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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Microrrede de 2000 kW Fonte-Rede-Carga-Armazenamento: PV 1000 kWp + BESS 800 kW/1742 kWh + Transferência Automática de Leitura Profunda

PV 1000 kWp · BESS 800 kW/1742 kWh · Diesel 600 kW em espera · 2×SCB13-2000/10 N+1 · conectado/desconectado da rede

1 · TL;DR Conclusion

Conclusão: esta microrrede de fonte-rede-carga-armazenamento de 2000 kW combina 1000 kWp de PV + 800 kW/1742 kWh de BESS + 600 kW de diesel com transferência automática + uma alimentação de rede de 10 kV com conexão à rede/ilhamento, em 2 transformadores SCB13-2000/10 (N+1) mais um interruptor de transferência final de grau 1 (GATS) — total do configurador ≈ $914.457, EPC ≈ $990.000, retorno de 4 anos, TIR de 24,80%, 609,1 t de CO2/ano evitadas (nível de viabilidade).

  • •Mix multifonte: 1000 kWp FV (63% de participação) + 800 kW BESS (38%) + 600 kW diesel com transferência automática, 4400 kW instalados
  • •Conectado à rede/ilhamento + partida a frio (partida automática diesel de 600 kW, verificada); transferência automática em 2 s
  • •Comutador de transferência final de Grau 1 de 800 kW (GATS-630) + EPS de 300 kW, cobertura de backup de 175%
  • •autoconsumo FV ≈$261.482/ano (incl. corte de pico do BESS)
  • •Economia: $990.000 EPC, payback de 4 anos, TIR de 24,80%, LCOE $0,1011/kWh, 609,1 t de CO2/ano evitadas

2 · Solution Overview

Uma microrrede de fonte-rede-carga-armazenamento unifica as fontes (FV/diesel/rede), a rede, as cargas e o armazenamento sob um único EMS — a arquitetura arquetípica para parques industriais de carbono zero e grandes campi. Este projeto de 2000 kW tem FV para carga base, BESS para suavização+corte+demanda, diesel para backup com transferência automática, a rede como fornecimento principal conectado, e um interruptor de transferência final de grau 1 mantendo as linhas de produção críticas energizadas.

2×2000 kVA (SCB13-2000/10)
Transformador
1000 kWp
FV
800 kW / 1742 kWh
BESS
600 kW em espera · transferência automática
Diesel
10 kV
Rede
Conectado à rede/ilhado + arranque a frio + transferência automática
Modo
800 kW (transferência final GATS)
Carga de Grau 1
Aprovado (2×2000 kVA)
N-1
SourceRoleShare kWShare
Grid 10 kVbase0 kW0%
Solar PV 1000 kWpvariable1000 kW63%
BESS 800 kW / 1600 kWhvariable600 kW38%
Diesel 600 kWbackup0 kW0%

3 · Design Process & Rationale

1. Identificação de requisitos

Um parque industrial de carbono zero deseja tanto alta participação renovável quanto produção crítica ininterrupta (carga de grau 1 de 800 kW). Dois requisitos rígidos são fixados primeiro: despacho fonte-rede-carga-armazenamento e transferência automática confiável — exigindo BESS, diesel e ATS de extremidade.

2. Classificação de cargas

2000 kW totais → 1742 kW de demanda; 800 kW de grau 1, 800 kW de grau 2, 200 kW sensíveis. O grau 1 precisa de um interruptor de transferência de extremidade (GATS-630) + EPS; o grau 2 é coberto por rede+BESS.

3. Mix de fontes

1000 kWp PV (63%) + 800 kW/1742 kWh BESS (38%, 2 h) + 600 kW diesel de reserva (transferência automática) + rede de 10 kV, despachados por um único EMS.

4. Dimensionamento do transformador

1742 kW → 1684 kVA → faixa de 2000 kVA + N+1 (2 unidades a seco, parque interno). 84% de carregamento após um desarme (aprovação N-1); a carga de grau 1 é transferida para a outra fonte via ATS de extremidade.

5. Transferência automática e comutação

GATS-630 de extremidade de grau 1 com transferência automática: na perda da rede, comuta para diesel/BESS em 2 s; gridMode=grid-tie-island + blackStart=yes, partida em black do diesel de 600 kW, cobertura de reserva de 175%.

6. Distribuição e proteção

Entrada MT → 2 transformadores a seco → painéis BT MNS (com bus-tie) → alimentadores + ATS de extremidade de grau 1. Falha BT 58,91 kA contra 80 kA de interrupção; seletividade 24.56×, gradação satisfeita.

7. Qualidade de energia

Carga sensível de 200 kW + harmônicos (THDi 20%) recebem compensação reativa + reatores dessintonizados; conversores de armazenamento/diesel coordenados para evitar corrente circulante.

8. Economia

O BESS reduz 800 kW×4 h economizando ≈$151.840/ano; o PV gera 1.015.200 kWh/ano. Retorno geral de 4 anos, TIR 24,80%, LCOE $0,1011/kWh, 609,1 t CO2/ano evitadas.

Pain Points → Solution → Evidence

Pain

Produção crítica (800 kW grau 1) não pode cair nem por um segundo

Solution

Transferência automática final GATS-630 + EPS de 300 kW: comutação para diesel/BESS em 2 s

Evidence

Aprovação N-1 (2×2000 kVA) + cobertura de backup de 175% + GATS/EPS no BOM

Pain

Alta participação de renováveis causa flutuação na rede e dificulta a regulação de picos

Solution

Suavização de BESS 800 kW/1742 kWh + corte de picos + demanda, coordenação EMS fonte-rede-carga-armazenamento

Evidence

economic.shaving: 800 kW×4 h, $151,840/ano economizados

Pain

Backup puramente a diesel custa $327k/ano — insustentável

Solution

PV+BESS primeiro, diesel apenas para emergências de transferência automática

Evidence

Diesel puro $327,040 vs híbrido $232,400; ≈$151,840/ano economizados

Pain

Quando se paga?

Solution

≈$990,000 EPC; PV+BESS economizam ≈$261,482/ano

Evidence

economic: payback de 4 anos, TIR de 24,80%, ROI de 497% em 25 anos

4 · Key Parameter Deep-Read

ParameterValueBasisImpact & Boundary
Capacidade do transformador2×2000 kVA (tipo seco N+1)1742 kW → 1684 kVA → nível de 2000 kVA + um reservaCarga de 84%; permanece em 84% após um desligamento (N-1 aprovado)
Passo para 2500 kVA para crescimento
Capacidade fotovoltaica1000 kWpParticipação de 63%; geração de 1.015.200 kWh/anoAtende a carga base durante o dia, reduzindo o uso de diesel e as contas
Limitada pela área do local e absorção do BESS
Capacidade do BESS800 kW / 1742 kWh (2 h)Suavização + corte de picos + demanda, duração de 2 hCorta 800 kW×4 h, economizando $151.840/ano
Necessidades de ilhamento longo exigem ≥8 h mais uma verificação de partida a frio
Capacidade diesel600 kW em espera · transferência automáticaTransferência automática de emergência + partida a frio (600 kW verificado)A única fonte de emergência para transferência de extremidade de grau 1
espera = classificado para emergência, mais barato que principal
Transferência automáticaGATS-630 transferência de extremidade, 2 sA carga de grau 1 de 800 kW deve ser ininterruptaTransfere em 2 s; cobertura de reserva de 175%
Tempo de transferência vs criticidade da carga conforme IEC 60364
Modo de redeconexão à rede-ilha + partida a frioParques de carbono zero devem ilhar e partir a frioAnti-ilhamento evita retroalimentação; ATS de 2 s
Aprovação da rede conforme código de rede local (gridCodeNote)
EconomiaTIR 24,80% · 4 anos$990.000 EPC + $261.482/ano de economia + fluxo de caixa de 25 anosA métrica central de investimento
Tarifa, irradiação e fator de carga são as sensibilidades-chave

5 · Drawing Deep-Read

Dwg 3/31Diagrama unifilar — Rede de 10 kV + 1000 kWp FV + 800 kW/1742 kWh BESS + 600 kW diesel → 2×2000 kVA tipo seco → barramento BT + ATS de extremidade grau 1
Why: O SLD mostra os quatro elementos mais a transferência automática de extremidade: quatro fontes convergem no barramento, a carga de grau 1 conecta suprimentos duplos via transferência de extremidade GATS — o locus físico do projeto fonte-rede-carga-armazenamento e transferência automática.
Dwg 20/31Transferência conectada à rede / ilhamento — PCC · ATS 2 s · anti-ilhamento 81U/81O+32R · lógica de transferência automática
Why: Esta é a alma do esquema: perda de rede → transferência automática em 2 s → partida a negro do diesel → a carga de grau 1 permanece. A cadeia de transferência (IEC 62898 / IEEE 1547) dissolve estruturalmente a dor de 'a linha crítica não pode cair um segundo'.
Dwg 4/31Topologia do sistema — Fonte (rede/FV/diesel) · rede · carga · armazenamento → transformador → carga
Why: A topologia expõe a hierarquia energética dos quatro elementos: quatro fontes → barramento MT → 2 transformadores tipo seco → barramento BT → carga, tornando visível o despacho do EMS — FV primeiro quando conectada, backup diesel+BESS quando ilhada.
Dwg 14/31Configuração de proteção — 50/51 sobrecorrente + intertravamento de transferência automática · seletividade 24.56×
Why: Isso define ajustes para a entrada de rede, transformadores, alimentadores e o ATS de extremidade de grau 1; o intertravamento de transferência automática evita paralelismo acidental de fontes duplas — a precondição de segurança para transferência confiável.
Dwg 28/31Perfil de operação de redução de picos — Perfil 24h · FV diurno / BESS pico-vale / transferência automática diesel
Why: Isso transforma a coordenação fonte-rede-carga-armazenamento em uma linha do tempo de 24h: FV diurno serve a base, descarga BESS no horário de pico reduz o pico, carregamento no vale noturno — mostrando a demanda reduzida e a conta economizada (US$ 151.840/ano).

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

Dwg 1 · Base de projeto elétricoDwg 5 · Sistema de distribuiçãoDwg 8 · Cálculo de curto-circuitoDwg 15 · Curva de coordenação TCCDwg 19 · Compensação reativa e harmônicaDwg 16 · Sistema de aterramentoDwg 17 · Proteção contra raios e surtosDwg 24 · Alimentação auxiliar CCDwg 25 · Sistema de combustível dieselDwg 29 · Comunicação BMSDwg 30 · Zoneamento de incêndio e térmicoDwg 31 · Máquina de estados do EMSDwg 13 · Arquitetura SCADADwg 9 · Normas aplicáveis

6 · Operation Demo (Deep-Read)

Fluxo de energia

Conectado à rede: PV de 1000 kW atende primeiro a carga base, o excedente carrega o BESS; o BESS descarrega 800 kW no pico e carrega no vale; a rede supre a lacuna. Em perda de rede: a transferência automática comuta para diesel/BESS em 2 s, a carga de grau 1 permanece ativa.

Falha de rede / transferência automática

Pressione 'Falha de rede': o GATS de grau 1 transfere para partida a frio com diesel de 600 kW + BESS em 2 s (cobertura de backup de 175%); no caso N-1, um transformador desliga e o outro continua com 84% de carga.

Economia

1.015.200 kWh/ano gerados, 0,8 de autoconsumo + excedente exportado; autoconsumo PV ≈$261.482/ano (incl. corte de pico do BESS); $990.000 investidos, payback de 4 anos, TIR de 24,80%, LCOE $0,1011/kWh.

Operação 24 h

Curva de um dia típico: o PV diurno coincide com a carga, a descarga do BESS no horário de pico reduz o pico, carregamento no vale noturno, diesel apenas durante transferência automática/partida a frio — coordenação fonte-rede-carga-armazenamento em ordem temporal.

Other views (shown): Qualidade de energia e harmônicos · Perfil de tensão · Características do esquema · Derating ambiental

7 · Economics & Payback

Equipamento total ≈ $914.457, EPC ≈ $990.000 (incl. PV/BESS/diesel/transferência automática/distribuição/instalação). A autoutilização fotovoltaica poupa ≈$261.482/ano (incl. corte de pico do BESS); no geral, retorno do investimento em 4 anos, TIR de 24,80%, ROI de 497% em 25 anos, LCOE de $0,1011/kWh, VAL de $1.584.295, 609,1 t de CO2 evitadas/ano.

$990,000
Investimento EPC
4 anos
Retorno do investimento
24.80%
TIR
497%
ROI de 25 anos
$0.1011/kWh
LCOE
609.1 t/ano
CO2 evitado
Key assumptions driving these numbers
$0.12/kWh
Electricity price
$0.06/kWh
Feed-in tariff
1015200 kWh
Annual generation (P50)
80%
Self-consumption
$0.13/kWh
Peak-valley spread

8 · FAQ

Como você entende a integração fonte-rede-carga-armazenamento?
Ela unifica fontes (FV/diesel/rede), a rede, as cargas e o armazenamento sob um único EMS: a FV atende a base, o BESS suaviza e corta picos, o diesel gerencia a transferência automática, a rede é o suprimento principal conectado.
O que é transferência automática e quão rápida é?
Um GATS-630 de grau 1 transfere em 2 s após a perda da rede para diesel/BESS, mantendo a produção crítica alimentada, com cobertura de reserva de 175%.
Qual o tamanho do BESS?
800 kW / 1742 kWh = 2 h, para suavização, corte de picos e gestão de demanda; o corte de 800 kW×4 h economiza ≈$151.840/ano.
Como o black-start é implementado?
Perda da rede → transferência automática em 2 s → partida automática do diesel de 600 kW para black-start (verificado) → a carga de grau 1 permanece ativa.
Quando se paga?
≈$990.000 EPC; autoconsumo FV + corte do BESS economizam ≈$261.482/ano; payback ~4 anos, TIR 24,80%.
Diesel puro vs híbrido fonte-rede-carga-armazenamento?
Diesel puro ≈$327.040/ano vs híbrido ≈$232.400/ano — cerca de $151.840/ano economizados (base de corte 800 kW×4 h).
Como a carga de grau 1 de 800 kW é mantida ininterrupta?
Transferência automática GATS-630 + EPS de 300 kW + 2 transformadores N+1 de 2000 kVA, 84% de carregamento após um trip (N-1 aprovado).
Quanta FV deve ser instalada?
Este esquema usa 1000 kWp (63% de participação) para 1.015.200 kWh/ano. Mais FV exige mais armazenamento para absorver, senão corte ou retroalimentação.
A transferência automática poderia paralelizar acidentalmente duas fontes?
Não — o intertravamento da transferência automática evita paralelismo acidental; seletividade 24.56× com gradamento satisfeito, e um teste completo de transferência é exigido antes da comissionamento.
Quais documentos de conexão à rede são necessários?
Aprovação da rede + anti-ilhamento/anti-retroalimentação/FP (gridCodeNote); os esquemas on/off-grid e de transferência automática devem ser aprovados conforme o código de rede local.

Special Considerations

  • Estão incluídos transferência automática de extremidade de Grau 1 de 800 kW (GATS-630) + EPS de 300 kW; o tempo de transferência versus criticidade da carga deve ser confirmado conforme IEC 60364 pelo instituto de projeto.
  • O intertravamento de transferência automática evita o paralelismo acidental de fonte dupla; seletividade 24.56×, gradação satisfeita; um teste de transferência completo é necessário antes da comissionamento.
  • Armazenamento de 2 h cobre shaving/demanda; ilhamento longo precisa de ≥8 h mais uma verificação de capacidade de partida a frio.
  • 200 kW de carga sensível + THDi 20% têm compensação reativa + reatores dessintonizados; adicionar APF se os limites forem excedidos.
  • Estimativa em nível de viabilidade; desenhos pendentes de refinamento por um instituto de projeto licenciado.

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