4 lis
2026
Energeks
Energeks · poradnik
Stacja transformatorowa dla ładowarek zasila jednego z najbardziej wymagających odbiorców w sieci. Hub ładowania ma dużą moc, szybkie skoki obciążenia i plany rozbudowy, które rosną szybciej niż parking. Pokazujemy, jak policzyć moc transformatora, zaprojektować odpływy nn, wybrać miejsce pomiaru i zostawić zapas na kolejne stanowiska.
221 A
prąd ładowarki DC 150 kW przy 400 V i cos φ 0,98
1 375 A
prąd znamionowy nn transformatora 1 000 kVA przy 0,42 kV
24 h
przez tyle godzin na dobę płacimy za straty jałowe, także gdy parking stoi pusty
Co znajdziesz w tym wpisie
jak policzyć moc transformatora dla ładowarek AC i DC, z przykładem krok po kroku,
kiedy wybrać transformator olejowy, a kiedy żywiczny,
jak zaprojektować odpływy nn, zabezpieczenia i przyłącza kablowe,
gdzie umieścić pomiar rozliczeniowy: po stronie SN czy nn,
jak przygotować stację na rozbudowę, żeby za trzy lata nie zaczynać od nowa.
Jaką moc powinna mieć stacja transformatorowa dla ładowarek EV?
Punktem wyjścia jest lista ładowarek, nie powierzchnia parkingu.
Ładowarka AC ma zwykle 11 lub 22 kW na punkt, a ładowarki DC zaczynają się od 50 kW i dochodzą do 400 kW na urządzenie. Sumujemy moc zainstalowaną osobno dla AC i DC, bo te grupy pracują zupełnie inaczej. Auta na ładowarkach AC stoją godzinami i rzadko pobierają pełną moc, a ładowarka DC przy autostradzie potrafi pracować blisko maksimum przez większość sesji.
Druga liczba to współczynnik jednoczesności k.
Mówi on, jaka część mocy zainstalowanej pojawi się w sieci jednocześnie. Dla grupy kilku ładowarek DC w publicznym hubie projektanci przyjmują zwykle wartości wysokie, bliższe 0,8 niż 0,5. Dla dużej grupy ładowarek AC w biurowcu lub na parkingu flotowym k bywa wyraźnie niższy. Najlepszym źródłem są dane z podobnych obiektów inwestora albo profil pracy floty, a nie wartość przepisana z innego projektu.
Trzeci element to współczynnik mocy.
Współczesne ładowarki DC z aktywnym prostownikiem pracują z cos φ powyżej 0,95, często około 0,98. Moc pozorną liczymy więc jako iloczyn mocy zainstalowanej i współczynnika jednoczesności, podzielony przez cos φ. Do wyniku dodajemy odbiory własne obiektu: oświetlenie, wiatę, monitoring, sklep lub kawiarnię. Na koniec zostawiamy rezerwę na rozbudowę, o której piszemy niżej.
Transformator dobieramy do najbliższej wyższej mocy znormalizowanej z typoszeregu: 400, 630, 800, 1 000, 1 250 lub 1 600 kVA. Jednostki olejowe i żywiczne średniej mocy muszą spełniać wymagania ekoprojektu, czyli rozporządzenia Komisji (UE) nr 548/2014 w wersji zmienionej rozporządzeniem 2019/1783 oraz normy PN-EN 50588-1. Pracę z przeciążeniem opisują przewodniki obciążalności: PN-EN 60076-7 dla transformatorów olejowych i PN-EN 60076-12 dla suchych.
Może CIę zainteresować też:
Współczynnik K transformatora: Klucz do ochrony przed harmonicznymi
W praktyce: przykład obliczeń
Hub przy centrum handlowym:
4 ładowarki DC po 150 kW i 6 punktów AC po 22 kW.
Moc zainstalowana wynosi 600 kW dla DC i 132 kW dla AC.
Przy k = 0,85 dla DC i k = 0,5 dla AC otrzymujemy 510 kW plus 66 kW, czyli 576 kW.
Po podzieleniu przez cos φ 0,98 wychodzi około 588 kVA,
a z odbiorami własnymi około 620 kVA.
Transformator 630 kVA pracowałby na granicy obciążalności bez żadnej rezerwy.
Rozsądny wybór to 800 kVA, a przy planach dołożenia dwóch kolejnych ładowarek DC: 1 000 kVA.
Transformator olejowy czy żywiczny: który lepiej sprawdzi się przy hubie ładowania?
Przy hubach na otwartym terenie najczęściej spotykamy transformatory olejowe w stacjach kontenerowych. Transformator olejowy, taki jak MarkoEco2, dobrze znosi zmienne obciążenie i wahania temperatury otoczenia. Ma też korzystny stosunek ceny do strat. Wymaga natomiast misy olejowej i zachowania odległości od budynków zgodnie z warunkami ochrony przeciwpożarowej.
Transformator żywiczny, jak TeoEco2, sprawdza się tam, gdzie stacja trafia do wnętrza budynku. Typowe przykłady to garaż podziemny biurowca, parking wielopoziomowy lub zajezdnia autobusów elektrycznych pod dachem. Nie ma oleju, więc nie potrzebuje misy, a wymagania przeciwpożarowe są łagodniejsze. Wymaga za to dobrej wentylacji pomieszczenia, bo ciepło z rdzenia i uzwojeń trzeba skutecznie odprowadzić.
W obu przypadkach warto spojrzeć na straty jałowe P0, nie tylko na straty obciążeniowe Pk. Hub ładowania często stoi w nocy prawie pusty, a transformator pod napięciem traci energię przez całą dobę. Przy kilku latach eksploatacji różnica kilkuset watów strat jałowych przekłada się na wyraźną kwotę na rachunku.
Jak zaprojektować odpływy nn dla ładowarek AC i DC?
Sercem części niskonapięciowej jest rozdzielnica nn zgodna z PN-EN 61439. Najprostsza i najbardziej czytelna zasada mówi, że każda ładowarka DC dostaje własny odpływ. Zwykle jest to wyłącznik kompaktowy z regulowanym wyzwalaczem. Ładowarka 150 kW przy 400 V i cos φ 0,98 pobiera około 221 A, więc typowo stosuje się odpływ 250 A. Urządzenie 300 kW pobiera już około 442 A, co oznacza odpływ rzędu 500 A i wyraźnie grubsze kable.
Ładowarki AC najczęściej grupuje się w podrozdzielnicach bliżej stanowisk. Do rozdzielnicy głównej trafia wtedy jeden lub dwa odpływy zamiast dziesięciu. Ogranicza to liczbę długich kabli i ułatwia późniejszą rozbudowę. Norma PN-HD 60364-7-722 wymaga dla punktów ładowania AC ochrony różnicowoprądowej typu B albo typu A z detekcją prądu stałego 6 mA, jeśli ładowarka jej nie ma wbudowanej.
Przy długich trasach kablowych rozstrzyga spadek napięcia, nie obciążalność długotrwała. Ładowarka DC postawiona 120 m od stacji może wymagać kabla o przekroju większym, niż wynika z prądu. Warto też sprawdzić selektywność zabezpieczeń, żeby zwarcie w jednej ładowarce nie wyłączało całego hubu. Po stronie transformatora liczy się solidne przyłącze kabli do przepustów nn. Zaciski TOC-2 pozwalają przyłączyć kilka kabli równolegle, a osłony izolacyjne OZNN chronią przepusty przed przypadkowym dotykiem podczas prac w stacji.
Pomiar po stronie SN czy nn: gdzie umieścić licznik rozliczeniowy?
Miejsce pomiaru wynika z warunków przyłączenia wydanych przez operatora systemu dystrybucyjnego: PGE, Tauron, Enea lub Energa. Przy przyłączeniu do sieci SN klasycznym rozwiązaniem jest pomiar pośredni po stronie SN, z przekładnikami prądowymi i napięciowymi SN. Odbiorca rozlicza się wtedy w grupie taryfowej B, a straty transformatora są automatycznie po jego stronie licznika.
Przy stacji z jednym transformatorem część operatorów dopuszcza pomiar półpośredni po stronie nn, z przekładnikami prądowymi nn. Energię strat transformatora dolicza się wtedy do rozliczenia według zasad z instrukcji ruchu i eksploatacji sieci dystrybucyjnej danego OSD. Takie rozwiązanie bywa tańsze i prostsze w budowie, ale przy rozbudowie o drugi transformator zwykle trzeba je przebudować. Warto o tym pomyśleć na etapie wniosku.
Licznik rozliczeniowy OSD to jedno, a pomiary własne to drugie. Ładowarki publiczne mają liczniki do rozliczeń z kierowcami, najlepiej z certyfikatem MID. Na odpływach w rozdzielnicy nn przydaje się dodatkowy pomiar mocy, który zasila system zarządzania obciążeniem. Analizator jakości energii na zasilaniu głównym pokaże z kolei poziom wyższych harmonicznych i realny profil obciążenia transformatora. Po pierwszym roku pracy to najlepsze dane do decyzji o rozbudowie.
Uwaga
Moc transformatora i moc przyłączeniowa to dwie różne liczby.
Nawet jeśli w stacji stoi jednostka 1 000 kVA, pobór nie może przekroczyć mocy określonej w umowie z OSD. Dołożenie ładowarek ponad tę wartość wymaga nowego wniosku o warunki przyłączenia albo systemu zarządzania obciążeniem, który utrzyma pobór w limicie.
Jak przygotować stację transformatorową na rozbudowę o kolejne ładowarki?
Huby ładowania prawie zawsze rosną. Inwestor zaczyna od czterech stanowisk DC, a po dwóch latach liczba aut na parkingu i ceny energii skłaniają go do kolejnych. Najdroższa rozbudowa to ta, której nikt nie przewidział. Wtedy trzeba wymieniać rozdzielnicę, kopać nowe trasy kablowe i składać nowy wniosek do OSD.
Są trzy strategie, które często łączy się ze sobą. Pierwsza to od razu większy transformator, na przykład 1 000 kVA zamiast 800 kVA. Druga to stacja przygotowana na większą jednostkę: odpowiedni fundament, misa olejowa, wentylacja i szyny nn dobrane z zapasem, a sama wymiana transformatora w przyszłości. Trzecia to miejsce na drugi transformator w stacji dwutransformatorowej, co dodatkowo podnosi niezawodność zasilania.
Niezależnie od strategii opłaca się zostawić w rozdzielnicy nn puste pola odpływowe lub miejsce na nie. Warto też ułożyć zapasowe rury osłonowe w trasach kablowych, zanim teren pokryje asfalt i oznakowanie miejsc parkingowych. Moc przyłączeniową dobrze jest zamówić z myślą o docelowym etapie, bo jej zwiększenie to osobna procedura i często osobny koszt.
Coraz częściej elementem rozbudowy jest też magazyn energii lub instalacja fotowoltaiczna na wiacie. Magazyn ścina szczyty poboru i pozwala dołożyć ładowarki bez zwiększania mocy przyłączeniowej. Takie urządzenia potrzebują własnego odpływu w rozdzielnicy nn. Lepiej więc zarezerwować go od razu, niż szukać miejsca w gotowej szafie.
Czy ładowarki samochodów elektrycznych obciążają transformator inaczej niż zwykłe odbiory?
Tak, i to z dwóch powodów. Pierwszy to wyższe harmoniczne. Ładowarki DC są odbiornikami nieliniowymi, więc wprowadzają do sieci prądy o częstotliwościach wyższych niż 50 Hz. Nowe urządzenia z aktywnym prostownikiem mają niski współczynnik zniekształceń prądu, ale starsze lub tańsze konstrukcje potrafią go wyraźnie podnieść. Harmoniczne zwiększają straty w uzwojeniach i rdzeniu, a więc temperaturę transformatora. Wymagania dla urządzeń dużej mocy opisuje norma PN-EN 61000-3-12.
Drugi powód to profil obciążenia. Hub ładowania pracuje cyklicznie: rano i po południu szczyt, w nocy prawie zero. Transformator olejowy dobrze znosi krótkotrwałe przeciążenia dzięki dużej pojemności cieplnej oleju, co opisuje PN-EN 60076-7. Przy obciążeniu bliskim mocy znamionowej przez wiele godzin dziennie warto jednak zostawić zapas i monitorować temperaturę. Przy zamówieniu dobrze jest przekazać producentowi informację o charakterze odbiorów, żeby dobór uwzględniał realne warunki pracy. 150 kW Typowe zastosowanie
Najczęstsze pytania
Jaka stacja transformatorowa dla ładowarek DC 4 x 150 kW?
Cztery ładowarki po 150 kW to 600 kW mocy zainstalowanej. Przy współczynniku jednoczesności 0,85 i cos φ 0,98 daje to około 520 kVA. Z odbiorami własnymi i niewielką rezerwą najczęściej wybiera się transformator 630 kVA. Jeśli w planach są kolejne stanowiska, lepiej od razu przyjąć 800 kVA.
Czy ładowarkę DC można podłączyć do istniejącego przyłącza nn?
Pojedynczą ładowarkę 50 kW często tak, jeśli istniejące przyłącze ma wolną moc i operator to potwierdzi. Przy kilku ładowarkach 150 kW lub mocniejszych przyłącze nn zwykle nie wystarcza. Wtedy rozwiązaniem jest przyłączenie do sieci SN i własna stacja transformatorowa.
Czy stacje ładowania podlegają odbiorowi UDT?
Ogólnodostępne stacje ładowania podlegają badaniu technicznemu Urzędu Dozoru Technicznego zgodnie z ustawą o elektromobilności i paliwach alternatywnych. Badanie dotyczy samych urządzeń ładujących. Stację transformatorową odbiera się według zwykłych zasad dla urządzeń elektroenergetycznych i wymagań OSD.
Jaki transformator do garażu podziemnego z ładowarkami?
W pomieszczeniach wewnątrz budynku najczęściej stosuje się transformatory żywiczne. Nie zawierają oleju, więc wymagania przeciwpożarowe są łagodniejsze, a misa olejowa nie jest potrzebna. Trzeba za to zapewnić skuteczną wentylację pomieszczenia stacji.
Czy lepiej kupić większy transformator od razu?
Jeśli rozbudowa jest realna w ciągu kilku lat, zwykle tak. Wymiana transformatora oznacza przerwę w zasilaniu, nowy transport i często przeróbki w stacji. Większa jednostka ma nieco wyższe straty jałowe, dlatego warto porównać je w karcie katalogowej przed decyzją.
Potrzebujesz doboru?
Wyślij nam listę ładowarek, plan rozbudowy i warunki przyłączenia, a razem policzymy transformator, który dziś nie będzie za duży, a za trzy lata nie okaże się za mały. Ciekawe przypadki z hubów, stacji i budów pokazujemy też na LinkedInie Energeks, zajrzyj i zostań z nami.
Opinie
Brak opinii!
❮
❯