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All figures are configurator-generated feasibility-level estimates; drawings are schematic deliverables pending refinement by a licensed design institute, not construction documents.

500kW 机场供配电：400Hz 桥载 + 助航灯 + UPS 双电源 N+1 方案精读

2×SCB13-500/10 N+1 · 柴发 400kW 备援 · UPS 150kVA(15min) · 400Hz 桥载

1 · TL;DR Conclusion

结论：500 kW 机场采用 10 kV 进线 + 2×SCB13-500/10 干变（N+1 冗余），柴发 400 kW 备援 + UPS 150 kVA 对一级负荷（助航灯/空管）做到 100% 覆盖；400 Hz 桥载变频装置使 THDi 达 30%，补偿柜采用 150 kvar 调谐电抗器防谐振、并需加 APF 有源滤波——配置器总价约 $456,014（方案级估算）。

•2×500 kVA SCB13 干变 N+1：单台退出后负载率 84%，处于 60–85% 经济区间
•双电源链：市电 10 kV + 柴发 400 kW + UPS 150 kVA = 550 kW 备援，恰好覆盖一级负荷 500 + 消防 50
•400 Hz 桥载变频装置使非线性 150 kW（THDi 30%）：150 kvar 调谐电抗器防谐振放大，消除超标需 APF
•150 kVA UPS（120 kW · 15 min · 384 Vdc）在柴发 2 s 切换期内托住空管/通信
•短路电流 28.9 kA（MV）/ 17.6 kA（LV）；300 mm² 电缆通过热稳定校核（最小 44 mm²）

2 · Solution Overview

机场是一级负荷、高可靠性场所：助航灯、空管与通信一秒都不能断电。本 500 kW 方案把 10 kV 市电、N+1 干变、400 kW 柴发与 150 kVA UPS 组合起来，并将 400 Hz 地面桥载电源（GPU）建模为 150 kW 非线性负荷。

2×500 kVA (N+1)

变压器容量

SCB13-500/10

变压器型号

10 kV / 0.4 kV

进线电压

柴发 400 kW + UPS 150 kVA

备援电源

500 kW

总装机负荷

400 kW (kd 0.8)

需求容量

150 kvar (4×38)

无功补偿

30% (400 Hz 桥载)

谐波 THDi

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. 需求识别

机场属一级负荷，助航灯/空管/通信不允许失电；400 Hz 桥载电源（GPU）为变频非线性负荷。确定：允许停电 ≤15 s、消防负荷独立回路、敏感负荷（空管/雷达）需 UPS 不间断供电。

2. 负荷分级与分类

500 kW 全部按一级负荷处理（机场惯例），其中关键负荷 300 kW、非线性 150 kW（400 Hz 变频器）、敏感 150 kW（空管）、消防 50 kW。负荷画像直接决定电源配比与谐波治理。

3. 电源与配比

双电源结构：市电 10 kV 为基荷（100%），柴发 400 kW 备援 + UPS 150 kVA 组成应急链，备援容量 550 kW = 一级负荷 500 + 消防 50，V9 校验 100% 覆盖。

4. 变压器选型

视在需求 Sd=400/0.95≈421 kVA，向上取 500 kVA 档；为单台故障不停航选 N+1 → 2×SCB13-500/10 干变（室内/无油、消防友好），负载率 84%。

5. 配电与保护

中压 KYN28A-12 进线柜 → 2 台干变 → 低压 MNS 母线（含联络柜）。保护按 50/51 过流 + 级差 0.3/0.2 s 整定，5 组上下级配合全部通过。

6. 无功与谐波

目标功率因数 0.95，补偿 150 kvar（4×38 kvar 调谐电抗器组）。400 Hz 变频使 THDi 达 30%，远超 15% 限值：调谐电抗器只防放大，消除超标需加 APF 有源滤波。

7. 可靠性与特殊要求

N+1 使单台退出负载率 84%（裕度充足）；柴发 2 s 内并网、UPS 15 min 托底空管；户外助航灯回路与室内桥载分别配电，避免互相影响。

Pain Points → Solution → Evidence

Pain

助航灯一秒都不能黑——单路失电就整场瘫痪

Solution

双电源 + N+1：市电 + 柴发 400 kW + UPS 150 kVA 应急链

Evidence

V9 备援 550 kW = 一级 500 + 消防 50，覆盖 100%；V4 N-1 单台退出负载 84% pass

Pain

400 Hz 桥载变频器把母线谐波拉高、电容柜发热

Solution

150 kvar 调谐电抗器防谐振放大，再加 APF 有源滤波消除超标

Evidence

负荷画像 THDi 30%（非线性 150/500），远超 15% 限值

Pain

市电→柴发切换瞬间空管/通信闪断

Solution

150 kVA UPS（15 min 备电）无缝托底敏感负荷

Evidence

UPS 150 kVA/120 kW · 15 min · 384 Vdc · 97 Ah，覆盖 2 s 切换窗口

Pain

室内变电站怕油、怕火

Solution

选用 SCB13 干式变压器（无油、阻燃）

Evidence

transModel SCB13-500/10 干变，室内安装消防友好

4 · Key Parameter Deep-Read

Parameter	Value	Basis	Impact & Boundary
变压器容量	500 kVA ×2 (N+1)	Sd=400/0.95≈421 kVA → 500 kVA 档；N+1 → 2 台	负载率 84%，经济区间；单台退出不停航需求 >450 kW 应升 630 kVA 档
备援覆盖	550 kW (柴发 400 + UPS 150)	一级负荷 500 + 消防 50 = 550	V9 备援 100%，关键负荷零失电增关键负荷需同步增柴发/UPS
谐波 THDi	30%	400 Hz 变频装置为集中非线性负荷（150 kW）	超 15% 限值，补偿柜须调谐 + APF APF 容量按谐波频谱最终核算
UPS 容量	150 kVA / 120 kW	托底空管/通信等敏感负荷 15 min	384 Vdc 电池 97 Ah，切换零闪断需更长备电时间则增电池组
N-1 负载率	84%	2×500 单台退出后 Sd 421/500	切换 2 s ≤ 允许 15 s，verdict pass 负荷增长后单台可能过载
短路电流	MV 28.9 / LV 17.6 kA	系统短路容量 500 MVA + 变压器 uk=4%	HV 31.5 kA / LV 25 kA 分断能力（1.1×/1.4× 裕度）实际短路容量须向电网确认（toConfirm: ssc）
无功补偿	150 kvar (4×38)	avgPf 0.85 → pfTarget 0.95 缺口	功率因数达标，减变压器占用与损耗 400 Hz 谐波大，必须调谐防 5/7 次放大

5 · Drawing Deep-Read

Dwg 3/26单线图（Single-line diagram） — 10 kV 进线 → KYN28A-12 → 2×SCB13-500/10 → MNS 低压母线 → 助航灯/桥载/空管回路

Single-line diagram · QDTB Transformer · QDTB-DL1-E-03 · Dwg 3 / 26Rev. A · Not to scale · 2026-10-01 · Designed ______ · Checked ______ · Approved ______

Why: 单线图是全案骨架：一眼看清双电源结构——市电、柴发、UPS 三条进线汇入低压母线，N+1 干变任一台退出都不失电，助航灯与 400 Hz 桥载分回路馈出，这是「助航灯一秒不能黑」的结构保证。

Dwg 4/26系统拓扑图（System topology） — 市电 10 kV（基荷）+ 柴发 400 kW（备援）+ UPS 150 kVA（不间断）→ 低压母线

System topology diagram · QDTB Transformer · QDTB-DL1-E-04 · Dwg 4 / 26Rev. A · Not to scale · 2026-10-01 · Designed ______ · Checked ______ · Approved ______

Why: 拓扑图把三电源的电压等级与挂接关系画清：市电走中压、柴发与 UPS 走低压，跨电压层必经变压器。它直观验证了「双电源」没有接线冲突，是电源配比的图形化落位。

Dwg 12/26电能质量评估（Power quality assessment） — THDi 30% > 15% 限值 · 150 kvar 调谐电抗器 + APF 建议

Power quality assessment · QDTB Transformer · QDTB-DL1-E-12 · Dwg 12 / 26Rev. A · Not to scale · 2026-10-01 · Designed ______ · Checked ______ · Approved ______

Why: 电能质量图量化 400 Hz 桥载的谐波风险：THDi 30% 是 15% 限值的 2 倍，说明调谐电抗器只能防谐振放大、不能消除超标，必须加 APF。这是「谐波烧电容」痛点的直接证据，也让治理方案有了量化依据。

Dwg 14/26保护配置（Protection configuration） — 50/51 过流 · 进线(0.6s)→变压器(0.3s)→馈线(0.1s)，5 组配合全 pass

Protection configuration · QDTB Transformer · QDTB-DL1-E-14 · Dwg 14 / 26Rev. A · Not to scale · 2026-10-01 · Designed ______ · Checked ______ · Approved ______

Why: 保护配置图把保护区间与整定值落位：中压进线、变压器、低压进线、馈线四级按 0.6/0.3/0.1 s 级差配合，下游故障只跳本回路，避免「一点故障全机场停电」。

Dwg 15/26保护配合曲线（TCC coordination curve） — 进线 50/51(0.6s) → 低压进线(0.3s) → 馈线(0.1s)，级差 0.3/0.2 s

TCC protection coordination curve · QDTB Transformer · QDTB-DL1-E-15 · Dwg 15 / 26Rev. A · Not to scale · 2026-10-01 · Designed ______ · Checked ______ · Approved ______

Why: TCC 曲线验证选择性：下游故障只跳本回路、不上跳总开关。本方案 5 组上下级 Δt=0.3/0.2 s 全部 ≥0.2 s 判据，选择性成立。

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

Dwg 1 · 设计依据Dwg 2 · 符号图例Dwg 3 · 单线图Dwg 4 · 系统拓扑图Dwg 5 · 配电系统Dwg 6 · 中压配电系统Dwg 7 · 低压配电系统Dwg 8 · 短路计算Dwg 9 · 适用标准Dwg 10 · 设备技术数据Dwg 11 · 施工与试验Dwg 12 · 电能质量评估Dwg 13 · SCADA 架构Dwg 14 · 保护配置Dwg 15 · 保护配合曲线Dwg 16 · 接地系统Dwg 17 · 防雷浪涌Dwg 18 · 设备布置Dwg 19 · 无功与谐波补偿Dwg 20 · 微网并离网切换Dwg 21 · 二次控制信号Dwg 22 · 端子排Dwg 23 · 盘面布置Dwg 24 · 直流操作电源Dwg 25 · 燃油系统Dwg 26 · 柴发接地

6 · Operation Demo (Deep-Read)

能量流（Energy flow）

市电 400 kW 需求 → 中压柜 → 两台 SCB13 干变 → 低压母线 → 助航灯/桥载/空管等 14 个馈线。双变并联均分负荷（约 42%），单台退出时另一台扛到 84%。

故障与切换（Fault & transfer）

演示市电失电：柴发 2 s 内并网、UPS 15 min 无缝托底空管；下游馈线故障只跳本回路（0.1 s），上级 0.3 s 不动，选择性成立。

电能质量与谐波（Power quality & harmonics）

400 Hz 桥载使 THDi 达 30%，演示调谐电抗器防放大与加装 APF 前后的谐波频谱对比，量化「谐波烧电容」的成因与对策。

损耗与电费（Losses & electricity cost）

干变损耗 p0=1.16 / pk=4.88 kW，年损耗 102,071 kWh（约 $12,249 @ $0.12/kWh）；若改 SH15 非晶油变可省约 7,434 kWh/年，但牺牲无油安全性。

Other views (shown): 24h 运行 · 电压沿程 · 方案特性 · 环境适配与降容

7 · Economics & Payback

配置器设备总价约 $456,014（方案级估算，含 2×SCB13-500/10 干变、中低压柜、柴发 500 kVA 集装箱、UPS 150 kVA、150 kvar 补偿柜与电缆）。经济性重点在可靠性溢价与损耗：年损耗约 102,071 kWh（$12,249），若改 SH15 非晶油变可省约 $892/年，但机场室内偏好无油干变，属安全优先而非省电优先。

$456,014

设备总价

102,071 kWh

年损耗

$12,249

年损耗电费

$892

SH15 年省

550 kW (100%)

备援覆盖

8 · FAQ

500 kW 机场负荷配多大变压器？

按 kd=0.8 需求 400 kW≈421 kVA，取 500 kVA 档；为单台故障不停航用 2×500 kVA N+1（单台退出负载 84%）。

机场为什么选干式变压器？

机场室内变电站对消防要求高，SCB13 干变无油、阻燃；代价是空载损耗略高于非晶油变，但安全优先。

机场备援柴发配多大？

一级负荷 500 + 消防 50 = 550 kW 需 100% 覆盖；柴发 400 kW + UPS 150 kVA = 550 kW，柴发实际选 500 kVA 集装箱机组。

400 Hz 桥载电源是什么？为什么影响设计？

400 Hz GPU 是给飞机地面供电的变频装置，属集中非线性负荷，会把母线 THDi 拉到 30%，需调谐补偿 + APF 治理。

UPS 能撑多久？

本方案 150 kVA/120 kW UPS 备电 15 min（384 Vdc 电池 97 Ah），足以覆盖柴发 2 s 并网切换；需更长时间则增电池组。

助航灯由什么电源保障？

助航灯属一级负荷：市电正常时由双干变低压母线供电，市电失电时柴发 400 kW 接替、UPS 托底，做到零失电。

为什么要 N+1 双变压器？

机场不允许单台变压器故障就全停；N+1 使单台退出后负载率 84%，切换 2 s ≤ 允许 15 s，verdict pass。

THDi 30% 是问题吗？

是——已超 15% 限值 2 倍。调谐电抗器只防谐振放大，真正消除超标需 APF 有源滤波，否则电容柜会因谐波过热损坏。

整套机场供电要多少钱？

配置器总价约 $456,014（方案级估算），含双干变、高低压柜、柴发、UPS 与补偿柜；正式报价请联系工程师复核。

Special Considerations

系统短路容量默认 500 MVA，须向电网公司确认实际值（影响保护定值与电缆热稳定，toConfirm: ssc）。
THDi 估算 30% 超限，调谐电抗器仅防放大、不能消除超标，需加 APF 有源滤波才能消除警告。
机场全部 500 kW 按一级负荷处理；若部分终端负荷可降级，可减少柴发/UPS 备援容量、压低造价。
本方案为方案级估算，图纸待持证设计院深化，不作为施工图。

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