500 кВт аэропортового питания: наземный источник питания 400 Гц + освещение взлетно-посадочной полосы + ИБП по схеме с двойным вводом N+1
2×SCB13-500/10 N+1 · 400 кВт дизельный резерв · 150 кВА ИБП (15 мин) · мост GPU 400 Гц
1 · TL;DR Conclusion
Заключение: этот аэропорт мощностью 500 кВт использует питание 10 кВ + 2 сухих трансформатора SCB13-500/10 (N+1), с резервным дизелем 400 кВт и ИБП 150 кВА, покрывающим 100% нагрузки ВПП категории 1/УВД. Мост GPU 400 Гц повышает THDi до 30%, поэтому PFC 150 квар расстроен и рекомендуется APF — итог конфигуратора ≈ $456 014 (уровень технико-экономического обоснования).
- •2 сухих трансформатора SCB13 2×500 кВА N+1; загрузка 84% после потери одного блока, в пределах диапазона 60–85%
- •Двухцепная схема питания: сеть 10 кВ + дизель 400 кВт + ИБП 150 кВА = 550 кВт резерва, точно покрывающих нагрузку 1-й категории (500) + пожарную (50)
- •Преобразователи GPU 400 Гц дают 150 кВт нелинейной нагрузки (30% THDi); расстроенный PFC 150 квар предотвращает резонанс, APF устраняет превышение
- •ИБП 150 кВА (120 кВт, 15 мин, 384 В пост. тока) поддерживает ATC/связь в течение 2 с переключения на дизель
- •Ток короткого замыкания 28,9 кА (СН) / 17,6 кА (НН); кабель 300 мм² проходит тепловую проверку (мин. 44 мм²)
2 · Solution Overview
Аэропорт — это объект 1-й категории с высокой надежностью: освещение взлетно-посадочной полосы/захода на посадку, УВД и связь не могут отключаться. Эта схема мощностью 500 кВт объединяет питание от сети 10 кВ, сухие трансформаторы N+1, резервный дизель-генератор мощностью 400 кВт и ИБП мощностью 150 кВА, при этом нагрузка наземного питания (GPU) с частотой 400 Гц моделируется как нелинейный источник мощностью 150 кВт.
| Source | Role | Share kW | Share |
|---|---|---|---|
| Grid 10 kV | base | 400 kW | 100% |
| Diesel 400 kW | backup | 0 kW | 0% |
| UPS 150 kVA | backup | 0 kW | 0% |
3 · Design Process & Rationale
1. Определение требований
Аэропорт относится к 1-й категории — освещение взлётно-посадочной полосы, УВД и связь не должны терять питание; мост GPU 400 Гц является нелинейной нагрузкой с переменной частотой. Мы установили: допустимый перерыв ≤15 с, противопожарная нагрузка на выделенной цепи и чувствительные нагрузки с поддержкой ИБП (УВД/радар).
2. Классификация нагрузок
Все 500 кВт рассматриваются как 1-я категория (аэропортовая практика): ответственные 300 кВт, нелинейные 150 кВт (преобразователи 400 Гц), чувствительные 150 кВт (УВД), противопожарные 50 кВт. Этот профиль определяет состав источников и обработку гармоник.
3. Источник и состав
Двухвводная структура: сеть 10 кВ как основная (100%), плюс резервный дизель 400 кВт и ИБП 150 кВА, образующие аварийную цепочку — 550 кВт резерва = 1-я категория (500) + противопожарные (50); проверка V9 показывает 100% покрытие.
4. Выбор трансформатора
Полная расчётная нагрузка Sd=400/0,95≈421 кВА → уровень 500 кВА; для непрерывности при отказе одного агрегата выбираем N+1 → 2×SCB13-500/10 сухого типа (внутренняя установка, без масла, пожаробезопасный), загрузка 84%.
5. Распределение и защита
Ввод СН KYN28A-12 → 2 сухих трансформатора → шина НН MNS (с секционным выключателем). Защита использует токовую отсечку/МТЗ 50/51 с селективностью 0,3/0,2 с; все 5 пар координации проходят.
6. Реактивная мощность и гармоники
Целевой PF 0,95 требует 150 квар (4×38 квар фильтр-компенсирующие батареи). Приводы 400 Гц повышают THDi до 30%, что намного выше предела 15%: реакторы только предотвращают усиление — для фактического устранения необходим APF.
7. Надёжность и особые требования
N+1 сохраняет 84% загрузки после потери одного агрегата; дизель принимает нагрузку за 2 с, пока ИБП поддерживает УВД в течение 15 мин; освещение ВПП и внутренние цепи GPU питаются раздельно во избежание помех.
Pain Points → Solution → Evidence
Освещение взлетно-посадочной полосы не может погаснуть — потеря одного питания не должна обесточить аэродром
Двойное питание + N+1: сеть + дизель 400 кВт + аварийная цепь ИБП 150 кВА
V9: резерв 550 кВт = 1-я категория 500 + пожарная 50 (100%); V4 N-1 загрузка 84% пройдена
Преобразователи GPU 400 Гц искажают шину и перегревают батарею конденсаторов
Расстроенные реакторы 150 квар предотвращают резонанс, плюс APF для устранения превышения
Профиль нагрузки THDi 30% (150/500 кВт нелинейная), намного выше предела 15%
Сбой ATC/связи при переключении с сети на дизель
ИБП 150 кВА (15 мин) бесшовно покрывает чувствительные нагрузки
ИБП 150 кВА/120 кВт · 15 мин · 384 В пост. тока · 97 А·ч, перекрывает переключение 2 с
Риск масла/пожара в закрытой подстанции
Сухой трансформатор SCB13 (без масла, огнестойкий)
transModel SCB13-500/10 сухой — для помещений, пожаробезопасный
4 · Key Parameter Deep-Read
| Parameter | Value | Basis | Impact & Boundary |
|---|---|---|---|
| Мощность трансформатора | 500 кВА ×2 (N+1) | Sd=400/0,95≈421 кВА → уровень 500 кВА; N+1 → 2 блока | Загрузка 84%, экономично; без отключения при потере одного блока Увеличить до 630 кВА, если потребление >450 кВт |
| Резервное покрытие | 550 кВт (дизель 400 + ИБП 150) | 1-я категория 500 + пожарная 50 = 550 | V9 100% резерв, нулевые потери для критических нагрузок Добавить дизель/ИБП при росте критической нагрузки |
| THDi | 30% | Преобразователи 400 Гц — сосредоточенная нелинейная нагрузка (150 кВт) | Превышает лимит 15%; требуются расстроенный PFC + APF Номинал APF определяется по гармоническому спектру |
| Номинал ИБП | 150 кВА / 120 кВт | Поддерживает ATC/связь (чувствительные) 15 мин | Батарея 384 В пост. тока 97 А·ч, бесразрывный переход Добавить батарейные строки для большего времени автономии |
| Загрузка N-1 | 84% | Sd 421/500 после потери одного блока | Переход 2 с ≤ 15 с допустимо, вердикт пройден Один блок может перегружаться при росте нагрузки |
| Короткое замыкание | СН 28,9 / НН 17,6 кА | Уровень КЗ 500 МВА + трансформатор uk=4% | Отключающая способность ВН 31,5 кА / НН 25 кА (запас 1,1×/1,4×) Подтвердить фактический уровень КЗ с сетью (toConfirm: ssc) |
| PFC | 150 квар (4×38) | avgPf 0,85 → pfTarget 0,95 разрыв | PF соответствует, меньше загрузки и потерь трансформатора Гармоники 400 Гц — расстроен для предотвращения усиления 5-й/7-й |
5 · Drawing Deep-Read
The following drawings are shown for reference (full set in the configurator “View design document”):
6 · Operation Demo (Deep-Read)
Поток энергии
Потребность сети 400 кВт → распределительное устройство среднего напряжения → два трансформатора SCB13 → шина низкого напряжения → 14 фидеров (взлетно-посадочная полоса / GPU / ATC). Двойные трансформаторы делят нагрузку примерно по 42% каждый; при потере одного блока оставшийся несет 84%.
Неисправность и переключение
При потере сети дизель синхронизируется за 2 с, пока ИБП удерживает ATC в течение 15 мин; неисправность фидера отключает только этот фидер (0,1 с), а вышестоящий держит 0,3 с — селективность сохраняется.
Качество электроэнергии и гармоники
Мост 400 Гц дает THDi 30%; сравните гармонический спектр до/после обработки расстроенным реактором + APF, чтобы количественно оценить причину и решение проблемы «гармоники сжигают конденсаторы».
Потери и стоимость электроэнергии
Потери сухого типа p0=1,16 / pk=4,88 кВт, ≈102 071 кВт·ч/год (≈12 249 $ при 0,12 $/кВт·ч); аморфный масляный блок SH15 сэкономил бы ≈7 434 кВт·ч/год, но лишает безопасности без масла.
Other views (shown): Круглосуточная работа · Профиль напряжения · Особенности схемы · Экологическое снижение номинала
7 · Economics & Payback
Общая стоимость оборудования конфигуратора ≈ $456 014 (уровень технико-экономического обоснования, вкл. 2×SCB13-500/10 сухих трансформаторов, РУ среднего/низкого напряжения, контейнерный дизель-генератор 500 кВА, ИБП 150 кВА, УКРМ 150 квар и кабели). Экономика сосредоточена на премии за надёжность плюс потери: ≈102 071 кВт·ч/год ($12 249); аморфный масляный агрегат SH15 сэкономил бы ≈$892/год, но внутренние аэропорты предпочитают сухой тип без масла — безопасность важнее эффективности.
8 · FAQ
Какой размер трансформатора для аэропорта мощностью 500 кВт?
Почему сухой трансформатор для аэропорта?
Какой мощности резервный дизель для аэропорта?
Что такое GPU 400 Гц и почему это влияет на проектирование?
Как долго держит ИБП?
Что питает освещение взлётно-посадочной полосы?
Почему N+1 с двумя трансформаторами?
Является ли THDi 30% проблемой?
Сколько стоит комплект для аэропорта?
Special Considerations
- Уровень системного тока КЗ по умолчанию — 500 МВА; подтвердите фактическое значение у сетевой компании (влияет на уставки защиты и тепловой расчет кабеля; toConfirm: ssc).
- THDi ~30% превышает предел; расстроенные реакторы лишь предотвращают усиление — добавьте APF, чтобы действительно устранить предупреждение.
- Все 500 кВт рассматриваются как 1-я категория; если часть нагрузок на терминалах можно понизить, резерв на дизеле/ИБП (и затраты) можно сократить.
- Оценка на уровне технико-экономического обоснования; чертежи ожидают лицензированный проектный институт, а не рабочая документация.
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
Комплексная поставка оборудования для традиционной и солнечной энергетики
От проектирования систем распределения электроэнергии до солнечной энергии — трансформаторы, распределительные устройства, подстанции и солнечное оборудование, размеры и цены в одном месте. Воспользуйтесь нашими калькуляторами, чтобы получить полную спецификацию материалов и цену FOB.