Máy biến áp QDTB®
All figures are configurator-generated feasibility-level estimates; drawings are schematic deliverables pending refinement by a licensed design institute, not construction documents.
Tất cả giải pháp

4 MW điện hydro xanh: nguồn cấp 35 kV N+1 + APF 4055 A + phân tích chuyên sâu SVG

2×SCB13-4000/35 N+1 · APF 4055 A + SVG ±1 Mvar + PFC 1000 kvar · 35 kV · THDi 88% được xử lý

1 · TL;DR Conclusion

Kết luận: nhà máy hydro xanh 4 MW này sử dụng nguồn cấp đôi 35 kV + 2 máy biến áp khô SCB13-4000/35 (N+1) + bộ lọc công suất tích cực (APF) 4055 A + SVG ±1 Mvar + PFC 1000 kvar. THDi của bộ chỉnh lưu 88% được xử lý để đạt yêu cầu; tổng cấu hình ≈ $1.524.603 (APF được định giá theo ứng dụng), dòng ngắn mạch hạ áp 69,56 kA → 80 kA khả năng cắt (mức độ khả thi).

  • •2 máy biến áp khô 4000 kVA N+1; tải 84% sau khi mất một tổ máy (đạt), chuyển đổi 2 s ≤ 15 s cho phép
  • •Tải chỉnh lưu điện phân 3500 kW (88% phi tuyến), THDi 88% → 4055 A APF + ±1 Mvar SVG + 1000 kvar PFC
  • •Khởi động máy nén/bơm VFD 500 kW, SVG ±1 Mvar triệt tiêu nhấp nháy điện áp
  • •Sự cố hạ áp 69,56 kA → thanh cái MNS 4000 A, khả năng cắt 80 kA; trung áp 35 kV tại 25 kA
  • •≈2.917.501 kWh/năm tổn thất ($489.427/năm)

2 · Solution Overview

Tải trọng tâm của nhà máy hydro xanh là bộ chỉnh lưu điện phân: hoàn toàn phi tuyến, lớn và liên tục, do đó sóng hài là vấn đề hàng đầu, trong khi các thiết bị phụ trợ VFD làm tăng tác động và dao động công suất phản kháng. Sơ đồ này kết hợp nguồn cấp 35 kV + máy biến áp N+1 + lọc tích cực + VAR động để xây dựng nguồn cung cấp công suất cao, sóng hài thấp và độ liên tục cao.

2×4000 kVA (SCB13, N+1)
Máy biến áp
35 kV kép
Nguồn cấp
3500 kW (88% phi tuyến)
Tải chỉnh lưu
500 kW (VFD)
Thiết bị phụ trợ VFD
APF 4055 A + SVG ±1 Mvar
Giảm thiểu sóng hài
80 kA (69,56 kA)
Cắt hạ áp
3200 kW
Nhu cầu
$1,524,603
Tổng cộng
SourceRoleShare kWShare
Grid 35 kVbase3200 kW100%

3 · Design Process & Rationale

1. Xác định yêu cầu

Nhà máy hydro 4 MW = bộ chỉnh lưu điện phân 3500 kW (phi tuyến thuần) + phụ trợ VFD 500 kW (máy nén H2, bơm làm mát). Liên tục, nhạy cảm với sóng hài — một trường hợp tải phi tuyến công suất lớn điển hình.

2. Phân loại và xếp hạng tải

Toàn bộ nhà máy thuộc cấp 2 (loadGrade2=4000); phi tuyến 88% (3500/4000), tác động 500 kW (khởi động VFD). Nhu cầu 3200 kW (Kd=0,8).

3. Lựa chọn cấp điện áp

Tải liên tục 4 MW vượt quá khả năng cấp điện kinh tế ở 10 kV → nguồn vào 35 kV (tủ điện trung thế KYN61-40.5) để giảm dòng điện đường dây và tổn thất.

4. Tính toán máy biến áp

3200 kW ÷ 0,8 PF = 4000 kVA; N+1 → 2×SCB13-4000/35 loại khô (trong nhà, an toàn cháy nổ, độ ồn thấp), tải 84% sau khi mất một tổ máy.

5. Giảm thiểu sóng hài và công suất phản kháng

THDi của bộ chỉnh lưu ≈ 88%, vượt xa giới hạn → bộ lọc tích cực APF 4055 A để loại bỏ THDi; tác động VFD + dao động VAR → SVG ±1 Mvar; công suất phản kháng cơ bản → tụ điện 1000 kvar với cuộn kháng lọc.

6. Bảo vệ và cắt

Dòng sự cố hạ thế 69,56 kA (máy biến áp khô 4000 kVA lớn) → tủ hạ thế 80 kA; trung thế 8,2 kA → 25 kA. Phân cấp quá dòng đa cấp 0,3/0,2 s, độ chọn lọc 13,6× đạt yêu cầu.

7. Thứ cấp và giám sát

Truyền thông 61850 + nguồn phụ DC + SCADA để giám sát nhiệt độ bộ chỉnh lưu-máy biến áp, trạng thái APF/SVG và chất lượng điện năng theo thời gian thực nhằm duy trì sản xuất hydro liên tục.

Pain Points → Solution → Evidence

Pain

Sóng hài của bộ chỉnh lưu điện phân gây nhảy lưới và giảm định mức máy biến áp

Solution

Bộ lọc tích cực APF 4055 A + cuộn kháng giải điều hưởng + hướng dẫn bộ chỉnh lưu 12 xung

Evidence

V6: THDi 88% được xử lý để đạt yêu cầu nhờ APF

Pain

Thiết bị phụ trợ VFD gây xung kích khởi động và dao động VAR → nhấp nháy điện áp

Solution

SVG động VAR ±1 Mvar (đáp ứng <10 ms)

Evidence

Ảnh hưởng VFD 500 kW → SVG đáp ứng nhanh; 70.000 USD trong BOM

Pain

Một sự cố duy nhất tại 4 MW làm mất điện toàn nhà máy

Solution

Nguồn cấp kép 35 kV + máy biến áp kép N+1 + chuyển tự động

Evidence

Đạt N-1 (84% sau khi mất một tổ máy), chuyển trong 2 s ≤ 15 s

Pain

Vận hành liên tục đồng nghĩa chi phí năng lượng tổn thất cao

Solution

Nâng cấp SH15 vô định hình + quản lý đo đếm phía cao áp

Evidence

489.427 USD/năm tổn thất

4 · Key Parameter Deep-Read

ParameterValueBasisImpact & Boundary
Công suất máy biến áp4000 kVA ×2 (SCB13, 35 kV)3200 kW ÷ 0,8 PF = 4000 kVA; N+1 → 2 máy khôTải 84%; loại khô an toàn cháy nổ và ít ồn trong nhà
Trên ~3800 kVA nhu cầu, chuyển lên 5000/6300
Điện áp vào35 kVTải liên tục 4 MW vượt cấp kinh tế 10 kVDòng trung áp chỉ 66 A, giảm mạnh tổn thất và sụt áp đường dây
Cần điểm cấp 35 kV, nếu không hạ áp tại chỗ
Giảm sóng hàiAPF 4055 A + cuộn kháng lệch tầnTHDi bộ chỉnh lưu 88%, bậc đặc trưng 6 xung 5/7/11/13THDi đạt, bảo vệ máy biến áp và đo đếm
APF 4055 A giá theo ứng dụng; khuyến nghị chỉnh lưu 12 xung
VAR độngSVG ±1 MvarẢnh hưởng VFD 500 kW + dao động VARĐáp ứng <10 ms triệt tiêu nhấp nháy điện áp
Phân cấp với tụ 1000 kvar (SVG nhanh + tụ xác lập)
Cắt hạ áp80 kA (Icu)Dòng sự cố hạ áp 69,56 kAThanh cái MNS 4000 A, biên cắt 1,1×
Xác nhận mức sự cố thực tế với lưới
Cắt trung áp25 kA (Icu)Dòng sự cố cao áp 8,2 kATủ chân không KYN61-40.5, biên 3×
Phía 35 kV cần cài đặt bảo vệ riêng
Tổn thất năm2.917.501 kWh ($489.427)Tải 84% + tổn thất đường dây (88% phi tuyến khuếch đại)Chi phối opex và thúc đẩy nâng cấp vô định hình
Tổn thất thực dưới sóng hài vượt ước tính cơ bản — đo tại chỗ

5 · Drawing Deep-Read

Dwg 3/23Sơ đồ đơn tuyến — 35 kV kép → 2×SCB13-4000/35 → thanh cái hạ áp MNS 4000 A → bộ chỉnh lưu/điện phân + các nhánh phụ VFD
Why: SLD liên kết bộ khung cung cấp: nguồn cấp kép 35 kV + máy biến áp kép N+1 + thanh cái hạ áp 4000 A, với bộ chỉnh lưu và phụ trợ VFD trên các nhánh riêng — nguồn cấu trúc của cung cấp liên tục công suất cao.
Dwg 12/23Đánh giá chất lượng điện năng — THDi bộ chỉnh lưu 88% · bậc 6 xung 5/7/11/13 · xử lý bằng APF
Why: Sóng hài là chỉ số tuân thủ lưới nghiêm ngặt ở đây: các bậc đặc trưng 5/7/11/13 của bộ chỉnh lưu 6 xung đẩy THDi ≈ 88% vượt xa giới hạn — cơ sở định lượng cho APF 4055 A và điểm rủi ro đo lường.
Dwg 19/23Bù công suất phản kháng và sóng hài — APF 4055 A + SVG ±1 Mvar + tụ 1000 kvar
Why: Ba tầng với vai trò riêng biệt: tụ 1000 kvar cho VAR cơ bản, SVG ±1 Mvar cho tác động/nhấp nháy VFD, APF 4055 A để loại bỏ sóng hài chỉnh lưu — hợp tác theo tầng là vị trí của chất lượng điện năng.
Dwg 8/23Tính toán ngắn mạch — Hạ áp 69,56 kA / trung áp 8,2 kA · cắt hạ áp 80 kA / cao áp 25 kA
Why: Máy biến áp khô 4000 kVA + thanh cái lớn đẩy dòng sự cố hạ áp lên 69,56 kA, trực tiếp buộc cắt 80 kA — dòng sự cố định lượng giới hạn đỏ an toàn khả năng cắt của thiết bị.
Dwg 14/23Cấu hình bảo vệ — Quá dòng 50/51 + truyền thông 61850 · phân cấp 0,3/0,2 s · chọn lọc 13,6×
Why: Nhà máy hydro sợ một sự cố duy nhất làm mất điện toàn nhà máy: phân cấp đa cấp + truyền thông tốc độ cao 61850 đảm bảo sự cố bộ chỉnh lưu hạ nguồn chỉ cắt nhánh của nó trong khi thượng nguồn giữ 0,3 s, với 13,6× đảm bảo phân cấp.

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

Dwg 1 · Cơ sở thiết kế điệnDwg 2 · Chú thích ký hiệuDwg 4 · Sơ đồ cấu trúc hệ thốngDwg 5 · Hệ thống phân phốiDwg 6 · Hệ thống phân phối trung thếDwg 7 · Hệ thống phân phối hạ thếDwg 9 · Các mã và tiêu chuẩn áp dụngDwg 10 · Dữ liệu kỹ thuật của thiết bị chínhDwg 11 · Yêu cầu về kết cấu và thử nghiệmDwg 13 · Kiến trúc SCADADwg 15 · Đường cong phối hợp bảo vệ TCCDwg 16 · Hệ thống nối đấtDwg 17 · Bảo vệ chống sét và quá áp (LPS/SPD)Dwg 18 · Sơ đồ bố trí thiết bịDwg 20 · Mạch điều khiển thứ cấp và tín hiệuDwg 21 · Khối đấu dây (bảng bảo vệ và điều khiển)Dwg 22 · Bố trí mặt trước bảng điều khiển và sơ đồ bảngDwg 23 · Hệ thống nguồn phụ DC

6 · Operation Demo (Deep-Read)

Dòng năng lượng

Đầu vào 35 kV → máy biến áp đôi (tải 84%) → thanh cái hạ áp 4000 A → bộ chỉnh lưu/điện phân 3200 kW + phụ trợ VFD; tổn thất hệ thống 333,05 kW (10,41%), trong đó đường dây 317,52 kW và máy biến áp 15,53 kW — tổn thất cao dưới sóng hài là rõ ràng.

Chất lượng điện năng & sóng hài

Bậc 6 xung 5/7/11/13 chiếm ưu thế, THDi 88%; APF 4055 A loại bỏ THDi, SVG ±1 Mvar triệt tiêu nhấp nháy và tụ 1000 kvar bù VAR cơ bản — ba tầng đưa THDi đạt chuẩn.

Sự cố & bảo vệ

Diễn tập ngắt 80 kA dưới sự cố hạ áp 69,56 kA cùng phân cấp đa cấp (hạ lưu 0,1 s, thượng lưu 0,3 s), với 61850 và phụ trợ DC — một sự cố đơn lẻ không bao giờ leo thang.

Tổn thất & chi phí

2.917.501 kWh/năm ($489.427).

Other views (shown): LCC (chi phí vòng đời) · Đặc tính điện áp · Đặc điểm sơ đồ · Giảm định mức do môi trường

7 · Economics & Payback

Tổng thiết bị ≈ $1.524.603 (APF 4055 A được báo giá theo ứng dụng); không có PV/BESS nên không có mô hình hoàn vốn phát điện. Kinh tế tập trung vào vận hành: tổn thất 2.917.501 kWh/năm ($489.427/năm). SVG $70.000 và PFC $27.000 là các khoản đầu tư một lần mua lại sự tuân thủ sóng hài lưới điện và độ tin cậy vận hành liên tục.

$1.524.603
Tổng thiết bị
$489.427
Chi phí tổn thất hàng năm
69,56 kA
Mức sự cố hạ thế
5,86 cal/cm² (Cat 2)
Năng lượng hồ quang

8 · FAQ

Kích thước máy biến áp nào cho nhà máy hydro 4 MW?
3200 kW ÷ 0,8 = 4000 kVA → cấp 4000 kVA; N+1 sử dụng 2 máy biến áp khô SCB13-4000/35, tải 84% sau khi mất một tổ máy.
Tại sao dùng nguồn vào 35 kV thay vì 10 kV?
Phụ tải liên tục 4 MW vượt quá khả năng cấp điện kinh tế ở 10 kV; ở 35 kV dòng điện trung áp chỉ 66 A, giảm mạnh tổn thất đường dây và sụt áp — cần điểm cấp nguồn 35 kV.
Xử lý sóng hài của bộ chỉnh lưu như thế nào?
Bộ chỉnh lưu 6 xung của máy điện phân cho THDi ≈ 88%, vượt xa giới hạn; bộ lọc tích cực APF 4055 A loại bỏ nó. Khuyến nghị dùng bộ chỉnh lưu 12 xung để giảm sóng hài bậc 5/7 tại nguồn.
Sự khác biệt giữa SVG và tụ điện là gì?
Tụ 1000 kvar bù VAR cơ bản ở trạng thái ổn định; SVG ±1 Mvar phản hồi trong <10 ms để triệt tiêu ảnh hưởng của VFD và nhấp nháy — cả hai được phối hợp theo cấp.
Điều gì xảy ra khi mất điện?
Nguồn kép 35 kV + máy biến áp N+1 + chuyển nguồn tự động: tải 84% sau khi mất một tổ máy, chuyển nguồn 2 giây giữ sản xuất hydro liên tục.
Phương án tốn bao nhiêu?
≈ $1.524.603 (APF 4055 A báo giá theo ứng dụng), bao gồm 2 máy biến áp khô 4000 kVA, tủ đóng cắt trung/hạ áp, SVG, PFC và hệ thống thứ cấp.
Tổn thất vận hành có cao không?
2.917.501 kWh/năm ($489.427).
Mức sự cố hạ áp và khả năng cắt là bao nhiêu?
Hạ áp 69,56 kA → cắt 80 kA; trung áp 8,2 kA → 25 kA.
Máy biến áp chỉnh lưu và cách ly có trong báo giá không?
Không — chúng thuộc gói máy điện phân / thiết kế chuyên dụng. Công cụ cấu hình chỉ mô hình hóa phân phối AC + giảm sóng hài; các máy biến áp đó được phối hợp với nhà sản xuất máy điện phân.

Special Considerations

  • Máy biến áp chỉnh lưu và máy biến áp cách ly (cho thanh cái DC của bình điện phân) nằm trong phạm vi gói bình điện phân / thiết kế chuyên dụng — công cụ cấu hình mô hình hóa phân phối AC 35 kV→0,4 kV cùng giảm thiểu sóng hài, và KHÔNG định giá bản thân máy biến áp chỉnh lưu/cách ly.
  • APF 4055 A là mức định mức cực lớn được định giá theo ứng dụng (không tính vào tổng); nên ưu tiên bộ chỉnh lưu 12 xung để triệt tiêu sóng hài bậc 5/7 tại nguồn và giảm mạnh kích thước APF.
  • Tổn thất máy biến áp dưới sóng hài vượt quá ước tính cơ bản — đối với chế độ làm việc liên tục, hãy dùng máy biến áp hệ số K hoặc biên dự phòng thêm, và xác minh THDi bằng đo lường.
  • Sự cố 69,56 kA phía hạ áp cần khả năng cắt 80 kA; hồ quang 5,86 cal/cm² (Cat 2) — cần nghiên cứu IEEE 1584 chính thức trước khi chọn PPE.
  • Ước tính ở mức khả thi; bản vẽ đang chờ viện thiết kế được cấp phép. Việc chọn chỉnh lưu/cách ly/thanh cái DC phải được phối hợp với nhà sản xuất bình điện phân.

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 →

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.