Estação de carregamento de VE de 500 kW em 0,4 kV: 4×22 kW CA + 2×120 kW CC com APF + PFC
Alimentação direta de 0,4 kV · Painel de BT de 421 kVA · APF 288 A · PFC 75 kvar
1 · TL;DR Conclusion
Conclusão: uma estação de carregamento de VE de 500 kW (4×22 kW CA + 2×120 kW CC) em alimentação direta de 0,4 kV precisa de um quadro de baixa tensão de 421 kVA + um APF de 288 A + um PFC de 75 kvar — $58.375 em equipamentos no total. Sem transformador de MT significa sem perdas no ferro; o desafio são 722 A de corrente de baixa tensão, então o THD e o controle de reativos são todo o jogo.
- •Alimentação direta de 0,4 kV — 500 kW → 722 A; sem transformador de MT significa sem perda no ferro 24/7.
- •4×22 kW CA (88 kW) + 2×120 kW CC (240 kW) = 328 kW de carregadores; demanda de 400 kW com Kd 0,8.
- •APF de 288 A + PFC de 75 kvar lidam com THDi ≈ 50% dos carregadores CC e da carga reativa.
- •Painel de entrada de BT de 421 kVA (MNS-630); curto-circuito de BT de 15,19 kA → interrupção de 25 kA (margem de 1,6×).
- •Total de equipamentos de $58.375 — o mais barato dos três cenários porque o transformador de MT + os quadros de manobra são eliminados.
2 · Solution Overview
O clássico caso urbano de carregamento rápido de 'baixa tensão e alta corrente': 4×22 kW CA + 2×120 kW CC = 328 kW de carregadores, mais auxiliares até 500 kW conectados, alimentados diretamente em 0,4 kV (722 A). Sem transformador de MT significa zero perda no ferro e sem equipamento de MT, mas o aquecimento por alta corrente em BT, os harmônicos do retificador CC (THDi ≈ 50%) e os problemas de reativo/FP do carregador dominam — resolvido por um APF de 288 A + PFC de 75 kvar.
| Source | Role | Share kW | Share |
|---|---|---|---|
| Grid 0.4 kV | base | 400 kW | 100% |
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3 · Design Process & Rationale
① Uma alimentação direta de baixa tensão é viável?
500 kW a 0,4 kV = 722 A; um painel de BT de 421 kVA (MNS-630) suporta corrente de projeto de 608 A. Nota: hubs > 500 kW devem migrar para uma conexão de MT de 10 kV.
② Mix de carregadores e diversidade
AC 22 kW (carregador de bordo, PFC) vs DC 120 kW (retificador externo, altos harmônicos) comportam-se de forma diferente; Kd 0,8 → demanda de 400 kW.
③ Carga não linear → APF
2× DC120 = 240 kW de carga de retificador (50% não linear), THDi ≈ 50% → APF-288A (filtro ativo de harmônicos de 288 A).
④ Compensação reativa
PFC automático de 75 kvar (controlador RPC-12, 4 estágios) compensa a carga indutiva do carregador para um FP alvo de 0,95.
⑤ Proteção e seletividade de BT
Falta de BT de 15,19 kA (transformador a montante uk = 4% assumido) → capacidade de interrupção de 25 kA (margem de 1,6×), coordenação 50/51 de dois estágios.
⑥ Gestão térmica de alta corrente
722 A via alimentadores principais YJV 240 mm² ×2 em paralelo + 6× alimentadores YJV 50 mm²; o barramento necessita de monitoramento de temperatura online.
Pain Points → Solution → Evidence
722 A a 0,4 kV superaquece os barramentos e os alimentadores
Barramento MNS-630 + alimentadores paralelos de 240 mm² + monitoramento de temperatura online
shortCircuitCalc cable 240 mm², cableOk true
Carregadores rápidos CC injetam THDi ≈ 50%, perturbando a proteção e a medição
APF de 288 A (APF-288A) filtra harmônicos no barramento BT
BOM APF-288A ($8,096)
A carga indutiva do carregador tem baixo PF, incorrendo em penalidades reativas
PFC automático de 75 kvar (RPC-12 + comutação de 4 estágios)
BOM PFC 75 kvar + RPC-12 + CJ19-63 ×4
4 · Key Parameter Deep-Read
| Parameter | Value | Basis | Impact & Boundary |
|---|---|---|---|
| tensão de rede | 0,4 kV (alimentação direta em BT) | hub de carregamento urbano alimentado pela rede de BT próxima | sem transformador de MT, zero perda no ferro 722 A — hubs > 500 kW devem passar para 10 kV |
| totalKw / kd | 500 kW / 0,8 | simultaneidade de carregamento público | demanda de 400 kW → quadro de 421 kVA maior simultaneidade → quadro de 630 kVA |
| loadNonlinear | 250 kW (50%) | 2× retificadores DC120 | APF de 288 A THDi ≈ 50% sem compensação |
| avgPf | 0,9 | carregadores AC com PFC + PF do carregador DC | PFC de 75 kvar → meta de 0,95 PF mais baixo → maior compensação |
| circuitCount | 6 | 4 alimentadores AC + 2 DC | 6× alimentadores YJV 50 mm² mais carregadores → mais alimentadores |
5 · Drawing Deep-Read
The following drawings are shown for reference (full set in the configurator “View design document”):
6 · Operation Demo (Deep-Read)
Fluxo de carga
Alimentação direta de 0,4 kV, 722 A — arraste o controle deslizante para observar a corrente e a queda; perda ∝ I², por isso o controle de corrente é importante em um cenário de alta corrente.
Qualidade de energia
THDi 50% não compensado → APF para < 5%; o PFC eleva o FP de 0,9 para 0,95.
Falta e proteção
Falta de BT de 15,19 kA → interrupção de 25 kA (margem de 1,6×), coordenação de dois estágios 50/51.
Other views (shown): Fluxo de carga · Tensão · Falta e proteção · Qualidade de energia
7 · Economics & Payback
Equipamento total $58.375 (nível de viabilidade) — o mais baixo dos três cenários porque o transformador de MT + o quadro de MT são eliminados. Sem PV/armazenamento, portanto as alavancas são as perdas e o fator de potência: sem transformador significa sem perda em ferro 24/7 (uma unidade de 500 kVA queimaria ~1 kW em vazio); as perdas de linha escalam com I² a 722 A, pelo que a PFC que eleva o FP de 0,9→0,95 reduz a corrente ~5% e as perdas ~10%.
8 · FAQ
Uma estação de carregamento de 500 kW pode operar em 0,4 kV?
Qual mix de carregadores é assumido?
Preciso de um transformador?
Por que um APF é necessário?
Quanto de PFC?
Qual é o nível de falta em BT — a capacidade de interrupção é adequada?
Quanto custa todo o esquema?
Qual é o maior risco?
Special Considerations
- 500 kW a 0,4 kV = 722 A — verifique se a concessionária permite uma conexão de BT desse porte; hubs > 500 kW geralmente migram para uma conexão de MT de 10 kV.
- THDi ≈ 50% dos carregadores CC — o APF de 288 A é obrigatório, e confirme a retificação ativa do lado do carregador.
- Nível de falta do barramento de BT assumido a partir de um transformador a montante uk=4% — confirme o transformador a montante real para os níveis de falta.
- Todos os números são estimativas de nível de viabilidade; os desenhos são esquemáticos, pendentes de refinamento pelo instituto de projeto.
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