غير متبلورة SH15 لتقليل خسائر عدم التحميل

Evidence

TCO: S13→SH15 يوفر ≈2,366 كيلوواط ساعة/سنة (≈284 دولارًا)، فترة الاسترداد 3.4 سنة

Pain

فشل محول واحد يوقف المصنع بأكمله

Solution

محولات مزدوجة N+1؛ الوحدة الباقية تحمل المصنع

Evidence

N-1: تحميل 84% بعد فقدان وحدة واحدة (ناجح)، نقل 2 ثانية ≤ 15 ثانية مسموح

4 · Key Parameter Deep-Read

ParameterValueBasisImpact & Boundary
سعة المحول500 kVA ×2Sd=400/0.95≈421 kVA → فئة 500 kVA؛ N+1 → وحدتانتحميل 84%، ضمن النطاق الاقتصادي 60–85%
الارتفاع إلى 630 kVA إذا تجاوز الطلب ~450 kW
جهد الدخل10 kVجهد تغذية الجهد المتوسط النموذجي للمنطقة الصناعيةيحدد فئة الجهد المتوسط/المنخفض ومستوى العطل
المواقع الكبيرة (≥ عدة kVA) قد تستخدم 35 kV
معامل التنوع kd0.8قيمة صناعية لأحمال المصنع متعددة الدوائر غير المتزامنةالطلب 400 kW (وليس 500)، مما يحدد فئة المحول والتكلفة
تحقق مقابل ملف الحمل الفعلي؛ المرتفع جدًا يفرط في الحجم، والمنخفض جدًا يخاطر بالحمل الزائد
معامل القدرة المستهدف0.95هدف التعويض لتجنب غرامات معامل القدرةتعويض 152 kvar
التعويض المفرط قد يسبب رنينًا؛ استخدم التبديل المرحلي
بدء تشغيل أكبر محرك90 kW · VFDتيار بدء 90 kW ثقيل؛ نسبة VFD 1.3 هي الأدنىانخفاض الجهد 1.2% مقابل 5.9% بالبدء المباشر
VFD أغلى من البدء الناعم؛ المحركات الصغيرة يمكنها استخدام البدء الناعم/Y-Δ
الدائرة القصيرةمتوسط 28.9 / منخفض 17.6 kAمستوى عطل النظام 500 MVA (يُحدد لاحقًا) + معاوقة المحول 4%يحدد قدرة قطع القاطع (منخفض 25 kA / متوسط 31.5 kA) والمقطع الحراري للكابل
تأكيد مستوى العطل الفعلي مع شركة الكهرباء (toConfirm: ssc)
سعة PFC152 kvar (4×38)محسوبة من الفرق بين متوسط معامل القدرة 0.85 → الهدف 0.95الامتثال لمعامل القدرة، تقليل تحميل المحول والخسائر
الكثافة العالية من VFD تتطلب مفاعلات منزوعة الضبط (تجنب تضخيم التوافقيات 5/7)

5 · Drawing Deep-Read

Dwg 3/23مخطط أحادي الخط — تغذية 10 kV → مجموعة مفاتيح الجهد المتوسط KYN28A-12 → 2×S13-M-500/10 → قضيب التوزيع للجهد المنخفض GGD → المغذيات
Why: المخطط أحادي الخط هو الهيكل الأساسي: فهو يوضح بنية N+1 — مدخلان للجهد المتوسط يغذي كل منهما محولاً واحداً، ويرتبط الجانبان المنخفضان عبر قاطع ربط القضبان، بحيث لا يؤدي فشل أي وحدة منفردة أبداً إلى انقطاع التيار عن المصنع.
Dwg 6/23نظام توزيع الجهد المتوسط — لوحة مفاتيح الجهد المتوسط KYN28A-12 · قاطع تفريغ · 10 kV
Why: يتبع اختيار لوحة مفاتيح الجهد المتوسط الجهد ومستوى العطل: ikMv=28.9 kA هنا، لذا سعة القطع 31.5 kA (هامش 1.1×)، مع ضبط الحماية ضد التيار الزائد 50/51 للتنسيق مع المصب.
Dwg 8/23حساب الدائرة القصيرة — مستوى عطل النظام 500 MVA · محول uk=4% · ikMv 28.9 kA · ikLv 17.6 kA · كابل 300 مم²
Why: يحدد تيار العطل ثلاث كميات أمان: قدرة القطع لقاطع الدائرة، والحد الأدنى للمقطع الحراري للكابل (44 مم² يتطلب 300 مم²)، وأساس ضبط الحماية. يحدد هذا الرسم الأمان كمياً.
Dwg 15/23منحنى تنسيق الحماية TCC — دخل 50/51 (0.6 ث) → دخل الجهد المنخفض (0.3 ث) → مغذي (0.1 ث)؛ تدرج 0.3/0.2 ث
Why: يتحقق TCC من الانتقائية: العطل في المصب يفصل فقط المغذي الخاص به، وليس الرئيسي. جميع الأزواج الخمسة هنا لديها Δt=0.3/0.2 ث ≥0.2 ث ونسبة 8.5×، لذا تتحقق الانتقائية — لا انقطاع كهرباء على مستوى المصنع بسبب عطل واحد.
Dwg 19/23تعويض القدرة التفاعلية والتوافقيات — 152 kvar (4×38 kvar بنوك غير مضبوطة) · معامل القدرة المستهدف 0.95
Why: يرفع بنك PFC معامل القدرة من 0.85 إلى 0.95، مما يقلل تحميل المحول وغرامات معامل القدرة؛ المفاعلات المضبوطة تحت التوافقية الخامسة تمنع التضخيم — الحل لمشكلة "التوافقيات تحرق المكثفات".
Dwg 14/23تكوين الحماية — 50/51 زيادة التيار · خط الدخول(0.6ث)→خط الدخول الجهد المنخفض(0.3ث)→المغذي(0.1ث)، 5 أزواج ناجحة
Why: يضع هذا كل منطقة حماية وإعداداتها: خط دخول الجهد المتوسط، والمحول، وخط دخول الجهد المنخفض، والمغذي تشكل أربعة مستويات متدرجة 0.6/0.3/0.1 ث، بحيث يؤدي العطل في المصب إلى فصل دائرته فقط. وهو يقترن بمنحنى TCC — يُظهر TCC التنسيق بين الزمن والتيار، ويُظهر هذا تعيين الأجهزة/المرحلات.
Dwg 12/23تقييم جودة الطاقة — THDi المقدّر 20% > الحد 15% · يوصى بمفاعل منزوع الضبط + APF
Why: يحدد هذا كمياً مخاطر التوافقيات في مشهد كثيف بمحركات VFD: نسبة THDi البالغة ~20% تتجاوز الحد 15%، لذا لا تكفي المفاعلات منزوعة الضبط وحدها — بل يلزم وجود APF. إنه الدليل المباشر على مشكلة «التوافقيات تحرق المكثفات»، مما يمنح إجراءات التخفيف (منزوع الضبط + APF) أساساً كمياً.

The following drawings are shown for reference (full set in the configurator “View design document”):

Dwg 1 · أساس التصميم الكهربائيDwg 4 · طوبولوجيا النظامDwg 5 · نظام التوزيعDwg 7 · نظام التوزيع الجهد المنخفضDwg 9 · المعايير المعمول بهاDwg 10 · البيانات الفنية للمعداتDwg 13 · معمارية SCADADwg 16 · نظام التأريضDwg 17 · الحماية من اندفاع الجهدDwg 18 · تخطيط المعداتDwg 20 · التحكم والإشارة الثانويةDwg 23 · الطاقة المساعدة للتيار المستمرDwg 2 · دليل الرموزDwg 11 · الإنشاء والاختبارDwg 21 · شريط الأطرافDwg 22 · تخطيط اللوحة

6 · Operation Demo (Deep-Read)

تدفق الطاقة

طلب الشبكة 400 kW → مفاتيح الجهد المتوسط → محولا S13 → قضيب الجهد المنخفض → 10 مغذيات. يتشارك المحولان الحمل (~42% لكل منهما)؛ عند فقدان وحدة واحدة يحمل الباقي 84%.

العطل والحماية

عطل في مغذٍ لاحق يفصل ذلك المغذي فقط عند 0.1 ثانية بينما يصمد المغذي السابق عند 0.3 ثانية (الانتقائية)؛ فقدان الشبكة بدون احتياطي يصفّر السلسلة بأكملها — مما يُظهر قيمة التدرج.

جودة الطاقة والتوافقيات

كثافة VFD ترفع THDi إلى ~20% فوق حد 15%؛ قارن طيف التوافقيات قبل/بعد المعالجة بمفاعل غير مضبوط + APF لتحديد سبب «التوافقيات تحرق المكثفات» وحله.

الخسائر وتكلفة الكهرباء

خسائر المحول p0=0.39 / pk=5.15 kW، ≈97,003 kWh/سنة (≈11,640 $ عند 0.12 $/kWh)؛ التبديل إلى SH15 غير المتبلور يوفر 2,366 kWh/سنة (≈284 $)، فترة استرداد 3.4 سنة.

Other views (shown): تشغيل 24 ساعة · مخطط الجهد · ميزات المخطط · تخفيض القدرة البيئي

7 · Economics & Payback

إجمالي معدات المُكوِّن ≈ 97,492 دولار (مستوى الجدوى، بما في ذلك محولا 500 كيلوفولت أمبير، ومعدات التبديل للمتوسط/المنخفض، وتصحيح معامل القدرة، والكابلات، والثانوي). يتمحور الاقتصاد حول الخسائر: S13 ≈ 97,003 كيلوواط ساعة/سنة؛ الترقية إلى SH15 غير المتبلور توفر 2,366 كيلوواط ساعة/سنة (≈ 284 دولار) مع فترة استرداد 3.4 سنوات — كلما زاد الحمل، كان الاسترداد أسرع.

$97,492
إجمالي المعدات
97,003 kWh
الخسائر السنوية
$11,640/سنويًا
تكلفة الخسائر
$284/سنويًا
توفير SH15
3.4 سنة
فترة استرداد SH15

8 · FAQ

ما حجم المحول اللازم لمصنع بقدرة 500 كيلوواط؟
عند kd=0.8 يكون الطلب 400 كيلوواط ≈ 421 كيلوفولت أمبير ظاهري، لذا 500 كيلوفولت أمبير. لتجنب التوقف عند فشل وحدة واحدة، استخدم 2×500 كيلوفولت أمبير N+1 (تحميل 84% بعد فقدان وحدة).
كم مقدار هبوط الجهد الناتج عن بدء تشغيل المحرك 90 كيلوواط؟
بدء التشغيل بمغير التردد يحافظ على هبوط الجهد في القضيب عند 1.2% مقابل 5.9% بالبدء المباشر — أقل بكثير من الحد 10%، لذا لا يوجد وميض أو فصل.
كيف أتعامل مع التوافقيات الناتجة عن مغير التردد؟
المفاعلات منزوعة التوليف تدفع الرنين أولاً إلى ما دون التوافقي الخامس لمنع التضخيم؛ هنا THDi ~20% يتجاوز 15%، لذا أضف مرشحاً نشطاً APF لإزالته تماماً.
ماذا يعني التكرار N+1؟
محولان يدعم كل منهما الآخر: عادةً ~42% لكل منهما؛ إذا تعطل أحدهما، يحمل الآخر 84% من المصنع دون حمل زائد، مع تحويل خلال ~2 ثانية.
كم يمكنني توفير في الكهرباء؟
ترقية إلى المحول الأمورفي SH15 توفر ≈2,366 كيلوواط ساعة/سنة (≈$284) مع فترة استرداد 3.4 سنوات؛ التحميل الأعلى يوفر أكثر.
ما هي تيارات الدائرة القصيرة، وأي القواطع أختار؟
الجهد المنخفض 17.6 كيلو أمبير، الجهد المتوسط 28.9 كيلو أمبير. اختر قدرة قطع للجهد المنخفض 25 كيلو أمبير (هامش 1.4×) وللجهد المتوسط 31.5 كيلو أمبير (هامش 1.1×) — كلاهما مقبول.
كم تكلفة هذا المخطط؟
إجمالي أداة التكوين ≈ $97,492 (مستوى الجدوى، يشمل المحولات، مفاتيح الجهد المتوسط/المنخفض، تعويض القدرة، الكابلات، الدوائر الثانوية)، باستثناء الأعمال المدنية والتركيب.
هل يمكنني التوسع لاحقاً؟
التحميل الحالي 84%، مما يترك ~16% هامشاً في فئة 500 كيلوفولت أمبير؛ فوق طلب ~450 كيلوواط، انتقل إلى 630 كيلوفولت أمبير أو أضف محولاً.

Special Considerations

  • مستوى عطل النظام الافتراضي هو 500 MVA — أكد القيمة الفعلية مع شركة الشبكة (يؤثر على إعدادات الحماية والحرارة للكابل؛ toConfirm: ssc).
  • لم يتم توفير تصنيف الأحمال، لذلك لا يُفترض وجود حمل حرج/من الدرجة الأولى؛ يجب تصنيف أحمال الحريق/الطوارئ وفقًا لـ IEC 60364 وإضافة تغذية مزدوجة/نقل تلقائي (toConfirm: loadGrade).
  • THDi ~20% يتجاوز الحد؛ المفاعلات منزوعة الضبط تمنع التضخيم فقط — أضف APF لإزالة التحذير فعليًا.
  • تقدير على مستوى الجدوى؛ الرسومات في انتظار معهد تصميم مرخص، وليست مستندات إنشائية.

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.

🟡 View full design document (drawings + BOM + checks)🔵 Operation & techno-economic assessment
Open in Power System Configurator →

Related Scenarios

pv-storage-chargingData Centermining

Related Products

محولات مغمورة بالزيت

محولات عالية الكفاءة من طراز S11/S13/S20 لتوزيع الطاقة الرئيسي في المصانع

محولات من النوع الجاف

محولات SCB/SBH الداخلية لخطوط الإنتاج الآلية وورش العمل

معدات التبديل ذات الجهد العالي

سلسلة KYN/XGN لأنظمة إمداد الطاقة عالية الجهد في المصانع

مفاتيح الجهد المنخفض

GGD/GCS/GCK/MNS لتوزيع الطاقة في ورش العمل وخطوط الإنتاج

محطات التوزيع من النوع الصندوقي

محطات ZBW/ZGS المدمجة للمجمعات الصناعية الجديدة ومشاريع التوسعة

مفاعلات

سلسلة CKSC/BKSC لتثبيط التوافقيات وتعويض القدرة غير الفعالة

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.

حاسبة نظام التوزيعمكون النظام الشمسي