Transformateur 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 d'alimentation aéroportuaire : GPU 400 Hz + éclairage de piste + UPS sur un schéma à double alimentation N+1

2×SCB13-500/10 N+1 · 400 kW diesel de secours · 150 kVA UPS (15 min) · pont GPU 400 Hz

1 · TL;DR Conclusion

Conclusion : cet aéroport de 500 kW utilise une alimentation 10 kV + 2 transformateurs secs SCB13-500/10 (N+1), avec un diesel de secours de 400 kW et un UPS de 150 kVA couvrant 100 % de la charge piste de catégorie 1/ATC. Le pont GPU 400 Hz porte le THDi à 30 %, donc le PFC de 150 kvar est désaccordé et un APF est recommandé — total du configurateur ≈ 456 014 $ (niveau de faisabilité).

  • •2 transformateurs secs SCB13 de 2×500 kVA N+1 ; 84 % de charge après la perte d'une unité, dans la plage de 60–85 %
  • •Chaîne à double alimentation : réseau 10 kV + diesel 400 kW + UPS 150 kVA = 550 kW de secours, couvrant exactement le grade-1 (500) + incendie (50)
  • •Les convertisseurs GPU 400 Hz apportent 150 kW non linéaires (30 % THDi) ; le PFC désaccordé de 150 kvar évite la résonance, un APF élimine la limite
  • •UPS 150 kVA (120 kW, 15 min, 384 Vdc) maintient l'ATC/communications pendant le transfert diesel de 2 s
  • •Court-circuit 28,9 kA (MT) / 17,6 kA (BT) ; le câble de 300 mm² passe le contrôle thermique (44 mm² min)

2 · Solution Overview

Un aéroport est un site de classe 1 à haute fiabilité : l'éclairage de piste/d'approche, l'ATC et les communications ne peuvent pas s'éteindre. Ce schéma de 500 kW combine une alimentation secteur de 10 kV, des transformateurs secs N+1, un diesel de secours de 400 kW et un UPS de 150 kVA, avec la charge du pont d'alimentation au sol (GPU) à 400 Hz modélisée comme une source non linéaire de 150 kW.

2×500 kVA (N+1)
Capacité du transformateur
SCB13-500/10
Modèle du transformateur
10 kV / 0.4 kV
Tension
400 kW diesel + 150 kVA UPS
Secours
500 kW
Charge installée
400 kW (kd 0,8)
Demande
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. Identification des besoins

Un aéroport est de grade 1 — l'éclairage de piste, l'ATC et les communications ne doivent pas perdre l'alimentation ; le pont GPU 400 Hz est une charge non linéaire à fréquence variable. Nous avons défini : coupure autorisée ≤15 s, charge incendie sur un circuit dédié, et charges sensibles secourues par UPS (ATC/radar).

2. Classification des charges

Les 500 kW sont traités comme grade 1 (pratique aéroportuaire) : critiques 300 kW, non linéaires 150 kW (convertisseurs 400 Hz), sensibles 150 kW (ATC), incendie 50 kW. Ce profil détermine le mix de sources et le traitement des harmoniques.

3. Source et mix

Structure à double alimentation : réseau 10 kV en base (100%), plus un diesel de secours de 400 kW et un UPS de 150 kVA formant la chaîne de secours — 550 kW de secours = grade 1 (500) + incendie (50) ; la vérification V9 rapporte une couverture de 100%.

4. Dimensionnement du transformateur

Demande apparente Sd=400/0,95≈421 kVA → palier 500 kVA ; pour la continuité en cas de défaillance d'une unité, nous sélectionnons N+1 → 2×SCB13-500/10 de type sec (intérieur, sans huile, adapté au risque incendie), charge de 84%.

5. Distribution et protection

Arrivée MV KYN28A-12 → 2 transformateurs secs → bus LV MNS (avec couplage de bus). La protection utilise une surintensité 50/51 avec sélectivité 0,3/0,2 s ; les 5 paires de coordination sont validées.

6. Réactif et harmoniques

Le PF cible de 0,95 nécessite 150 kvar (4×38 kvar batteries désaccordées). Les variateurs 400 Hz portent le THDi à 30%, bien au-delà de la limite de 15% : les réactances de désaccordement ne font qu'empêcher l'amplification — un APF est nécessaire pour l'éliminer réellement.

7. Fiabilité et exigences particulières

N+1 maintient 84% de charge après la perte d'une unité ; le diesel prend le relais en 2 s tandis que l'UPS maintient l'ATC pendant 15 min ; l'éclairage de piste et les circuits GPU intérieurs sont alimentés séparément pour éviter les interférences.

Pain Points → Solution → Evidence

Pain

L'éclairage de piste ne peut pas s'éteindre — la perte d'une alimentation ne doit pas plonger l'aérodrome dans le noir

Solution

Double alimentation + N+1 : réseau + diesel 400 kW + chaîne de secours UPS 150 kVA

Evidence

V9 : secours 550 kW = grade 1 500 + incendie 50 (100 %) ; V4 N-1 charge à 84 % validée

Pain

Les convertisseurs GPU 400 Hz déforment le bus et surchauffent la batterie de condensateurs

Solution

Des réacteurs désaccordés de 150 kvar empêchent la résonance, plus un APF pour éliminer le dépassement

Evidence

Profil de charge THDi 30 % (150/500 kW non linéaire), bien au-dessus de la limite de 15 %

Pain

Dysfonctionnement ATC/communications pendant le transfert réseau-diesel

Solution

Un UPS de 150 kVA (15 min) relie les charges sensibles sans interruption

Evidence

UPS 150 kVA/120 kW · 15 min · 384 Vdc · 97 Ah, couvrant le transfert de 2 s

Pain

Risque d'huile/incendie en sous-station intérieure

Solution

Transformateur sec SCB13 (sans huile, ignifuge)

Evidence

transModel SCB13-500/10 type sec — intérieur, adapté au feu

4 · Key Parameter Deep-Read

ParameterValueBasisImpact & Boundary
Capacité du transformateur500 kVA ×2 (N+1)Sd=400/0,95≈421 kVA → palier 500 kVA ; N+1 → 2 unitésCharge à 84 %, économique ; pas d'interruption en cas de perte d'une unité
Passer à 630 kVA si la demande >450 kW
Couverture de secours550 kW (diesel 400 + UPS 150)grade-1 500 + incendie 50 = 550V9 100 % de secours, zéro perte pour les charges critiques
Ajouter diesel/UPS si la charge critique augmente
THDi30 %Les convertisseurs 400 Hz sont une charge non linéaire concentrée (150 kW)Dépasse la limite de 15 % ; PFC désaccordé + APF requis
Le calibre de l'APF est finalisé à partir du spectre harmonique
Calibre de l'UPS150 kVA / 120 kWMaintient ATC/comms (sensibles) pendant 15 minBatterie 384 Vdc 97 Ah, transfert sans coupure
Ajouter des chaînes de batteries pour une autonomie plus longue
Charge N-184 %Sd 421/500 après perte d'une unitéTransfert 2 s ≤ 15 s autorisé, verdict conforme
Une unité peut surcharger à mesure que la charge augmente
Court-circuitMV 28,9 / LV 17,6 kANiveau de défaut 500 MVA + transformateur uk=4 %Coupure HV 31,5 kA / LV 25 kA (marge 1,1×/1,4×)
Confirmer le niveau de défaut réel avec le réseau (toConfirm: ssc)
PFC150 kvar (4×38)avgPf 0,85 → pfTarget 0,95 écartPF conforme, moins de charge et de pertes du transformateur
Harmoniques 400 Hz — désaccordé pour éviter l'amplification des 5e/7e

5 · Drawing Deep-Read

Dwg 3/26Schéma unifilaire — Alimentation 10 kV → KYN28A-12 → 2×SCB13-500/10 → bus BT MNS → départs piste / GPU / ATC
Why: Le schéma unifilaire est la colonne vertébrale : il montre la structure à double alimentation — réseau, diesel et UPS alimentent tous le bus BT, N+1 signifie que l'un ou l'autre transformateur peut tomber sans coupure, et l'éclairage de piste et la GPU 400 Hz sont sur des départs séparés. C'est la garantie structurelle derrière « l'éclairage de piste ne peut pas s'éteindre ».
Dwg 4/26Topologie du système — Réseau 10 kV (base) + diesel 400 kW (secours) + UPS 150 kVA (en ligne) → bus BT
Why: La topologie fixe chaque source à son niveau de tension : réseau en MT, diesel et UPS en BT, tout lien inter-tension passant obligatoirement par le transformateur. Elle confirme visuellement que le câblage à double alimentation est sans conflit.
Dwg 12/26Évaluation de la qualité de l'énergie — THDi 30 % > limite 15 % · 150 kvar désaccordé + APF recommandé
Why: Le schéma de qualité de l'énergie quantifie le risque harmonique du pont 400 Hz : THDi 30 % est le double de la limite de 15 %, donc les inductances de désaccordement ne font que stopper l'amplification — un APF est indispensable pour l'éliminer. C'est une preuve directe du problème « les harmoniques brûlent les condensateurs ».
Dwg 14/26Configuration des protections — 50/51 surintensité · arrivée 0,6 s → transformateur 0,3 s → départ 0,1 s, 5 paires validées
Why: Le schéma de protection place chaque étage et réglage : arrivée MT, transformateur, arrivée BT et départ sont échelonnés à 0,6/0,3/0,1 s afin qu'un défaut aval ne déclenche que son propre circuit — aucun défaut unique ne met tout l'aéroport dans le noir.
Dwg 15/26Courbe de coordination des protections TCC — Arrivée 50/51 (0,6 s) → arrivée BT (0,3 s) → départ (0,1 s), échelonnement 0,3/0,2 s
Why: La TCC prouve la sélectivité : un défaut aval ne déclenche que son départ tandis que les disjoncteurs amont tiennent. Les 5 paires respectent le critère d'échelonnement ≥ 0,2 s.

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

Dwg 1 · Base de conception électriqueDwg 2 · Légende des symbolesDwg 3 · Schéma unifilaireDwg 4 · Schéma de topologie du systèmeDwg 5 · Système de distributionDwg 6 · Système de distribution MTDwg 7 · Système de distribution BTDwg 8 · Calcul des courts-circuitsDwg 9 · Codes et normes applicablesDwg 10 · Données techniques des équipements principauxDwg 11 · Exigences de construction et d'essaisDwg 12 · Évaluation de la qualité de l'énergieDwg 13 · Architecture SCADADwg 14 · Configuration de la protectionDwg 15 · Courbe de coordination des protections TCCDwg 16 · Système de mise à la terreDwg 17 · Protection contre la foudre et les surtensions (LPS/SPD)Dwg 18 · Plan d'implantation des équipementsDwg 19 · Compensation réactive et harmoniqueDwg 20 · Transfert microréseau raccordé au réseau / îlotageDwg 21 · Circuit de commande et de signalisation secondaireDwg 22 · Bornier (armoires de protection et de commande)Dwg 23 · Disposition frontale de l'armoire et nomenclatureDwg 24 · Système d'alimentation auxiliaire CCDwg 25 · Système de carburant dieselDwg 26 · Système de mise à la terre (TN-S)

6 · Operation Demo (Deep-Read)

Flux d'énergie

Demande de 400 kW du réseau → appareillage MT → deux transformateurs SCB13 → bus BT → 14 départs (piste / GPU / ATC). Les transformateurs doubles partagent ~42 % chacun ; en cas de perte d'une unité, le survivant supporte 84 %.

Défaut et transfert

En cas de perte du réseau, le diesel se synchronise en 2 s tandis que l'UPS maintient l'ATC pendant 15 min ; un défaut sur un départ ne déclenche que ce départ (0,1 s) avec l'amont qui tient 0,3 s — la sélectivité est assurée.

Qualité de l'énergie et harmoniques

Le pont 400 Hz porte le THDi à 30 % ; comparez le spectre harmonique avant/après traitement par réactance désaccordée + APF pour quantifier la cause et la solution de « les harmoniques brûlent les condensateurs ».

Pertes et coût de l'électricité

Pertes en sec p0=1,16 / pk=4,88 kW, ≈102 071 kWh/an (≈12 249 $ à 0,12 $/kWh) ; une unité SH15 amorphe à huile économiserait ≈7 434 kWh/an mais sacrifie la sécurité sans huile.

Other views (shown): Fonctionnement 24h · Profil de tension · Caractéristiques du schéma · Déclassement environnemental

7 · Economics & Payback

Équipement total du configurateur ≈ 456 014 $ (niveau de faisabilité, incl. 2×SCB13-500/10 transformateurs secs, appareillage MT/BT, diesel conteneurisé de 500 kVA, UPS de 150 kVA, PFC de 150 kvar et câbles). L'économie repose sur la prime de fiabilité plus les pertes : ≈102 071 kWh/an (12 249 $) ; une unité à huile amorphe SH15 permettrait d'économiser ≈892 $/an, mais les aéroports intérieurs préfèrent le type sec sans huile — la sécurité avant l'efficacité.

$456,014
Total de l'équipement
102,071 kWh
Pertes annuelles
$12,249/an
Coût des pertes
$892/an
Économie SH15
550 kW (100%)
Couverture de secours

8 · FAQ

Quelle taille de transformateur pour un aéroport de 500 kW ?
À kd=0,8, la demande est de 400 kW ≈ 421 kVA → palier de 500 kVA ; pour éviter toute coupure en cas de défaillance d'une unité, utilisez 2×500 kVA N+1 (84 % après perte d'une unité).
Pourquoi un transformateur sec pour un aéroport ?
Les sous-stations intérieures d'aéroport sont sensibles au feu ; le type sec SCB13 est sans huile et ignifuge. Il coûte légèrement plus de pertes à vide que l'huile amorphe, mais la sécurité l'emporte.
Quelle taille de diesel de secours pour un aéroport ?
Classe 1 500 + incendie 50 = 550 kW doivent être couverts à 100 % ; diesel 400 kW + UPS 150 kVA = 550 kW, le diesel étant réalisé sous forme de groupe électrogène conteneurisé de 500 kVA.
Qu'est-ce qu'un GPU 400 Hz et pourquoi affecte-t-il la conception ?
L'unité de puissance au sol 400 Hz est un convertisseur de fréquence alimentant les aéronefs sur le tarmac — une charge non linéaire concentrée qui pousse le THDi à 30 %, nécessitant un PFC désaccordé plus un APF.
Combien de temps tient l'UPS ?
L'UPS 150 kVA/120 kW ici assure une autonomie de 15 min (384 Vdc, 97 Ah) — largement suffisant pour couvrir les 2 s de transfert diesel ; ajoutez des chaînes de batteries pour une autonomie plus longue.
Qu'est-ce qui alimente l'éclairage de piste ?
L'éclairage de piste est de classe 1 : normalement alimenté depuis le bus BT à double transformateur ; en cas de perte du réseau, le diesel 400 kW prend le relais avec l'UPS en pontage — zéro coupure.
Pourquoi des transformateurs doubles N+1 ?
Un aéroport ne peut pas s'arrêter entièrement sur la défaillance d'un seul transformateur ; N+1 donne 84 % de charge après perte d'une unité, transfert de 2 s ≤ 15 s autorisées — conforme.
Un THDi de 30 % est-il un problème ?
Oui — le double de la limite de 15 %. Les réactances désaccordées ne font qu'arrêter la résonance ; un APF est nécessaire pour l'éliminer, sinon la batterie de condensateurs surchauffe et tombe en panne.
Combien coûte le package aéroport ?
Total du configurateur ≈ 456 014 $ (niveau de faisabilité), couvrant les transformateurs doubles, l'appareillage MT/BT, le diesel, l'UPS et le PFC ; contactez nos ingénieurs pour un devis formel.

Special Considerations

  • Le niveau de défaut du système est par défaut de 500 MVA — confirmez la valeur réelle auprès du gestionnaire de réseau (affecte les réglages de protection et le thermique des câbles ; toConfirm: ssc).
  • Le THDi ~30 % dépasse la limite ; les réacteurs désaccordés ne font qu'empêcher l'amplification — ajoutez un APF pour réellement éliminer l'avertissement.
  • Tous les 500 kW sont traités comme grade 1 ; si certaines charges terminales peuvent être déclassées, le secours diesel/UPS (et le coût) peut diminuer.
  • Estimation au niveau de faisabilité ; les plans en attente d'un institut de conception agréé, pas des documents de construction.

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