4 MW Yeşil Hidrojen Gücü: N+1 35 kV Besleme + 4055 A APF + SVG Derinlemesine İnceleme
2×SCB13-4000/35 N+1 · APF 4055 A + SVG ±1 Mvar + PFC 1000 kvar · 35 kV · THDi %88 giderilmiş
1 · TL;DR Conclusion
Sonuç: bu 4 MW yeşil hidrojen tesisi, 35 kV çift besleme + 2×SCB13-4000/35 kuru transformatör (N+1) + 4055 A aktif güç filtresi (APF) + ±1 Mvar SVG + 1000 kvar PFC kullanır. Doğrultucunun %88 olan THDi değeri geçmesi için işlenir; yapılandırıcı toplamı ≈ $1.524.603 (APF uygulamaya göre fiyatlandırılır), AG arıza 69,56 kA → 80 kA kesme kapasitesi (fizibilite düzeyi).
- •2×4000 kVA kuru transformatör N+1; bir ünite kaybından sonra %84 yükleme (geçti), 2 s'de transfer ≤ 15 s izin verilir
- •Elektrolizör redresör yükü 3500 kW (%88 doğrusal olmayan), THDi %88 → 4055 A APF + ±1 Mvar SVG + 1000 kvar PFC
- •500 kW VFD kompresör/pompa başlatma, ±1 Mvar SVG gerilim titremesini bastırır
- •AG arıza 69,56 kA → 4000 A MNS bara, 80 kA kesme; OG 35 kV 25 kA'da
- •≈2.917.501 kWh/yıl kayıp (489.427 $/yıl)
2 · Solution Overview
Yeşil hidrojen tesisinin çekirdek yükü elektrolizör redresörüdür: tamamen doğrusal olmayan, büyük ve sürekli, bu nedenle harmonikler en önemli sorundur, VFD yardımcıları ise darbe ve reaktif salınımlar ekler. Bu şema, yüksek güçlü, düşük harmonikli ve yüksek süreklilikli bir besleme oluşturmak için 35 kV giriş + N+1 transformatörler + aktif filtreleme + dinamik VAR'ı birleştirir.
| Source | Role | Share kW | Share |
|---|---|---|---|
| Grid 35 kV | base | 3200 kW | 100% |
3 · Design Process & Rationale
1. Gereksinim belirleme
4 MW hidrojen tesisi = 3500 kW elektrolizör doğrultucu (tamamen doğrusal olmayan) + 500 kW VFD yardımcıları (H2 kompresörü, soğutma pompaları). Sürekli, harmoniklere duyarlı — klasik bir yüksek güçlü doğrusal olmayan yük durumu.
2. Yük sınıflandırma ve kategorizasyon
Tüm saha 2. derece (loadGrade2=4000); doğrusal olmayan %88 (3500/4000), darbe 500 kW (VFD kalkışı). Talep 3200 kW (Kd=0,8).
3. Gerilim seviyesi seçimi
4 MW sürekli yük, ekonomik 10 kV dağıtımı aşıyor → hat akımını ve kayıpları azaltmak için 35 kV giriş (KYN61-40.5 OG şalt cihazı).
4. Transformatör boyutlandırma
3200 kW ÷ 0,8 PF = 4000 kVA; N+1 → 2×SCB13-4000/35 kuru tip (iç mekan, yangına dayanıklı, düşük gürültülü), bir ünite kaybından sonra %84 yükleme.
5. Harmonik ve reaktif azaltma
Doğrultucu THDi ≈ %88, sınırın çok üzerinde → THDi'yi gidermek için 4055 A APF aktif filtre; VFD etkisi + VAR salınımları → ±1 Mvar SVG; temel reaktif → detuned reaktörlü 1000 kvar kapasitörler.
6. Koruma ve kesme
AG arıza akımı 69,56 kA (büyük 4000 kVA kuru transformatör) → 80 kA AG şalt cihazı; OG 8,2 kA → 25 kA. Çok seviyeli aşırı akım kademelendirmesi 0,3/0,2 s, seçicilik 13,6× karşılandı.
7. Sekonder ve izleme
61850 iletişimi + DC yardımcı + SCADA, doğrultucu-transformatör sıcaklığı, APF/SVG durumu ve hidrojen üretimini sürekli tutmak için gerçek zamanlı güç kalitesi izleme.
Pain Points → Solution → Evidence
Elektrolizör doğrultucu harmonikleri şebekeyi açtırır ve transformatörleri düşük kapasiteye zorlar
4055 A APF aktif filtre + ayarsız reaktörler + 12 darbeli doğrultucu rehberliği
V6: THDi %88, APF ile geçecek şekilde işlendi
VFD yardımcıları kalkış darbesine ve VAR salınımlarına neden olur → gerilim titremesi
±1 Mvar SVG dinamik VAR (<10 ms yanıt)
500 kW VFD etkisi → SVG hızlı yanıt; BOM'da 70.000 $
4 MW'ta tek bir arıza tüm tesisi karanlığa gömer
35 kV çift besleme + N+1 çift transformatör + otomatik transfer
N-1 geçişi (bir ünite kaybından sonra %84), 2 s transfer ≤ 15 s
Sürekli çalışma yüksek kayıp enerji maliyeti anlamına gelir
SH15 amorf yükseltmesi + YG tarafı ölçüm yönetimi
Yılda 489.427 $ kayıp
4 · Key Parameter Deep-Read
| Parameter | Value | Basis | Impact & Boundary |
|---|---|---|---|
| Trafo kapasitesi | 4000 kVA ×2 (SCB13, 35 kV) | 3200 kW ÷ 0,8 PF = 4000 kVA; N+1 → 2 kuru ünite | %84 yükleme; kuru tip yangına güvenli ve iç mekânda düşük gürültülü ~3800 kVA talebin üzerinde 5000/6300'e geçin |
| Giriş gerilimi | 35 kV | 4 MW sürekli yük ekonomik 10 kV dağıtımı aşıyor | OG akımı sadece 66 A, hat kaybı ve düşüşte büyük azalma 35 kV besleme noktası gerekir, yoksa yerinde düşürün |
| Harmonik azaltma | APF 4055 A + detuned reaktörler | Doğrultucu THDi %88, 6 darbeli karakteristik mertebeler 5/7/11/13 | THDi geçer, trafoyu ve ölçümü korur APF 4055 A uygulamaya göre fiyatlanır; 12 darbeli doğrultucu önerilir |
| Dinamik VAR | SVG ±1 Mvar | 500 kW VFD etkisi + VAR salınımları | <10 ms yanıt gerilim titremesini bastırır 1000 kvar kapasitörlerle kademeli (SVG hızlı + kapasitörler sürekli durum) |
| AG kesme | 80 kA (Icu) | AG arıza akımı 69,56 kA | MNS bara 4000 A, 1,1× kesme marjı Gerçek sistem arıza seviyesini şebeke ile doğrulayın |
| OG kesme | 25 kA (Icu) | YG arıza akımı 8,2 kA | KYN61-40.5 vakum şalter, 3× marj 35 kV tarafı özel koruma ayarları gerektirir |
| Yıllık kayıplar | 2.917.501 kWh ($489.427) | %84 yükleme + hat kaybı (%88 doğrusal olmayan güçlendirir) | Opex'e hâkim ve amorf yükseltmeyi tetikler Harmonikler altında gerçek kayıp temel tahmini aşar — sahada ölçün |
5 · Drawing Deep-Read
The following drawings are shown for reference (full set in the configurator “View design document”):
6 · Operation Demo (Deep-Read)
Enerji akışı
35 kV giriş → çift transformatör (%84 yükleme) → 4000 A AG barası → doğrultucu/elektrolizör 3200 kW + VFD yardımcıları; sistem kaybı 333,05 kW (%10,41), bunun hat 317,52 kW ve transformatör 15,53 kW — harmonikler altında yüksek kayıp açıktır.
Güç kalitesi ve harmonikler
6 darbeli 5/7/11/13 dereceleri baskındır, THDi %88; 4055 A APF THDi'yi giderir, ±1 Mvar SVG titremeyi bastırır ve 1000 kvar kapasitörler temel VAR'ı karşılar — üç aşama THDi'yi geçirir.
Arıza ve koruma
69,56 kA AG arızası altında 80 kA kesmeyi artı çok seviyeli kademelendirmeyi (aşağı yönde 0,1 s, yukarı yönde 0,3 s) prova eder, 61850 ve DC yardımcı ile — tek arıza asla büyümez.
Kayıp ve maliyet
2.917.501 kWh/yıl (489.427 $).
Other views (shown): LCC (yaşam döngüsü maliyeti) · Gerilim profili · Şema özellikleri · Çevresel derating
7 · Economics & Payback
Toplam ekipman ≈ $1.524.603 (4055 A APF uygulamaya göre fiyatlandırılır); PV/BESS olmadığı için üretim geri ödeme modeli yoktur. Ekonomi operasyona odaklanır: yılda 2.917.501 kWh kayıp ($489.427/yıl). $70.000 SVG ve $27.000 PFC, şebeke harmonik uyumluluğu ve sürekli çalışma güvenilirliği satın alan tek seferlik yatırımlardır.
8 · FAQ
4 MW hidrojen tesisi için hangi transformatör boyutu?
Neden 10 kV yerine 35 kV besleme?
Doğrultucu harmonikleri nasıl ele alınır?
SVG ile kondansatörler arasındaki fark nedir?
Elektrik kesintisinde ne olur?
Şemanın maliyeti ne kadar?
İşletme kayıpları yüksek mi?
AG arıza seviyesi ve kesme nedir?
Doğrultucu ve izolasyon transformatörleri teklifte var mı?
Special Considerations
- Doğrultucu transformatör ve izolasyon transformatörü (elektrolizör DC barası için) elektrolizör paketi / özel tasarım kapsamındadır — yapılandırıcı 35 kV→0,4 kV AC dağıtımını ve harmonik azaltmayı modeller ve doğrultucu/izolasyon transformatörlerinin kendisini fiyatlandırmaz.
- 4055 A APF, uygulamaya göre fiyatlandırılan ekstra büyük bir değerdir (toplamdan hariç); 5./7. harmonikleri kaynağında bastırmak ve APF boyutunu keskin şekilde küçültmek için 12 darbeli doğrultucu tercih edin.
- Harmonikler altında transformatör kaybı temel tahmini aşar — sürekli çalışma için K-faktörlü transformatör veya ek marj kullanın ve THDi'yi ölçümle doğrulayın.
- LV 69,56 kA arıza 80 kA kesme gerektirir; ark parlaması 5,86 cal/cm² (Kat 2) — KKD seçiminden önce resmi bir IEEE 1584 çalışması gereklidir.
- Fizibilite düzeyinde tahmin; çizimler lisanslı bir tasarım enstitüsünü bekliyor. Doğrultucu/izolasyon/DC bara seçimi elektrolizör OEM'i ile koordine edilmelidir.
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
Konvansiyonel ve Güneş Enerjisi Ekipmanlarının Tek Noktadan Temini
Güç dağıtım sistemi tasarımından güneş enerjisine kadar - transformatörler, şalt cihazları, trafo merkezleri ve güneş enerjisi ekipmanlarının boyutları ve fiyatları tek bir yerde. Tam bir malzeme listesi ve FOB fiyatı almak için hesap makinelerimizi kullanın.