400 kW pour hôpital : double alimentation + transformateur sec N+1 + onduleur 200 kVA + groupe diesel 500 kVA
2× SCB13-400/10 N+1 · diesel 500 kVA · UPS 200 kVA/15 min · isolation médicale IT
1 · TL;DR Conclusion
Conclusion : un hôpital de 400 kW utilise 2 transformateurs secs SCB13-400/10 (N+1) + un groupe électrogène diesel de secours de 500 kVA + un UPS de 200 kVA/15 min — 200 667 $ d'équipement au total. Une double alimentation 10 kV avec transfert automatique (commutation en 2 s) + une isolation IT médicale maintient les charges critiques/de grade 1 sous tension à 84 % de charge du transformateur en N-1.
- •Redondance N+1 : 2 transformateurs secs SCB13-400/10 — une panne supporte encore 84 % de la demande (verdict N-1 : conforme).
- •Double alimentation : réseau 10 kV + groupe diesel de secours 500 kVA — transfert automatique en 2 s < 15 s de coupure autorisée.
- •UPS en ligne 200 kVA (15 min / 40 kWh) traverse les coupures de niveau ms pour les charges médicales IT / réanimation de 120 kW.
- •Isolation médicale IT (ES710) + protection contre l'arc électrique (ARB6, Cat 1) + circuit dédié incendie avec ATS à transfert final.
- •TCO du transformateur : passer à l'alliage amorphe SH15 économise ≈ 694 $/an (retour ≈ 1,2 an à 84 % de charge).
2 · Solution Overview
Un hôpital est la charge de fiabilité la plus exigeante : les salles d'opération, les soins intensifs et le maintien des fonctions vitales ne tolèrent aucune interruption, c'est pourquoi l'ensemble de l'établissement est conçu en grade 1 (400 kW), avec 320 kW critiques et 120 kW de charge sensible informatique médicale. Le schéma empile une double alimentation 10 kV + transfert automatique + diesel + UPS, plus une isolation IT médicale et une mise à la terre équipotentielle, conformément à la IEC 60364-7-710 pour les locaux médicaux du groupe 2.
| Source | Role | Share kW | Share |
|---|---|---|---|
| Grid 10 kV | base | 320 kW | 100% |
| Diesel 400 kW | backup | 0 kW | 0% |
| UPS 200 kVA | backup | 0 kW | 0% |
3 · Design Process & Rationale
① Classer d'abord la charge (400 kW → catégorie 1 et critique)
Répartir les 400 kW en éclairage 60 kW, force 280 kW, sensible 120 kW (IT médical / réanimation), critique 320 kW, incendie 60 kW. Selon IEC 60364, l'ensemble de l'hôpital est de catégorie 1 (400 kW) ; la charge critique de 320 kW impose une source de secours — la base pour une double alimentation + groupe diesel + UPS.
② Double alimentation + mix de sources de secours
Réseau 10 kV (base) + diesel 500 kVA (secours) + UPS 200 kVA (secours). allowedOutage = 15 s entraîne le transfert automatique du diesel en 2 s ; la charge sensible de 120 kW nécessite un niveau de ms, d'où l'UPS en ligne de 200 kVA.
③ Redondance de transformateur N+1
Demande 320 kW / 0,9 PF ≈ 356 kVA → 2× SCB13-400/10 type sec (N+1). Le type sec est choisi pour la sécurité incendie en intérieur (sans huile) ; N+1 maintient 84 % de charge après le déclenchement d'une unité.
④ Distribution BT + bus-tie + commutateurs de transfert
Appareillage BT MNS avec panneaux d'arrivée + bus-tie + départs ; ATS-630 (réseau/diesel), STS-630 (transfert statique UPS), GATS-630 (transfert final catégorie 1), FATS-630 (transfert final incendie).
⑤ Protection et sélectivité
Coordination 50/51 (arrivée 0,6 s → transformateur 0,3 s), arc-flash ARB6 (Cat 1, 1,58 cal/cm²) ; court-circuit BT 14,15 kA → 25 kA de coupure (marge de 1,8×).
⑥ Système isolé IT médical
Les charges IT médicales de 120 kW (bloc opératoire, réanimation) sont alimentées par une alimentation isolée ES710 avec surveillance d'isolement — le premier défaut alarme mais ne déclenche pas ; un UPS de bloc opératoire de 20 kVA est chiffré par projet.
⑦ Vérifications incendie + mise à la terre + fiabilité
Charge incendie 60 kW sur circuit dédié avec ATS de transfert final ; mise à la terre équipotentielle TN-S (18 piquets) ; EPS 60 kW éclairage de secours ; verdict N-1 réussi.
Pain Points → Solution → Evidence
Même une coupure de 15 secondes peut interrompre une chirurgie ou un ventilateur
Double alimentation 10 kV + transfert automatique (2 s) + onduleur 200 kVA (autonomie de 15 min)
Verdict nMinus1 réussi, switchTimeS 2 s < allowedOutageS 15 s ; upsBattery runtimeMin 15
Un premier défaut à la terre déclenchant le circuit d'IT médicale interromprait la chirurgie
Alimentation isolée d'IT médicale (ES710) avec surveillance d'isolement — alarme au premier défaut, pas de déclenchement
La nomenclature inclut « Alimentation isolée d'IT médicale ES710 » + « Système d'isolement d'IT médicale »
La défaillance d'un seul transformateur plongerait tout l'hôpital dans le noir
2× SCB13-400/10 N+1 — une unité hors service couvre encore 84 % de la demande
nMinus1 loadingPctAfter 84 %, verdict réussi
4 · Key Parameter Deep-Read
| Parameter | Value | Basis | Impact & Boundary |
|---|---|---|---|
| totalKw (charge connectée) | 400 kW | somme de la puissance nominale de tous les équipements | détermine le dimensionnement du transformateur / groupe électrogène / UPS demande 320 kW à Kd 0,8 |
| loadGrade1 / loadCritical | 400 / 320 kW | IEC 60364 grade-1 = hôpital | impose double alimentation + diesel de secours + UPS grade-2/3 = 0 — tout est grade-1 |
| allowedOutage | 15 s (s15) | exigence d'alimentation grade-1 | ATS diesel en 2 s ; la charge sensible reçoit un UPS l'IT médical nécessite une échelle de ms → pont UPS |
| transformer redundancy | N+1 (2× 400 kVA) | SCB13 type sec, intérieur | 84% de charge après N-1 simple = 80% de charge mais sans redondance |
| loadSensitive (medical IT) | 120 kW | bloc opératoire + réanimation + maintien des fonctions vitales | UPS 200 kVA + alimentation isolée ES710 évolue linéairement avec le nombre de blocs opératoires |
| largestMotorKw / start mode | 37 kW / progressif | refroidisseur CVC / traitement d'air | le démarrage progressif limite la chute de tension moteurs plus grands → VFD |
5 · Drawing Deep-Read
The following drawings are shown for reference (full set in the configurator “View design document”):
6 · Operation Demo (Deep-Read)
Fiabilité (N-1)
Cliquez sur 'Défaillance du réseau' : le diesel prend le relais en 2 s, la tension aux bornes se maintient ; scénario N-1 : un transformateur hors service, charge encore à 84 % (verdict : conforme).
Qualité de l'énergie
IT médical + UPS fournissent une alimentation propre aux charges sensibles ; THDi 15 % côté BT, l'onduleur en ligne à double conversion élimine les perturbations du réseau.
Défaut et protection
Court-circuit BT de 14,15 kA → coupure de 25 kA (marge de 1,8×) ; arc-flash Cat 1 (1,58 cal/cm²) ; protection principale 0,6 s.
Other views (shown): Écoulement de charge · Tension · Pertes · Défaut et protection · Environnement
7 · Economics & Payback
Équipement total 200 667 $ (niveau de faisabilité). Il s'agit de réseau + diesel + UPS — pas de PV/stockage, donc le cas financier est la disponibilité, pas les économies d'énergie. Deux leviers quantifiables : le coût total de possession du transformateur (l'alliage amorphe SH15 permet d'économiser ≈ 694 $/an, retour sur investissement de 1,2 an) et les pertes (3,8 kW ≈ 9 918 $/an à 0,12 $/kWh).
8 · FAQ
De quel transformateur un hôpital de 400 kW a-t-il besoin ?
Pourquoi N+1 plutôt qu'un seul de 630 kVA ?
Quelle taille d'onduleur pour la salle d'opération ?
À quelle vitesse le diesel prend-il le relais après une coupure secteur ?
L'isolation médicale IT est-elle obligatoire ?
Comment la charge incendie est-elle gérée ?
Transformateur sec ou immergé dans l'huile pour un hôpital ?
Combien coûte ce schéma ?
Comment réduire la facture énergétique du transformateur ?
Special Considerations
- L'isolation médicale IT (ES710) et l'onduleur de bloc opératoire sont 'prix sur demande' (poa) — exclus du total, devis séparé.
- Le diesel de 500 kVA supporte 400 kW de grade 1 à ≈ 100% de charge — vérifier le profil de charge et la marge de réserve pour expansion.
- Ssc (court-circuit réseau 500 MVA) est supposé — confirmer le niveau de défaut réel avec le concessionnaire pour les réglages finaux de protection et de câble.
- Arc-flash Cat 1 (1,58 cal/cm²) est préliminaire — une étude formelle IEEE 1584 par un ingénieur qualifié est requise avant les permis.
- Les dessins sont des livrables schématiques en attente de raffinement par l'institut de conception ; tous les chiffres sont des estimations au niveau de faisabilité.
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
Fourniture unique d'équipements d'énergie conventionnels et solaires
De la conception de systèmes de distribution d'énergie à l'énergie solaire : transformateurs, appareillages de commutation, sous-stations et équipements solaires, dimensionnés et cotés en un seul endroit. Utilisez nos calculateurs pour obtenir une nomenclature complète et un prix FOB.