Tính toán phân phối điện cho trạm bơm nước hoặc nước thải — phụ tải bơm, chọn máy biến áp và tủ đóng cắt, chọn khởi động mềm hoặc VFD, kèm so sánh năng lượng giữa biến tần và cố định.
Trạm bơm là phụ tải cốt lõi của hạ tầng cấp nước. Máy tính này tính toán máy biến áp từ công suất bơm, số lượng và hệ số đồng thời, chọn phương pháp khởi động (khởi động mềm hoặc VFD) với kiểm tra sụt áp, và ước tính tiết kiệm năng lượng hàng năm của điều khiển VFD theo định luật đồng dạng.
Worked Examples
Example 1 — 6 × 160 kW Pump Station (Soft Starter, VFD Comparison) · FOB $217,600
Water pumping power system · 10kV/0.4kV · Soft starter
Settings are illustrative starting points — confirm with a protection coordination study per IEC 60255 / IEEE 242.
📚 Calculation book
CALCULATION BOOK
1000 kVA - 10kV/0.4kV - single - illustrative
1. Load calculation
Standard: IEC 60076 - IEC 60364-5-52
Parameter
Formula
Value
Connected load
P = sum(kW)
960 kW
Demand factor
Kd
0.7
Demand power
Pd = P x Kd
672 kW
Power factor
cos(phi) before -> after
0.85 -> 0.95
Design apparent power
Sd = Pd / cos(phi)
707 kVA
Transformer loading
Sd / Srated
71%
2. Short-circuit calculation
Standard: IEC 60909
Parameter
Formula
Value
System impedance (pu)
Zs = S / Ssc
0.33% (on 1000 kVA base)
Transformer impedance
Zt = Z%
6%
Total impedance
Z = Zt + Zs
6.33%
LV prospective Isc
Isc = In / Z
22.8 kA
HV prospective Isc
Isc = Ssc / (sqrt(3) x V)
17.3 kA
Breaking check
Icu >= Isc
LV 25 kA (1.1x margin) PASS
3. Voltage drop
Standard: IEC 60364-5-52 Annex G
Parameter
Formula
Value
Main feeder
dU = sqrt(3) x I x L x R / V
240 mm2 - dU 1.17% @ 80 m
Limit
max 3%
within limit
Transformer volt. reg.
dU ~ loading x Z% x sin(phi)
1.3% at full load
4. Reactive power / harmonics
Standard: IEC 61921 (PFC) - IEEE 519 (harmonics)
Parameter
Formula
Value
Required compensation
Qc = Pd x (tan1 - tan2)
196 kvar
PFC bank
standard step
200 kvar
Detuned reactor
p = 6%
12.0 kvar @ 6% (anti-resonance)
5. Grounding
Standard: IEC 60364-5-54 earthing arrangements and protective conductors LV earthing target 10 ohm (TN systems); 4 ohm used as a conservative design target - target 4 ohm
Parameter
Formula
Value
Single rod resistance
R1 = rho/(2 x pi x L) x ln(4L/d)
39.6 ohm
Rods required
n = R1 / (target x 0.8)
13 rod(s) <= 4 ohm
Rod spec
dia x length
20 mm x 2.5 m
This calculation book is illustrative it consolidates the computed values with the referenced standards. A licensed engineer must verify and seal final design documents for construction.
Cable & grounding pricing:Cable conductors and grounding are priced from the confirmed cables-trays-grounding price reference (per-metre copper YJV; aluminium remains POA). The main copper busbar is POA — its length is project-specific.
Busway (high-current feeders):For LV feeders above ~2500 A, a busway (母线槽) trunking system is recommended instead of parallel cables.
Starting:Each 160 kW pump started Soft starter draws a 3.8% bus dip (within 15% limit).
VFD savings:At 70% average flow, VFD control saves ≈ 60% energy vs fixed-speed throttling (1,297,920 kWh/yr). Actual savings depend on the pump duty profile.
Static head correction:The affinity-law saving (P∝n³) assumes negligible static head. Where the pump lifts against a static head (elevation/tank pressure), the achievable saving is lower — the calculated figure is the ideal upper bound.
Pumps & valves:Pump units and control valves are quoted per project (POA) — this calculator sizes the electrical side (transformer, switchgear, starters/VFD).
Simultaneity:Not all pumps run together — demand factor 0.7 avoids oversizing the transformer.
Cách tính toán
Cách tính toán hoạt động
Công suất tính toán P = số bơm × kW × hệ số đồng thời. Phương pháp khởi động xác định bội số dòng khởi động kst và sụt áp thanh cái tương ứng. Với vận hành VFD, công suất trục tuân theo định luật đồng dạng P ∝ (tốc độ)³, nên chạy ở lưu lượng trung bình giảm tiết kiệm khoảng (1 − lưu lượng³) năng lượng so với tiết lưu.
Tiêu chuẩn áp dụng
Tài liệu tham khảo tính toán GB 50265 (thiết kế trạm bơm), IEC 60034 (máy điện quay), IEC 61800 và GB/T 25409 (bộ truyền động điều chỉnh tốc độ) và GB 50052 (thiết kế cấp điện).
Câu hỏi thường gặp
Soft-starter or VFD — which is better for a pump station?
Soft starters suit constant-flow pumps where only the start is harsh; they cost 40-60% less than a VFD and have lower losses. VFDs pay off when flow varies (average flow below ~80% of rated) because pump power follows the affinity cube law — cutting speed 20% saves nearly 50% of energy. The calculator compares both and estimates payback on variable-speed operation.
How much energy can a VFD save on a pump?
Pump power varies with the cube of speed (affinity laws). Running at 80% speed uses about 51% of full-speed power; at 70% speed it is 34%. For a 160 kW pump running 4000 h/yr at 0.7 average flow, a VFD can save 40-50% energy versus throttling. The calculator quantifies the kWh and cost saving for your duty point.
What transformer size does a multi-pump station need?
Sum pump ratings, apply a simultaneity factor (0.6-0.8 for multiple pumps) and Power Factor (0.85-0.9), then select the next standard kVA. Six 160 kW pumps at 0.7 simultaneity and 0.88 pf need about 760 kVA, so select 800 kVA. Account for the largest pump starting; the calculator sizes the Transformer and Switchgear together.
What cable sizing rules apply to pump motor feeders?
Pump feeder cables are sized for ampacity (IEC 60364-5-52) and voltage drop, and to withstand the motor starting current. A 160 kW, 0.4 kV motor draws ~290 A full-load and ~5x on DOL start; the cable must carry the starting current briefly and keep steady-state drop under 5%. The calculator recommends the cross-section and checks the starting dip.
How do I compare fixed-speed vs variable-speed pump energy?
Fixed-speed pumps run at full speed and throttle flow (wasting head), while variable-speed pumps match speed to demand. For a duty point at 70% flow, variable speed cuts energy ~34%. The calculator takes annual operating hours, average flow and tariff to compute both energy costs and the simple payback of a VFD investment.
What protection does a pump motor need?
A pump motor needs overload (thermal), short-circuit, phase-loss and earth-fault protection, plus dry-run protection for submersible pumps. IEC 60947 and GB/T 14048 define the protection devices; motor starters integrate a contactor plus thermal relay. The calculator's BOM includes a motor soft-starter or VFD with integrated protection per pump rating.
Nhúng máy tính này
Sao chép mã iframe bên dưới để nhúng máy tính này vào bất kỳ trang web nào. Trang nhúng có noindex và phù hợp với mọi chiều rộng.
Kết quả là ước tính kỹ thuật để tham khảo. Thiết kế cuối cùng phải được xác nhận bởi kỹ sư địa phương có giấy phép dựa trên điều kiện thực tế và quy chuẩn áp dụng. Giá là FOB Qingdao (EXW) và không bao gồm vận chuyển, thuế hoặc lắp đặt.
Design the complete system
Move to the full Power System Configurator — 4 layers, 13 drawings, protection schedule, BOM and price.