500 kW điện sân bay: GPU 400 Hz + đèn đường băng + UPS theo sơ đồ cấp nguồn kép N+1
2×SCB13-500/10 N+1 · 400 kW diesel dự phòng · 150 kVA UPS (15 phút) · cầu GPU 400 Hz
1 · TL;DR Conclusion
Kết luận: sân bay 500 kW này sử dụng nguồn cấp 10 kV + 2 máy biến áp khô SCB13-500/10 (N+1), với máy phát diesel dự phòng 400 kW và UPS 150 kVA đáp ứng 100% phụ tải đường băng cấp 1/ATC. Cầu GPU 400 Hz đẩy THDi lên 30%, do đó PFC 150 kvar được giải điều hưởng và khuyến nghị dùng APF — tổng cấu hình ≈ $456.014 (mức khả thi).
- •2 máy biến áp khô SCB13 2×500 kVA N+1; tải 84% sau khi mất một tổ máy, nằm trong dải 60–85%
- •Chuỗi cấp nguồn kép: lưới 10 kV + diesel 400 kW + UPS 150 kVA = 550 kW dự phòng, đáp ứng chính xác cấp-1 (500) + chữa cháy (50)
- •Bộ chuyển đổi GPU 400 Hz cung cấp 150 kW phi tuyến (30% THDi); PFC giải điều hưởng 150 kvar ngăn cộng hưởng, một APF xử lý giới hạn
- •UPS 150 kVA (120 kW, 15 phút, 384 Vdc) duy trì ATC/liên lạc trong 2 giây chuyển đổi diesel
- •Ngắn mạch 28,9 kA (MV) / 17,6 kA (LV); cáp 300 mm² đạt kiểm tra nhiệt (tối thiểu 44 mm²)
2 · Solution Overview
Sân bay là một địa điểm cấp 1, có độ tin cậy cao: hệ thống chiếu sáng đường băng/hạ cánh, ATC và thông tin liên lạc không thể mất điện. Sơ đồ 500 kW này kết hợp nguồn điện lưới 10 kV, máy biến áp khô N+1, máy phát diesel dự phòng 400 kW và UPS 150 kVA, với tải cầu cấp nguồn mặt đất (GPU) 400 Hz được mô hình hóa như một nguồn phi tuyến 150 kW.
| 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. Xác định yêu cầu
Sân bay thuộc cấp 1 — đèn đường băng, ATC và thông tin liên lạc không được mất điện; cầu GPU 400 Hz là tải phi tuyến tần số biến đổi. Chúng tôi đặt ra: thời gian mất điện cho phép ≤15 giây, tải chữa cháy trên mạch riêng, và tải nhạy cảm được UPS hỗ trợ (ATC/radar).
2. Phân loại tải
Toàn bộ 500 kW được xem là cấp 1 (thực tế sân bay): quan trọng 300 kW, phi tuyến 150 kW (bộ biến đổi 400 Hz), nhạy cảm 150 kW (ATC), chữa cháy 50 kW. Hồ sơ này quyết định hỗn hợp nguồn và xử lý sóng hài.
3. Nguồn và hỗn hợp
Cấu trúc cấp đôi: lưới 10 kV làm nền (100%), cộng với diesel dự phòng 400 kW và UPS 150 kVA tạo thành chuỗi khẩn cấp — 550 kW dự phòng = cấp 1 (500) + chữa cháy (50); kiểm tra V9 báo cáo độ phủ 100%.
4. Chọn máy biến áp
Nhu cầu biểu kiến Sd=400/0,95≈421 kVA → bậc 500 kVA; để liên tục khi một tổ máy hỏng, chúng tôi chọn N+1 → 2×SCB13-500/10 loại khô (trong nhà, không dầu, thân thiện chữa cháy), tải 84%.
5. Phân phối và bảo vệ
Đầu vào MV KYN28A-12 → 2 máy biến áp khô → thanh cái LV MNS (có liên kết thanh cái). Bảo vệ dùng quá dòng 50/51 với phối hợp 0,3/0,2 giây; cả 5 cặp phối hợp đều đạt.
6. Công suất phản kháng và sóng hài
PF mục tiêu 0,95 cần 150 kvar (4×38 kvar tụ bù có cuộn kháng). Bộ truyền động 400 Hz đẩy THDi lên 30%, vượt xa giới hạn 15%: cuộn kháng chỉ ngăn khuếch đại — cần APF để thực sự loại bỏ.
7. Độ tin cậy và yêu cầu đặc biệt
N+1 giữ tải 84% sau khi mất một tổ máy; diesel tiếp nhận trong 2 giây trong khi UPS giữ ATC trong 15 phút; đèn đường băng và mạch GPU trong nhà được cấp riêng để tránh nhiễu.
Pain Points → Solution → Evidence
Đèn đường băng không được tắt — mất một nguồn cấp không được làm tối sân bay
Cấp nguồn kép + N+1: lưới + diesel 400 kW + chuỗi dự phòng UPS 150 kVA
V9: dự phòng 550 kW = cấp 1 500 + chữa cháy 50 (100%); V4 N-1 tải 84% đạt
Bộ chuyển đổi GPU 400 Hz làm méo thanh cái và quá nhiệt tụ điện
Cuộn kháng giải cộng hưởng 150 kvar ngăn cộng hưởng, kèm APF để xử lý vượt ngưỡng
Phổ tải THDi 30% (150/500 kW phi tuyến), vượt xa giới hạn 15%
ATC/liên lạc trục trặc khi chuyển từ lưới sang diesel
UPS 150 kVA (15 phút) chuyển tiếp tải nhạy cảm liền mạch
UPS 150 kVA/120 kW · 15 phút · 384 Vdc · 97 Ah, bao trùm chuyển đổi 2 giây
Nguy cơ dầu/cháy trạm biến áp trong nhà
Máy biến áp khô SCB13 (không dầu, chống cháy)
transModel SCB13-500/10 loại khô — trong nhà, an toàn cháy
4 · Key Parameter Deep-Read
| Parameter | Value | Basis | Impact & Boundary |
|---|---|---|---|
| Công suất máy biến áp | 500 kVA ×2 (N+1) | Sd=400/0,95≈421 kVA → mức 500 kVA; N+1 → 2 tổ máy | Tải 84%, kinh tế; không mất điện khi mất một tổ máy Tăng lên 630 kVA nếu nhu cầu >450 kW |
| Dự phòng | 550 kW (diesel 400 + UPS 150) | cấp-1 500 + chữa cháy 50 = 550 | V9 dự phòng 100%, không tổn thất cho tải quan trọng Thêm diesel/UPS nếu tải quan trọng tăng |
| THDi | 30% | Bộ chuyển đổi 400 Hz là tải phi tuyến tập trung (150 kW) | Vượt giới hạn 15%; cần PFC giải điều hưởng + APF Định mức APF được chốt từ phổ hài |
| Định mức UPS | 150 kVA / 120 kW | Duy trì ATC/thông tin (nhạy cảm) trong 15 phút | Ắc quy 384 Vdc 97 Ah, chuyển đổi không gián đoạn Thêm dãy ắc quy để thời gian chạy lâu hơn |
| Tải N-1 | 84% | Sd 421/500 sau khi mất một tổ máy | Chuyển đổi 2 s ≤ 15 s cho phép, kết luận đạt Một tổ máy có thể quá tải khi tải tăng |
| Ngắn mạch | MV 28,9 / LV 17,6 kA | Mức sự cố 500 MVA + máy biến áp uk=4% | Cắt HV 31,5 kA / LV 25 kA (biên 1,1×/1,4×) Xác nhận mức sự cố thực tế với lưới (toConfirm: ssc) |
| PFC | 150 kvar (4×38) | avgPf 0,85 → pfTarget 0,95 khoảng cách | PF đạt chuẩn, giảm tải và tổn thất máy biến áp Hài 400 Hz — giải điều hưởng để ngăn khuếch đại bậc 5/7 |
5 · Drawing Deep-Read
The following drawings are shown for reference (full set in the configurator “View design document”):
6 · Operation Demo (Deep-Read)
Dòng năng lượng
Nhu cầu lưới 400 kW → tủ trung thế → hai máy biến áp SCB13 → thanh cái hạ thế → 14 lộ ra (đường băng / GPU / ATC). Hai máy biến áp chia sẻ ~42% mỗi máy; khi mất một máy, máy còn lại gánh 84%.
Sự cố và chuyển nguồn
Khi mất lưới, máy phát diesel đồng bộ trong 2 giây trong khi UPS giữ ATC trong 15 phút; sự cố một lộ chỉ ngắt lộ đó (0,1 giây) với lộ thượng nguồn giữ 0,3 giây — tính chọn lọc được duy trì.
Chất lượng điện năng và sóng hài
Cầu 400 Hz đưa THDi lên 30%; so sánh phổ sóng hài trước/sau khi xử lý bằng cuộn kháng giải điều hòa + APF để định lượng nguyên nhân và cách khắc phục “sóng hài đốt tụ điện”.
Tổn thất và chi phí điện
Tổn thất máy khô p0=1,16 / pk=4,88 kW, ≈102.071 kWh/năm (≈12.249 USD ở mức 0,12 USD/kWh); một máy SH15 vô định hình dầu sẽ tiết kiệm ≈7.434 kWh/năm nhưng đánh đổi an toàn không dầu.
Other views (shown): Vận hành 24h · Đặc tính điện áp · Đặc điểm sơ đồ · Giảm định mức theo môi trường
7 · Economics & Payback
Tổng thiết bị cấu hình ≈ $456.014 (mức khả thi, bao gồm 2×SCB13-500/10 máy biến áp khô, thiết bị đóng cắt trung/hạ thế, diesel container 500 kVA, UPS 150 kVA, PFC 150 kvar và cáp). Kinh tế tập trung vào phí bảo hiểm độ tin cậy cộng với tổn thất: ≈102.071 kWh/năm ($12.249); một tổ máy dầu vô định hình SH15 sẽ tiết kiệm ≈$892/năm, nhưng sân bay trong nhà thích loại khô không dầu — an toàn hơn hiệu quả.
8 · FAQ
Cần máy biến áp cỡ nào cho sân bay 500 kW?
Tại sao dùng loại khô cho sân bay?
Máy phát diesel dự phòng cho sân bay cần lớn cỡ nào?
GPU 400 Hz là gì và tại sao nó ảnh hưởng đến thiết kế?
UPS trụ được bao lâu?
Cái gì dự phòng cho đèn đường băng?
Tại sao dùng hai máy biến áp N+1?
THDi 30% có phải là vấn đề?
Gói cho sân bay giá bao nhiêu?
Special Considerations
- Mức sự cố hệ thống mặc định là 500 MVA — xác nhận giá trị thực tế với công ty điện lưới (ảnh hưởng đến cài đặt bảo vệ & nhiệt cáp; toConfirm: ssc).
- THDi ~30% vượt giới hạn; cuộn kháng giải điều hòa chỉ ngăn khuếch đại — thêm APF để thực sự xóa cảnh báo.
- Tất cả 500 kW được xử lý như cấp 1; nếu một số tải đầu cuối có thể giảm cấp, dự phòng diesel/UPS (và chi phí) có thể giảm.
- Ước tính ở mức khả thi; bản vẽ đang chờ viện thiết kế được cấp phép, không phải tài liệu thi công.
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
Cung cấp một lần các thiết bị năng lượng mặt trời và thông thường
Từ thiết kế hệ thống phân phối điện đến năng lượng mặt trời - máy biến áp, thiết bị đóng cắt, trạm biến áp và thiết bị năng lượng mặt trời, được định cỡ và báo giá ở một nơi. Sử dụng máy tính của chúng tôi để nhận hóa đơn nguyên vật liệu và giá FOB đầy đủ.