Transformador QDTB®
All figures are configurator-generated feasibility-level estimates; drawings are schematic deliverables pending refinement by a licensed design institute, not construction documents.
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500 kW de potencia aeroportuaria: GPU de 400 Hz + iluminación de pista + UPS en un esquema de doble alimentación N+1

2×SCB13-500/10 N+1 · 400 kW diésel de reserva · 150 kVA UPS (15 min) · puente GPU de 400 Hz

1 · TL;DR Conclusion

Conclusión: este aeropuerto de 500 kW utiliza una alimentación de 10 kV + 2 transformadores secos SCB13-500/10 (N+1), con un diésel de respaldo de 400 kW y un UPS de 150 kVA que cubre el 100% de la carga de pista de categoría 1/ATC. El puente GPU de 400 Hz lleva el THDi al 30%, por lo que el PFC de 150 kvar está desintonizado y se recomienda un APF — total del configurador ≈ $456,014 (nivel de viabilidad).

  • •2 transformadores secos SCB13 de 2×500 kVA N+1; 84% de carga tras la pérdida de una unidad, dentro de la banda del 60–85%
  • •Cadena de doble suministro: red 10 kV + diésel 400 kW + UPS 150 kVA = 550 kW de respaldo, cubriendo exactamente grado-1 (500) + incendio (50)
  • •Los convertidores GPU de 400 Hz aportan 150 kW no lineales (30% THDi); el PFC desintonizado de 150 kvar evita la resonancia, un APF elimina el límite
  • •UPS de 150 kVA (120 kW, 15 min, 384 Vdc) mantiene ATC/comunicaciones durante la transferencia diésel de 2 s
  • •Cortocircuito 28,9 kA (MT) / 17,6 kA (BT); el cable de 300 mm² supera la verificación térmica (44 mm² mín)

2 · Solution Overview

Un aeropuerto es un sitio de grado 1 y alta fiabilidad: la iluminación de pista/aproximación, el ATC y las comunicaciones no pueden apagarse. Este esquema de 500 kW combina una alimentación de servicios públicos de 10 kV, transformadores secos N+1, un diésel de reserva de 400 kW y un UPS de 150 kVA, con la carga del puente de energía terrestre (GPU) de 400 Hz modelada como una fuente no lineal de 150 kW.

2×500 kVA (N+1)
Capacidad del transformador
SCB13-500/10
Modelo del transformador
10 kV / 0.4 kV
Voltaje
400 kW diésel + 150 kVA UPS
Respaldo
500 kW
Carga instalada
400 kW (kd 0.8)
Demanda
150 kvar (4×38)
PFC
30% (400 Hz GPU)
THDi
SourceRoleShare kWShare
Grid 10 kVbase400 kW100%
Diesel 400 kWbackup0 kW0%
UPS 150 kVAbackup0 kW0%

3 · Design Process & Rationale

1. Identificación de requisitos

Un aeropuerto es de grado 1: la iluminación de pista, el ATC y las comunicaciones no deben perder energía; el puente GPU de 400 Hz es una carga no lineal de frecuencia variable. Establecimos: corte permitido ≤15 s, carga contra incendios en un circuito dedicado y cargas sensibles respaldadas por UPS (ATC/radar).

2. Clasificación de cargas

Los 500 kW se tratan como grado 1 (práctica aeroportuaria): críticos 300 kW, no lineales 150 kW (convertidores de 400 Hz), sensibles 150 kW (ATC), contra incendios 50 kW. Este perfil determina la combinación de fuentes y el tratamiento de armónicos.

3. Fuente y combinación

Estructura de doble suministro: red de 10 kV como base (100%), más un diésel de respaldo de 400 kW y un UPS de 150 kVA que forman la cadena de emergencia — 550 kW de respaldo = grado 1 (500) + contra incendios (50); la verificación V9 reporta cobertura del 100%.

4. Dimensionamiento del transformador

Demanda aparente Sd=400/0,95≈421 kVA → nivel de 500 kVA; para continuidad ante falla de una unidad seleccionamos N+1 → 2×SCB13-500/10 de tipo seco (interior, sin aceite, apto para incendios), 84% de carga.

5. Distribución y protección

Entrada MV KYN28A-12 → 2 transformadores secos → bus LV MNS (con acoplamiento de barras). La protección usa sobrecorriente 50/51 con escalonamiento 0,3/0,2 s; los 5 pares de coordinación pasan.

6. Reactivos y armónicos

El PF objetivo de 0,95 requiere 150 kvar (4×38 kvar bancos desintonizados). Los accionamientos de 400 Hz elevan el THDi al 30%, muy por encima del límite del 15%: las reactancias desintonizadas solo evitan la amplificación — se necesita un APF para eliminarlo realmente.

7. Fiabilidad y requisitos especiales

N+1 mantiene el 84% de carga tras la pérdida de una unidad; el diésel asume en 2 s mientras el UPS sostiene el ATC durante 15 min; la iluminación de pista y los circuitos GPU interiores se alimentan por separado para evitar interferencias.

Pain Points → Solution → Evidence

Pain

La iluminación de pista no puede apagarse: la pérdida de una alimentación no debe dejar a oscuras el aeródromo

Solution

Suministro dual + N+1: red + diésel de 400 kW + cadena de emergencia UPS de 150 kVA

Evidence

V9: respaldo de 550 kW = grado 1 500 + incendio 50 (100%); V4 N-1 carga al 84% aprobado

Pain

Los convertidores GPU de 400 Hz distorsionan la barra y sobrecalientan el banco de condensadores

Solution

Reactores desintonizados de 150 kvar evitan la resonancia, más un APF para eliminar la excedencia

Evidence

Perfil de carga THDi 30% (150/500 kW no lineal), muy por encima del límite del 15%

Pain

Fallo de ATC/comunicaciones durante la transferencia de red a diésel

Solution

Un UPS de 150 kVA (15 min) puentea las cargas sensibles sin interrupción

Evidence

UPS 150 kVA/120 kW · 15 min · 384 Vdc · 97 Ah, cubriendo la transferencia de 2 s

Pain

Riesgo de aceite/incendio en subestación interior

Solution

Transformador de tipo seco SCB13 (sin aceite, ignífugo)

Evidence

transModel SCB13-500/10 tipo seco — interior, apto para incendios

4 · Key Parameter Deep-Read

ParameterValueBasisImpact & Boundary
Capacidad del transformador500 kVA ×2 (N+1)Sd=400/0.95≈421 kVA → nivel de 500 kVA; N+1 → 2 unidadesCarga del 84%, económico; sin interrupción por pérdida de una unidad
Aumentar a 630 kVA si la demanda >450 kW
Cobertura de respaldo550 kW (diésel 400 + UPS 150)grado-1 500 + incendio 50 = 550V9 100% respaldo, cero pérdida para cargas críticas
Añadir diésel/UPS si la carga crítica crece
THDi30%Los convertidores de 400 Hz son una carga no lineal concentrada (150 kW)Supera el límite del 15%; se requiere PFC desintonizado + APF
La clasificación del APF se finaliza a partir del espectro armónico
Capacidad del UPS150 kVA / 120 kWMantiene ATC/comunicaciones (sensibles) durante 15 minBatería de 384 Vdc 97 Ah, transferencia sin interrupción
Añadir cadenas de baterías para mayor autonomía
Carga N-184%Sd 421/500 tras la pérdida de una unidadTransferencia en 2 s ≤ 15 s permitido, veredicto aprobado
Una sola unidad puede sobrecargarse a medida que crece la carga
CortocircuitoMV 28.9 / LV 17.6 kANivel de falla de 500 MVA + transformador uk=4%Capacidad de corte HV 31.5 kA / LV 25 kA (margen 1.1×/1.4×)
Confirmar el nivel de falla real con la red (toConfirm: ssc)
PFC150 kvar (4×38)avgPf 0.85 → pfTarget 0.95 brechaPF conforme, menor carga y pérdida del transformador
Armónicos de 400 Hz — desintonizado para prevenir amplificación de 5º/7º

5 · Drawing Deep-Read

Dwg 3/26Diagrama unifilar — Alimentación de 10 kV → KYN28A-12 → 2×SCB13-500/10 → bus de BT MNS → alimentadores de pista / GPU / ATC
Why: El diagrama unifilar es la columna vertebral: muestra la estructura de doble suministro — red, diésel y UPS alimentan todos el bus de BT, N+1 significa que cualquiera de los transformadores puede caer sin interrupción, y la iluminación de pista frente a la GPU de 400 Hz están en alimentadores separados. Esta es la garantía estructural detrás de «la iluminación de pista no puede apagarse».
Dwg 4/26Topología del sistema — Red 10 kV (base) + diésel 400 kW (respaldo) + UPS 150 kVA (en línea) → bus de BT
Why: La topología fija cada fuente a su nivel de tensión: red en MT, diésel y UPS en BT, con cualquier enlace entre tensiones forzado a través del transformador. Confirma visualmente que el cableado de doble suministro no tiene conflicto.
Dwg 12/26Evaluación de calidad de energía — THDi 30% > límite 15% · se recomienda 150 kvar desintonizado + APF
Why: El dibujo de calidad de energía cuantifica el riesgo armónico del puente de 400 Hz: THDi 30% es el doble del límite del 15%, por lo que las reactancias desintonizadas solo detienen la amplificación — un APF es obligatorio para eliminarlo. Esta es evidencia directa del problema de «los armónicos queman los condensadores».
Dwg 14/26Configuración de protecciones — 50/51 sobrecorriente · acometida 0,6 s → transformador 0,3 s → alimentador 0,1 s, 5 pares pasan
Why: El dibujo de protecciones sitúa cada etapa y ajuste: acometida de MT, transformador, acometida de BT y alimentador están escalonados en 0,6/0,3/0,1 s para que una falla aguas abajo solo dispare su propio circuito — ninguna falla única deja a oscuras todo el aeropuerto.
Dwg 15/26Curva de coordinación de protecciones TCC — Acometida 50/51 (0,6 s) → acometida de BT (0,3 s) → alimentador (0,1 s), escalonamiento 0,3/0,2 s
Why: La TCC demuestra la selectividad: una falla aguas abajo solo dispara su alimentador mientras los interruptores aguas arriba se mantienen. Los 5 pares cumplen el criterio de escalonamiento ≥0,2 s.

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

Dwg 1 · Base de diseño eléctricoDwg 2 · Leyenda de símbolosDwg 3 · Diagrama unifilarDwg 4 · Diagrama de topología del sistemaDwg 5 · Sistema de distribuciónDwg 6 · Sistema de distribución de MTDwg 7 · Sistema de distribución de BTDwg 8 · Cálculo de cortocircuitoDwg 9 · Códigos y normas aplicablesDwg 10 · Datos técnicos de equipos principalesDwg 11 · Requisitos de construcción y pruebasDwg 12 · Evaluación de calidad de energíaDwg 13 · Arquitectura SCADADwg 14 · Configuración de proteccionesDwg 15 · Curva de coordinación de protecciones TCCDwg 16 · Sistema de puesta a tierraDwg 17 · Protección contra rayos y sobretensiones (LPS/SPD)Dwg 18 · Plano de disposición de equiposDwg 19 · Compensación reactiva y armónicaDwg 20 · Transferencia de microrred conectada a red / islaDwg 21 · Circuito de control y señalización secundarioDwg 22 · Regleta de terminales (tableros de protección y control)Dwg 23 · Disposición frontal del tablero y programa de tableroDwg 24 · Sistema de alimentación auxiliar de CCDwg 25 · Sistema de combustible diéselDwg 26 · Sistema de puesta a tierra (TN-S)

6 · Operation Demo (Deep-Read)

Flujo de energía

Demanda de 400 kW de la red → aparamenta de MT → dos transformadores SCB13 → bus de BT → 14 alimentadores (pista / GPU / ATC). Los transformadores duales comparten ~42% cada uno; ante la pérdida de una unidad, el superviviente asume el 84%.

Fallo y transferencia

Ante pérdida de red, el diésel se sincroniza en 2 s mientras el UPS mantiene el ATC durante 15 min; un fallo en un alimentador dispara solo ese alimentador (0.1 s) con el aguas arriba manteniendo 0.3 s — la selectividad se mantiene.

Calidad de energía y armónicos

El puente de 400 Hz sitúa el THDi en 30%; compare el espectro armónico antes/después del tratamiento con reactor desintonizado + APF para cuantificar la causa y solución de “los armónicos queman condensadores”.

Pérdidas y coste eléctrico

Pérdidas en seco p0=1.16 / pk=4.88 kW, ≈102.071 kWh/año (≈12.249 $ a 0,12 $/kWh); una unidad SH15 amorfa en aceite ahorraría ≈7.434 kWh/año pero sacrifica la seguridad sin aceite.

Other views (shown): Operación 24h · Perfil de tensión · Características del esquema · Derrateo ambiental

7 · Economics & Payback

Equipo total del configurador ≈ $456,014 (nivel de viabilidad, incl. 2×SCB13-500/10 transformadores secos, aparamenta de MT/BT, diésel en contenedor de 500 kVA, UPS de 150 kVA, PFC de 150 kvar y cables). La economía se centra en la prima de fiabilidad más las pérdidas: ≈102,071 kWh/año ($12,249); una unidad de aceite amorfo SH15 ahorraría ≈$892/año, pero los aeropuertos interiores prefieren el tipo seco sin aceite — seguridad sobre eficiencia.

$456,014
Total de equipos
102,071 kWh
Pérdidas anuales
$12,249/año
Costo de pérdidas
$892/año
Ahorro SH15
550 kW (100%)
Cobertura de respaldo

8 · FAQ

¿Qué tamaño de transformador para un aeropuerto de 500 kW?
Con kd=0,8 la demanda es de 400 kW ≈ 421 kVA → escalón de 500 kVA; para evitar cortes ante fallo de una unidad, use 2×500 kVA N+1 (84% tras la pérdida de una unidad).
¿Por qué tipo seco para un aeropuerto?
Las subestaciones interiores de aeropuerto son sensibles al fuego; el tipo seco SCB13 no tiene aceite y es ignífugo. Cuesta un poco más de pérdida en vacío que el aceite amorfo, pero la seguridad gana.
¿Qué tamaño de diésel de respaldo para un aeropuerto?
Grado 1 500 + incendio 50 = 550 kW deben cubrirse al 100%; diésel 400 kW + UPS 150 kVA = 550 kW, con el diésel realizado como un grupo electrógeno en contenedor de 500 kVA.
¿Qué es una GPU de 400 Hz y por qué afecta al diseño?
La unidad de potencia de tierra de 400 Hz es un convertidor de frecuencia que alimenta a las aeronaves en la plataforma: una carga no lineal concentrada que eleva el THDi al 30%, lo que requiere PFC desintonizado más un APF.
¿Cuánto tiempo aguanta la UPS?
La UPS de 150 kVA/120 kW aquí respalda durante 15 min (384 Vdc, 97 Ah), suficiente para cubrir los 2 s de transferencia del diésel; añada cadenas de baterías para mayor autonomía.
¿Qué respalda la iluminación de pista?
La iluminación de pista es de grado 1: normalmente alimentada desde la barra de baja tensión de doble transformador; ante pérdida de red, el diésel de 400 kW toma el relevo con la UPS puenteando: cero cortes.
¿Por qué transformadores duales N+1?
Un aeropuerto no puede detenerse por completo ante el fallo de un solo transformador; N+1 da 84% de carga tras la pérdida de una unidad, transferencia de 2 s ≤ 15 s permitidos: pasa.
¿Es un problema un THDi del 30%?
Sí, el doble del límite del 15%. Las reactancias desintonizadas solo detienen la resonancia; se requiere un APF para eliminarlo, de lo contrario el banco de condensadores se sobrecalienta y falla.
¿Cuánto cuesta el paquete del aeropuerto?
Total del configurador ≈ $456.014 (nivel de viabilidad), que cubre transformadores duales, aparamenta de MT/BT, diésel, UPS y PFC; contacte con nuestros ingenieros para una cotización formal.

Special Considerations

  • El nivel de falla del sistema por defecto es 500 MVA — confirme el valor real con la empresa de red (afecta los ajustes de protección y la térmica del cable; toConfirm: ssc).
  • El THDi ~30% está por encima del límite; los reactores desintonizados solo previenen la amplificación — agregue un APF para eliminar realmente la advertencia.
  • Todos los 500 kW se tratan como grado 1; si algunas cargas terminales pueden reducirse, el respaldo diésel/UPS (y el costo) puede disminuir.
  • Estimación a nivel de factibilidad; los planos están pendientes de un instituto de diseño autorizado, no son documentos de construcción.

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