600 kW / 630 kVA Alimentación de Terminal Portuaria: 160 kW Grúa de Muelle + Compensación Dinámica SVG Lectura Detallada
2×S13-M-630/10 N+1 · VFD de grúa de 160 kW · Compensación dinámica SVG
1 · TL;DR Conclusion
Conclusión: esta terminal portuaria de 600 kW utiliza 2×S13-M-630/10 transformadores de aceite (N+1) + un VFD de grúa de muelle de 160 kW + compensación reactiva dinámica SVG — total del configurador ≈ $156,706, carga N-1 del 80%, THDi 42% mitigado por SVG, caída de grúa de 160 kW 1.7% vs 8.2% DOL (nivel de factibilidad).
- •2 transformadores de aceite S13-M-630/10 de 2×630 kVA (N+1), 80% de carga tras la pérdida de una unidad, demanda de 480 kW
- •Grúa de muelle de 160 kW con VFD — caída de tensión al arranque del 1,7% frente al 8,2% con arranque directo (DOL); carga de impacto de 300 kW
- •Compensación dinámica SVG ($32.200) para la carga regenerativa/de impacto de la grúa y un THDi del 42%
- •Sin fuente de respaldo — solo conectado a la red; el transformador N-1 cubre la grúa + el suministro eléctrico a buques (shore power)
- •Economía: $156.706 en total; la actualización a SH15 ahorra $337/año, retorno de inversión de ~3 años; pérdidas de 161.197 kWh/año ≈ $19.344
2 · Solution Overview
Una terminal de contenedores es una carga densa en VFD y con alto impacto: las grúas de muelle y las RTG experimentan picos de demanda al levantar y regeneran energía al bajar, causando parpadeos de tensión que pueden disparar los alimentadores vecinos. Este esquema utiliza transformadores de aceite N+1 más un VFD de grúa de 160 kW y compensación dinámica SVG para mantener la tensión estable y limpiar el bus.
| Source | Role | Share kW | Share |
|---|---|---|---|
| Grid 10 kV | base | 480 kW | 100% |
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3 · Design Process & Rationale
1. Identificación de requisitos
Terminal de 600 kW: 450 kW de potencia, 300 kW de impacto (grúa), 250 kW no lineal, 160 kW del motor más grande en VFD.
2. Característica de la carga
Impacto de grúa 300 + no lineal 250; demanda 480 kW (Kd 0,8); arranques cíclicos, sin carga de reserva crítica a largo plazo.
3. Fuente
Solo red de 10 kV (conectada a la red); las grúas tienen ciclos, sin carga de reserva de grado 1, por lo que no se requiere diésel/UPS.
4. Dimensionamiento del transformador
480 kW ≈ 505 kVA → nivel de 630 kVA; N+1 → 2×S13-M-630/10, 80% de carga tras la pérdida de una unidad.
5. SVG y armónicos
42% THDi + 300 kW de impacto → compensación dinámica SVG ($32.200) para flicker + reactiva + armónicos.
6. Accionamiento de grúa
VFD de 160 kW (caída del 1,7%); el accionamiento regenerativo devuelve la energía de frenado al bus de CC (elemento de accionamiento regenerativo de grúa portuaria).
7. Protección
Cortocircuito MV 31,5 / LV 36 kA; selectividad 10,71×; SCADA modbus.
Pain Points → Solution → Evidence
El arranque de la grúa provoca parpadeo de tensión que atenúa otros alimentadores
La compensación dinámica SVG responde en <10 ms para mantener la barra
Impacto de 300 kW; SVG $32,200 auto-seleccionado
Los armónicos del VFD sobrecalientan el transformador
Reactor desintonizado + filtrado activo SVG
THDi 42% (V6 advierte)
El frenado regenerativo de la grúa realimenta el bus de CC
Accionamiento regenerativo + resistencia de frenado
elemento de accionamiento regenerativo de grúa de muelle (POA)
4 · Key Parameter Deep-Read
| Parameter | Value | Basis | Impact & Boundary |
|---|---|---|---|
| Capacidad del transformador | 630 kVA ×2 (S13-M) | 505 kVA → nivel 630; N+1 → 2 unidades | Carga al 80%, banda económica 60–85% por encima de ~540 kVA de demanda, pasar a 800 |
| Compensación dinámica SVG | $32,200 | Impacto de 300 kW + THDi 42% autoselecciona SVG | Respuesta <10 ms; flicker + reactiva + armónicos Los condensadores PFC no pueden manejar flicker; solo SVG puede |
| Motor de grúa | 160 kW VFD, caída 1,7% | VFD kst 1,3 vs DOL 6,5 | sin caída; DOL sería 8,2% confirmar accionamiento regenerativo y resistencia de frenado |
| Carga de impacto | 300 kW | pico instantáneo de elevación/recogida de grúa | define tamaño de SVG y supresión de flicker verificar factor de coincidencia multi-grúa |
| Armónicos | THDi 42% | no lineal 250 kW / 600 kW | requiere filtrado activo SVG objetivo THDi ≤8% |
| Factor de demanda | 0,8 → 480 kW | instalado 600 kW × Kd 0,8 | dimensiona transformador a demanda real verificar contra ciclo de trabajo de grúa |
5 · Drawing Deep-Read
The following drawings are shown for reference (full set in the configurator “View design document”):
6 · Operation Demo (Deep-Read)
Fiabilidad
N+1 80% tras la pérdida de una unidad; conectado a la red sin respaldo — grúa + alimentación de puerto cubiertos por redundancia de doble transformador.
Fallo y protección
BT 22 kA / MT 28,9 kA, corte BT 36 kA / MT 31,5 kA (1,3×); selectividad 10,71×.
Calidad de energía
THDi 42% mitigado por SVG; caída de VFD de grúa 1,7% (DOL 8,2%), bus 0,983 pu.
Economía
$156.706 total; actualización SH15 ~3 años de retorno ($337/año); pérdidas 161.197 kWh/año ≈ $19.344.
Other views (shown): LCC (costo del ciclo de vida) · Calidad de energía y armónicos · Perfil de tensión · Características del esquema · Arco eléctrico
7 · Economics & Payback
Equipo total ≈ $156,706 (2×S13-M-630/10 + alimentadores de grúa + compensación dinámica SVG + SCADA modbus). Sin PV/BESS, por lo que la economía = capex + pérdidas + TCO del transformador: la actualización de S13→SH15 amorfo ahorra ≈2,803 kWh/año (≈$337/año), ~3 años de retorno; pérdidas anuales de transformador+línea ≈161,197 kWh (≈$19,344/año). La unidad de accionamiento regenerativo de la grúa y la alimentación desde tierra son POA.
8 · FAQ
¿Qué transformador para una terminal de 600 kW?
¿SVG frente a compensación con condensadores simples?
¿Necesita la grúa un VFD?
¿Cómo se maneja un THDi del 42%?
¿Qué efecto tiene el parpadeo de tensión?
¿A dónde va la energía regenerativa del descenso de la grúa?
¿Se necesita una fuente de respaldo?
¿Cuál es el retorno de un transformador mejor?
¿Es el precio final?
Special Considerations
- THDi 42% supera gravemente el límite: los condensadores de PFC no pueden manejar el flicker, la compensación dinámica SVG es obligatoria (solución V6).
- Este esquema está conectado a la red sin respaldo; si las grúas son de servicio continuo crítico, evalúe por separado diésel/UPS.
- El accionamiento regenerativo de la grúa y la alimentación desde tierra son POA; debe verificarse el factor de coincidencia de múltiples grúas.
- El VFD de la grúa de 160 kW es el motor más grande; confirme la resistencia de frenado regenerativo y la capacidad del bus de CC.
- Estimación a nivel de factibilidad; los planos están pendientes de un instituto de diseño autorizado; confirme la Ssc de la red (se asume 500 MVA).
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