Расчет мощности трансформатора для зарядной станции электромобилей: входной переменный ток, управление нагрузкой и возможность расширения

Краткое резюме

• Начните с указания входного напряжения переменного тока для каждого шкафа с собственным источником питания. Правильно подсчитайте количество общих разъемов и нагрузок с отдельным питанием.
• Проверить спрос на объекте, расположенном в той же зоне, и убедиться, что установленный предел соблюдается на соответствующей электрической границе как в нормальном режиме работы, так и в условиях сниженной работоспособности.
• Проверьте параметры зарядки, нагрузку на каждую фазу и тепловую нагрузку, а также ограничения по сети и фидерам как для первоначальной постройки, так и для расширения.

Размер трансформатора на станции зарядки электромобилей определяется исходя из кажущейся мощности, потребляемой зарядным оборудованием на его клеммах переменного тока, а также всего остального оборудования, питаемого от того же трансформатора; эти значения оцениваются в динамике при нормальной эксплуатации и в случае вероятного сбоя в работе любой системы управления нагрузкой, на которую рассчитан проект. В приведенном примере в качестве условных критериев отбора сравниваются варианты мощностью 500 и 630 kVA. Окончательный выбор также зависит от возможностей электроснабжения объекта и ограничений оборудования.

Определение размера по входу переменного тока зарядного устройства, а не по выходу разъема

На ранних этапах обсуждения планов взаимозаменяемо используются четыре различных показателя. Каждый из них отвечает на свой вопрос, касающийся определения масштабов или эксплуатации.

Выходная мощность постоянного тока, кВт — это фактическая мощность, подаваемая на вход транспортного средства после преобразования мощности зарядным устройством. Фактическая мощность на входе переменного тока, кВт — это мощность, потребляемая шкафом на клеммах переменного тока для обеспечения указанного выходного сигнала, с учетом потерь при преобразовании и мощности всех вспомогательных устройств, включенных в эту границу. Номинальная мощность входящего переменного тока, кВА описывает нагрузку на сеть переменного тока с учетом среднеквадратичных значений напряжения и тока. На нагрев трансформатора влияют ток в обмотках, содержание гармоник и тепловые условия. кВт·ч измеряет количество энергии, подаваемой или потребляемой за определенный период времени, и помогает проверить, соответствуют ли графики зарядки требованиям к времени отправления.

Основными исходными данными для расчета являются заявленные производителем входная мощность в кВА и входной ток при фактическом напряжении питания и конфигурации. Расчет кажущейся мощности на основе мощности в кВт (постоянного тока), коэффициента полезного действия и коэффициента мощности является запасным вариантом на этапе предварительного отбора и действителен только в том случае, если все три параметра описывают одну и ту же заявленную рабочую точку и электрические границы.

Для сбалансированной трёхфазной нагрузки расчёт выглядит следующим образом:

S (кВА) = √3 × V (напряжение между фазами, вольт) × I (среднеквадратичное значение тока в фазе, ампер) ÷ 1000

Один из задокументированных примеров показывает, почему это разделение имеет значение. Этот Руководство по продукции ABB Terra серий 94/124/184, сертифицированной по стандарту UL В таблицах для модели Terra 184 указана максимальная выходная мощность постоянного тока 180 kW, при этом в качестве альтернативы указаны два одновременных выхода по 90 kW каждый — а также отдельно указаны номинальные значения входного тока переменного тока 230 A и 192 kVA при заданном напряжении питания 480Y/277 V, частотой 60 Hz. В спецификациях той же серии указан коэффициент мощности выше 0.96, коэффициент нелинейности тока (THD) ниже 5% и КПД 95%, при этом в сноске указано, что эти показатели относятся к условиям номинальной мощности. При указанном номинальном напряжении и токе между фазами расчет для симметричной нагрузки составляет:

√3 × 480 V × 230 A ÷ 1000 ≈ 191.2 kVA

Рассчитанное значение 191.2 kVA близко к указанному в таблице значению 192 kVA. Используйте номинальные характеристики, указанные поставщиком для данной конфигурации, и проверьте пределы входных параметров в пределах фактического диапазона напряжения питания проекта.

Если поставщик указывает только мощность в кВт (постоянного тока) и КПД в соответствующей рабочей точке, разделите мощность в кВт (постоянного тока) на соответствующий КПД преобразования переменного тока в постоянный, чтобы оценить реальную входную мощность в кВт (переменного тока). Затем разделите эту входную мощность на истинный коэффициент мощности, чтобы оценить значение в кВА. Уточните, какие вспомогательные нагрузки уже учтены в указанном КПД, и добавьте только отдельные нагрузки на соответствующих границах. Максимальная выходная мощность постоянного тока, номинальная мощность переменного тока и минимальный коэффициент мощности, указанные в разных полях каталога, не определяют одну рабочую точку.

Две ловушки повторяются.

Во-первых, смешивание строк. В техническом паспорте может быть указан диапазон входного напряжения, например 480Y/277 V, с диапазоном допуска, а значение тока приводится только при номинальном напряжении. Умножение нижней границы диапазона напряжения на номинальный ток может привести к неверному определению входных параметров. Зарядное устройство может потреблять больше тока для поддержания мощности или снижать выходную мощность при более низком напряжении в зависимости от своих ограничений. Каждому значению тока следует сопоставить соответствующее напряжение и условия эксплуатации, которые оно описывает.

Второй подход заключается в том, чтобы рассматривать зарядный разъем переменного тока как устройство с фиксированным потреблением. В случае оборудования переменного тока уровня 2 станция регулирует подачу тока на транспортное средство. Фактическое потребление зависит от бортового зарядного устройства транспортного средства, которое может потреблять меньше заявленного тока пилотного сигнала в зависимости от модели транспортного средства, уровня заряда аккумулятора и температуры. Номинальные характеристики цепи и оборудования устанавливают ограничения. Для оценки эксплуатационной нагрузки следует использовать предполагаемый состав транспортных средств, а также отдельно проверить соответствие питания оборудования и ответвленной цепи применимым требованиям.

Основные сведения о кажущейся мощности трансформатора, реактивной мощности и коэффициенте мощности, лежащие в основе этих вычислений, см. в почему номинальная мощность трансформаторов указывается в кВА.

Учитывайте количество шкафов с питанием, а не только количество зарядных разъемов

Прежде чем приступать к расчетам, необходимо наметить границы. Типичная схема объекта постоянного тока выглядит следующим образом: подключение к сети → трансформатор объекта → шина переменного тока или распределительный щит → один или несколько шкафов преобразования мощности → дозатор или места установки интегрированных разъемов → входной разъем транспортного средства. Определите, какие именно нагрузки переменного тока фактически питаются от трансформатора и где производится измерение или фиксируется номинальное значение для каждой из них.

В системах с общими блоками питания разъёмы выступают в качестве точек подачи питания. Шкаф, поддерживающий одновременное подключение нескольких транспортных средств, может распределять свою общую выходную мощность постоянного тока между ними. Подсчитайте количество шкафов или блоков с независимым питанием переменного тока и определите их заявленную входную мощность переменного тока. Проверьте, какие шкафы и силовые модули могут работать вместе на полной мощности.

Этот Исследование по определению характеристик зарядных устройств для электромобилей, проведенное Министерством энергетики США и Национальной лабораторией Роки-Маунтинс полезен именно тем, что позволяет отслеживать границы: в его записях вход переменного тока в шкаф, вспомогательное питание переменного тока дозатора и вход постоянного тока транспортного средства выделяются как отдельные точки измерения, а при одновременной работе обоих портов формируются отдельные записи о входе переменного тока и выходе постоянного тока. Это трёхстороннее разделение следует учитывать при рассмотрении проекта — каждая из этих трёх электрических границ может быть отражена на чертеже. Энергия, подаваемая на выход постоянного тока, уже учтена выше по цепи в входе переменного тока шкафа. Добавляйте вспомогательное питание переменного тока, подаваемое отдельно, только в том случае, если оно берется из того же трансформатора.

В таком случае для вспомогательных элементов необходимо принять осознанное решение об их включении:

• Системы вентиляции и кондиционирования воздуха в шкафах, катушки контакторов, средства управления и внутренние потери при преобразовании должны учитываться в указанной входной мощности переменного тока в кВА, если поставщик подтверждает, что они включены в эту величину. Учитывайте их только один раз.
• Вперечень нагрузки следует включить вспомогательное оборудование диспенсера, питающееся от отдельной ветви сети переменного тока, нагреватели шкафов для предотвращения конденсации или автономный охлаждающий агрегат, если они получают питание от данного трансформатора и их номинальная мощность превышает номинальную мощность оборудования, включенного в расчет.
• Нагрузки на одном трансформаторе — системы отопления, вентиляции и кондиционирования здания, освещение, санузлы, платежные терминалы, информационные табло, магазин — полностью отделены от зарядных устройств и относятся к одной и той же суммарной нагрузке.

Список включённого оборудования зависит от конкретной модели. Указанные в техническом паспорте шкафа того или иного производителя значения входной мощности в кВА относятся исключительно к данной модели и конфигурации; для другого шкафа с такими же номинальными выходными характеристиками может потребоваться отдельный контур охлаждения. Не следует предполагать, что параметры разных брендов эквивалентны; ознакомьтесь с примечанием под таблицей.

Еще одной распространенной ошибкой при расчетах является расширение системы. Шкаф второй фазы, установленный позже, создает новую нагрузку переменного тока, если он подключен к тому же трансформатору. Если трансформатор, шина распределительного щита и фидер рассчитаны только на первую фазу, то добавление шкафов может потребовать модернизации системы электроснабжения или оборудования.

Составьте сценарии совпадающего спроса для обычного и пикового режимов зарядки

«Подключенная нагрузка», «пиковый спрос» и «обязательный предельный уровень» отвечают на три разных вопроса, и для объекта необходимы все три показателя.

Подключенная нагрузка — это арифметическая сумма всего, что может потреблять энергию одновременно: каждый шкаф с указанной потребляемой мощностью переменного тока, каждое вспомогательное устройство, каждая нагрузка здания. Это верхний порог. Используйте его для проверки подключенного оборудования, прежде чем полагаться на систему управления нагрузкой. Сбой в системе управления может привести к изменению пиковой нагрузки, что требует отдельного обоснования.

Совпадающий спрос — это совокупная нагрузка, возникающая одновременно или в течение заданного интервала спроса. Она зависит от временных характеристик: когда прибывают транспортные средства, как долго они остаются, сколько энергии потребляет каждое из них по мере повышения уровня заряда, когда они должны уехать, какова нагрузка на здание в данный час, а также как температура окружающей среды влияет как на нагрузку системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВКВ), так и на режим зарядки транспортных средств. Её можно спрогнозировать на основе допущений о прибытии и времени пребывания, измерить непосредственно на объекте или оценить на основе сопоставимых эксплуатационных данных с указанием различий.

Обязательный предельный уровень — это предельное значение, которое оборудование действительно выдержит в заданной точке измерения при определённых условиях отказа. Использовать его в качестве исходных данных для проектирования следует только в рамках задокументированной и утверждённой сферы применения системы управления и её резервных механизмов.

Не существует универсального фактора разнообразия, который можно было бы применять ко всем этим объектам. Автопарк с высокой концентрацией возвращающихся и отправляющихся транспортных средств имеет иной профиль взимания платы, чем автомагистральная станция с переменным потоком прибывающих транспортных средств. Материалы Министерства энергетики США по планированию инфраструктуры программы AFDC Это наглядно иллюстрирует следующее: в документе описывается планирование объекта с учетом совокупной нагрузки от зарядных устройств и оборудования, а также внедрение на рабочих местах, при котором для распределения мощности использовались фактические ограничения объекта в сочетании с требованиями к завершению зарядки — а не приблизительные расчеты. В том же материале указывается, что мощность распределительных щитов, трансформаторов и сетевых подключений следует проверять в первую очередь, наряду с ранним привлечением представителей энергоснабжающей компании.

Расчет энергопотребления с учетом времени отправления представляет собой отдельную проверку для управляемого объекта. Разделите энергопотребление транспортных средств на доступное время зарядки, чтобы определить среднюю подаваемую мощность постоянного тока. Если транспортным средствам требуется 900 кВт·ч, которые должны быть поданы в период с 18:00 до 06:00, то для этого 12-часового интервала потребуется средняя подаваемая мощность постоянного тока 75 kW. Соответствующая средняя входная мощность переменного тока также включает потери и любые соответствующие вспомогательные системы. Проверьте отдельные интервалы прибытия и отправления, а также ограничения по мощности транспортных средств. Объект может удовлетворить совокупную потребность в энергии в течение всего интервала, но при этом не справиться с ранним отправлением.

Ограничения, связанные с оборудованием и сетями, не учитываются при расчете нагрузки и должны отслеживаться отдельно. У трансформатора есть собственное тепловое ограничение; у фидера и подключения к сети — свои; у шин распределительного устройства и кабелей — свои. Определяющим ограничением является то, которое достигается первым, и увеличение мощности на одном уровне не влияет на остальные. Фазовая нагрузка подчиняется именно этому ограничению: на объекте, совокупная мощность которого в кВА кажется достаточной, при неравномерном распределении нагрузок одна из фаз всё равно может превысить установленный для неё предел тока.

Рабочий процесс приложения служебного назначения позволяет проследить требования к документации. Данный Процедура компании Southern California Edison по инфраструктуре для электромобилей в соответствии с Правилом № 29 требует предоставления плана участка, технических паспортов зарядных устройств, графика нагрузки и однолинейной схемы для инженерного проектирования. В рамках дополнительной предварительной оценки на плане участка указываются места установки трансформаторов, распределительных устройств и портов, однако резервирование нагрузки не производится. Это пример одной из коммунальных компаний. Уточните порядок подачи заявки, проведения технического обследования и резервирования для конкретного объекта.

Управление кредитной нагрузкой следует осуществлять только после проверки резервного варианта

Схема распределения нагрузки и принятое ограничение на входную мощность трансформатора — это не одно и то же, и их путаница является самой дорогостоящей ошибкой во всей этой работе.

A коммерческое распределение определяет, кому и сколько мощности предоставляется и когда — по принципу поочередного доступа, приоритета по порядку поступления запросов, взвешивания по времени отключения, тарифов. Это политика обеспечения справедливости и качества обслуживания. А принятое ограничение ввода представляет собой установленное ограничение переменного тока в указанной точке измерения, согласованное с проектировщиком электрооборудования и, при необходимости, с соответствующей энергоснабжающей организацией или уполномоченным органом. Оператор подтверждает, какую услугу зарядки он разрешает. Учитывайте данное ограничение только для тех режимов работы и неисправностей, на которые оно распространяется.

Перед зачислением лимита необходимо предоставить следующие конкретные доказательства:

• Место проведения измерений и единицы измерения. Укажите, является ли ограничение значением переменного тока в кВА для указанной трёхфазной границы или значением тока на каждой фазе. Зафиксируйте местоположение счетчика, его масштаб и метод суммирования показаний. Проверьте, какие отдельные нагрузки находятся за пределами ограничения со стороны электромобиля, но при этом по-прежнему потребляют энергию от трансформатора. Ограничение в кВт или ограничение для выставления счетов само по себе не устанавливает ограничения по переменному току в кВА или по току на каждую фазу.
• Оборудование и конфигурация. Какой контроллер, какая прошивка, какие счетчики, какие зарядные устройства и какая топология зон. Какой Руководство по вводу в эксплуатацию зон компании Schneider Electric описывает как статическое, так и динамическое управление зонами: в данной системе распределение разъемов в автономном режиме зависит либо от максимального значения статической зоны, либо от заданного значения динамического режима с пониженной производительностью, а динамическая зона переходит в режим автономного управления при потере связи с зарядным устройством или выделенным счетчиком, используя заданное значение, основанное на оставшемся заряде электромобиля в случае отсутствия информации о других нагрузках.
• Реакция и время. Как быстро ограничение вступает в силу после превышения порогового значения и как выглядит переходный процесс во время этого перехода.
• Поведение при отказе. Сбой контроллера, сбой счетчика, сбой сети, сбой связи на уровне зарядного устройства — для каждого из этих случаев необходим заранее определённый и ограниченный резервный вариант, а не просто надежда на то, что сеть будет работать.
• Запуск и восстановление. Что происходит при холодном запуске, когда несколько транспортных средств уже подключены к системе, и как система возвращается к обычному распределению ресурсов после сбоя связи.
• Ручное управление. Может ли оператор обойти это ограничение и является ли это допустимым.
• Расширение. Сохраняется ли это ограничение при добавлении шкафов или оно незаметно превышается, поскольку предел был настроен для первого этапа.

Этот Документация по панели управления Schneider Electric EcoStruxure EV Charging Expert показывает параметры, которые позволяют провести проверку при передаче объекта: зарезервированное, выделенное и измеренное потребление при наличии установленного счетчика; конфигурацию и выбор фаз зарядки; сопоставление заданного значения и измеренного потребления; версию прошивки; а также снижение тока. В протоколе ввода в эксплуатацию следует использовать фактические показания фаз и конфигурации. Отображаемое заданное значение отличается от измеренного значения и не является основанием для принятия оборудования.

При составлении перечня также необходимо соблюдать ту же дисциплину. Руководство по проектированию площадки ChargePoint CPF50 описывает сертификацию UL 916 по управлению энергопотреблением и сетевую связь в режиме реального времени для данной североамериканской станции переменного тока, а также проводит разграничение между цепью станции и подключением к конкретному источнику питания и фазовой схемой оборудования. Данное заявление относится к данному продукту; в нём ничего не говорится об органах управления шкафа постоянного тока, сторонней системе управления энергопотреблением или обоснованности конкретного поведения в случае потери связи.

Заключительным этапом является проверка в присутствии свидетелей в соответствии с утвержденным планом ввода в эксплуатацию. Зафиксируйте версии контроллера и счетчика, максимальные наблюдаемые значения тока или kVA на требуемых границах, время отклика, а также поведение объекта в каждом указанном состоянии сбоя и восстановления. Не учитывайте предельное значение в любом расчетном случае, если требуемое ограничение не было обосновано.

Проверьте фазовую нагрузку, гармоники и диапазон напряжения питания зарядного устройства

Расчет мощности трансформатора не считается завершенным даже после успешного сравнения значений в кВА. Необходимо сверить предельные значения питания зарядного устройства с совокупными характеристиками электросети, трансформатора и фидера, а также с предполагаемой нагрузкой.

Напряжение и диапазон питания. Определите диапазон входного напряжения и допуск выбранного зарядного устройства. Импеданс трансформатора, импеданс питающей линии и падение напряжения при переходе от холостого хода к полной нагрузке совместно определяют, останутся ли напряжения на клеммах в пределах этого диапазона. Объект может пройти проверку по kVA, но при одновременном увеличении нагрузки несколькими устройствами на клеммах зарядного устройства всё равно может наблюдаться низкое напряжение. В этот расчёт входят регулирование напряжения от холостого хода до полной нагрузки, настройки отводов и собственный профиль напряжения энергосистемы. Частота, полярность фаз и схема заземления являются другими факторами, влияющими на расчёт — для некоторых видов оборудования предусмотрена определённая конфигурация заземления источника питания, поэтому необходимо проверить совместимость с утверждённым проектом.

Фазовый баланс. На некоторых объектах используются однофазные станции переменного тока или нагрузки, которые не распределяются равномерно по всем фазам. Проверьте среднеквадратичное значение тока по каждой фазе, а также ток в нейтрали, если она имеется и на неё приходится нагрузка. Суммарная мощность в кВА может скрыть наличие фазы с значительной нагрузкой.

Обертоны. Спектр входного тока зависит от силовой электроники зарядного устройства и рабочей точки. Исследование Министерства энергетики США (DOE) по характеристикам зарядных устройств для электромобилей (EVSE) как раз и демонстрирует это: результаты квазистационарных измерений на указанном оборудовании показывают, что КПД, коэффициент мощности и коэффициент искажений переменного тока изменяются в зависимости от условий эксплуатации. Один показатель THD, измеренный при номинальной мощности, не отражает работу при частичной нагрузке или ситуацию на объекте в целом. Более высокий процент искажений при малой нагрузке сам по себе не означает более высокого абсолютного значения гармонического тока. Утверждение о том, что «коэффициент THD тока <5%» для серии ABB, является заявлением о характеристиках продукта при номинальных условиях работы для данной конфигурации — это не предельное значение для объекта, не основа для снижения номинальной мощности трансформатора и не гарантия совокупного уровня искажений при параллельной работе нескольких устройств.

Не существует универсального предельного значения гармоник или коэффициента понижения номинальной мощности, который можно было бы применять. Обоснованный подход заключается в том, чтобы получить у поставщика оборудования данные о фактическом спектре гармоник во всем ожидаемом диапазоне рабочих режимов, проанализировать, как соответствующие порядки гармоник суммируются при одновременной работе оборудования и других нагрузок, а также проверить полученную нагрузку на соответствие тепловым возможностям трансформатора. Отдельно необходимо изучить требования энергоснабжающей организации к качеству электроэнергии в указанной ею точке оценки. Если уровень искажений значителен по отношению к нагрузке, может потребоваться трансформатор специальной конструкции или стандартная модель с пониженной мощностью — однако такое решение должно основываться на спектре, а не на приблизительных расчетах.

Термические условия. Температура обмотки зависит от температуры окружающей среды, вентиляции корпуса, солнечного нагрева, гармонической нагрузки, а также от продолжительности и величины нагрузки. Установка на открытом воздухе под прямыми солнечными лучами, вентилируемый корпус с ограниченным воздушным потоком или группа шкафов с рециркуляцией горячего воздуха — всё это может привести к снижению полезной мощности ниже номинальной. Используйте достоверные данные о постоянных значениях температуры окружающей среды и нагрузки для данного проекта в соответствии с тепловыми параметрами, указанными поставщиком трансформатора.

Общим моментом является то, что все четыре проверки требуют проведения исследования, а не простого поиска данных. Информацию о термической обработке гармонических нагрузок со стороны трансформатора см. в когда следует рассмотреть вопрос о снижении номинальной мощности или о разработке специальной конструкции.

Сравните трансформатор первой фазы с планом расширения

Выбор между установкой одного трансформатора большей мощности сейчас и поэтапным наращиванием мощности заключается в сравнении допустимой нагрузки на обоих этапах, а не в простом добавлении стандартного запаса мощности.

Начните с того, какую нагрузку должен выдерживать трансформатор в каждом состоянии. Значения подключенной нагрузки на первой фазе и управляемой нормальной нагрузки на первой фазе различаются. То же самое касается подключенной нагрузки на второй фазе и управляемой нагрузки на второй фазе. Добавьте нештатные ситуации: отказ контроллера управления нагрузкой, отказ счетчика, «холодный» запуск при занятых всех разъемах, а также любой режим работы, который оператор намеревается разрешить. Для каждого из них зафиксируйте величину, продолжительность и укажите, является ли это режимом нормальной или аварийной работы. Реакция трансформатора зависит от предыдущей нагрузки, охлаждения, условий окружающей среды и продолжительности. Любая временная перегрузка должна оцениваться исходя из допустимой нагрузки трансформатора.

Затем проверьте соседние слои. Номинальная мощность, предоставляемая энергоснабжающей компанией, и её собственное оборудование могут ограничивать фактически потребляемую мощность, независимо от значений, указанных на паспортной табличке трансформатора. Номинальная мощность шин распределительного устройства, размеры корпуса автоматического выключателя и настройки срабатывания, токонесущая способность кабеля и падение напряжения — все эти параметры имеют свои ограничения, и любой из них может стать ограничивающим фактором. Гражданское строительство имеет большее значение, чем кажется: площадь фундамента, зазоры, доступ к корпусу, вместимость кабельной траншеи и место, зарезервированное для второго агрегата — все это определяется на раннем этапе, а их изменение впоследствии обходится в кругленькую сумму.

С точки зрения коммунальных служб следует проводить различие между указанием мощности и обязательством по предоставлению мощности. В материалах по Правилу SCE № 29 проводится именно такая грань: предварительное указание доступной мощности не является резервированием нагрузки, а рабочий процесс зависит от одобрения компетентного органа (AHJ) и окончательного количества установленных портов. Это различие стоит учитывать при любом общении с энергокомпанией: фиксируйте, что именно зарезервировала энергокомпания, на каких условиях и что необходимо перепроверить перед будущим подключением к сети.

На практике выбор обычно сводится к четырём вариантам:

1. Теперь один трансформатор большего размера, проанализированные с учетом принятых норм нормального и ненормального режима работы для обеих ступеней. Сравните стоимость приобретения, потери в холостом ходу и под нагрузкой, а также время, в течение которого каждая ступень работала под нагрузкой.
2. Один трансформатор первой фазы плюс зарезервированная строительно-электротехническая оболочка — место для прокладки кабеля, кабелепровод, шины распределительного устройства и интерфейсы для второго этапа. Все соглашения о резервировании мощности инженерных сетей и соответствующие условия следует оформлять отдельно.
3. Два трансформатора с соединительной шиной или секционированной шиной, поэтому на втором этапе можно добавить второй агрегат. Проанализируйте схему работы, системы защиты, потери, доступную нагрузку при неисправности, а также определите, какие нагрузки могут поддерживаться в каждом из этих режимов.
4. Комплектная сборная подстанция объединение трансформатора, распределительного устройства среднего напряжения и распределительной сети низкого напряжения в одном корпусе, при этом данная комплексная система должна соответствовать требованиям проекта в отношении электрических, инженерных и строительно-монтажных интерфейсов. Она может быть частью как единого строительного проекта, так и поэтапной реализации. Информацию о границах комплексной системы и о том, как она взаимодействует с шиной переменного тока зарядного устройства, см. в конфигурации сборных подстанций.

Универсального процентного показателя резервных мощностей не существует. Оптимальный запас определяется конкретным триггером расширения — подписанным договором аренды второго этапа, обязательством по формированию парка, достижением этапа финансирования — а также сроком поставки оборудования, которое необходимо будет добавить. Поэтапный подход целесообразен, когда сроки реализации второго этапа неопределенны, но его масштаб представляется реалистичным; установка одной крупной единицы оборудования целесообразна в тех случаях, когда ввод второго этапа в эксплуатацию может привести к сбоям в работе или когда срок поставки превышает период между принятием решения и возникновением потребности.

Общие подходы к расчету прироста нагрузки и определению запаса прочности для объектов, не подверженных нагрузке, изложены в расчет мощности трансформатора для расширения завода, в котором используется та же логика определения режимов работы.

Пример с расчетами: изменение управляемого предельного значения влияет на список кандидатов-трансформаторов

Пример планирования — гипотетический. Размеры шкафов, обозначения моделей трансформаторов и предельные нагрузки приведены исключительно в качестве ориентировочных данных для данного объекта.

Одна сбалансированная трёхфазная площадка. Четыре шкафа постоянного тока первой фазы имеют по два разъёма, совместно подключённых к одному выходному блоку постоянного тока мощностью 120 kW. В данном примере каждый блок рассчитан на входную мощность переменного тока до 132 kVA при указанном питании, включая внутренние вспомогательные устройства. Отдельная кажущаяся нагрузка, не связанная с зарядкой, составляет 50 kVA при совпадении в первой фазе. Во второй фазе добавьте два идентичных шкафа и смоделируйте одновременную незаряжающуюся нагрузку 65 kVA. Арифметические суммы совпадающих величин kVA используются в качестве консервативных критериев планирования.

Важно читать таблицу по порядку. Первая строка показывает, почему четыре шкафа с восемью разъемами по-прежнему представляют собой четыре общие силовые блока, а результат расчёта составляет 578 kVA — выше 500 kVA и ниже 630 kVA. Во второй строке показано влияние предлагаемого управляемого ограничения: значение 400 kVA соответствует кандидату на 500 kVA, но только при условии, что ограничение со стороны электромобиля (350 kVA) задокументировано и принято, а не просто настроено. В третьей строке показан один протестированный режим потери связи. Остальные требуемые случаи с ухудшенными характеристиками остаются нерассмотренными.

Ряды второй фазы — это те, которые обычно пропускают. Подключенная нагрузка на шести шкафах составляет 857 kVA, а ни один из кандидатов, вошедших в короткий список, не способен обеспечить такую мощность. Расчетная нормальная нагрузка в 415 kVA арифметически с лёгкостью укладывается в пределы 500 kVA, однако для её обеспечения требуется тот же предел в 350 kVA, который должен соблюдаться для шести шкафов, а не для четырёх, что является скорее вопросом организации зарядки, чем электротехническим: более высокая одновременная нагрузка может привести к снижению мощности для некоторых сеансов. Проанализируйте распределение и энергопотребление по отправлениям совместно с оператором.

Арифметическая сумма совпадающих значений кажущейся нагрузки служит отборочным критерием при планировании. Это не расчетный совокупный результат измерений, он не учитывает фазовый дисбаланс и не подтверждает тепловую достаточность. Он позволяет определить, какие варианты стоит изучить более подробно.

Перед размещением заказа запросите исходные данные и утверждения

Перед размещением заказа для каждого проектного параметра необходимо назначить ответственное лицо и определить основу для его утверждения. Включите последующие этапы проверки на объекте и контрольные точки, при которых будет приостановлено подключение к источнику питания, в план закупок и ввода в эксплуатацию.

Из Поставщик зарядных устройств для электромобилей, в зависимости от модели и конфигурации:

• Номинальная мощность в kVA и среднеквадратичное значение входного тока переменного тока при фактическом напряжении питания на объекте, с указанием напряжения, при котором были выполнены измерения для каждого показателя.
• Четкое указание того, что входит в указанную сумму — потери в выпрямителе, система вентиляции и кондиционирования шкафа, средства управления, вспомогательное оборудование дозатора — и что поставляется отдельно.
• Диапазон входного напряжения, допуск по частоте, фазная конфигурация и требования к заземлению источника.
• Поведение при одновременном выводе сигнала, когда несколько разъемов подключены к одному блоку питания.
• Спектр гармонических токов и коэффициент мощности во всем предполагаемом рабочем диапазоне, а не только при номинальной мощности.
• Снижение номинальной мощности или уменьшение выходной мощности при повышенной температуре окружающей среды и низком входном напряжении.

Из поставщик средств контроля: точка измерения и единицы измерения, характер ограничения (совокупный или по каждой фазе), настроенное время отклика, значения по умолчанию при ухудшении работоспособности для каждого канала связи, поведение при «холодном» запуске и восстановлении, политика ручного переопределения, резерв для расширения, а также процедура тестирования в присутствии свидетелей.

Из утилита, запросить информацию о доступных мощностях, уточнить, является ли предложение предварительным или представляет собой обязательное бронирование, ознакомиться с требованиями к установке счетчиков и средствам защиты, а также с применимой последовательностью подачи заявки и подключения к сети. Подтвердить соответствие нормам, наличие разрешений и прохождение приемочных проверок с помощью компетентный орган, если применимо. Требования варьируются в зависимости от энергоснабжающей компании и юрисдикции.

Из электропроектировщик: однолинейная схема, график нагрузки, распределение нагрузки по фазам, согласование средств защиты, расчет мощности фидеров и падения напряжения, проект заземления, расчет на короткое замыкание, а также тепловые расчеты трансформатора с учетом условий окружающей среды на объекте.

Из оператор: особенности прибытия и пребывания, энергия, необходимая для отправления, допустимое снижение скорости зарядки при срабатывании ограничителя, а также условие, при котором начнется вторая фаза.

Перед выдачей заказа необходимо утвердить электрическую схему, определить принятую схему управления и требования к резервным системам, а также указать необходимые расчеты питающих линий и инженерных сетей. Прежде чем вводить конденсаторную батарею в эксплуатацию, необходимо получить указанные результаты ввода в эксплуатацию в присутствии свидетелей для соответствующих нормальных и аварийных режимов работы. Зафиксируйте результаты анализа эксплуатации и триггер выдачи заказа перед переходом ко второму этапу.

Если проект находится на этапе определения интерфейсов объекта и отраслевых требований, то Обзор приложений для инфраструктуры и общественных объектов даёт полезное представление о том, как взаимосвязаны вопросы зарядки, зданий и подключения к инженерным сетям.

Часто задаваемые вопросы

Можно ли определить размер трансформатора, исходя только из номинальной мощности разъема в кВт?

Параметр «No. Connector kW» (Мощность разъема, кВт) характеризует мощность постоянного тока на входе транспортного средства после вычета потерь при преобразовании и потребления вспомогательных устройств; номинальные характеристики разъема не отражают кажущуюся мощность входного переменного тока или способ распределения выходной мощности. Два сеанса работы на общем блоке питания потребляют мощность из одного и того же блока. Начните с указанных поставщиком значений входной мощности переменного тока в кВА и силы тока при фактическом напряжении питания, подсчитайте количество шкафов или блоков с независимым питанием и добавьте нагрузки объекта с отдельным питанием. Используйте значение мощности постоянного тока в кВт только для перепроверки того, является ли указанная входная мощность физически возможной.

Позволяет ли система управления нагрузкой установить трансформатор меньшей мощности?

Это возможно, но только при условии соблюдения ограничения, которое было задокументировано и утверждено для нормального и аварийного состояний конструкции. Разница между коммерческой политикой распределения и обязательным ограничением входного тока имеет решающее значение: первая определяет, кто может заряжаться в режиме быстрой зарядки, вторая — ограничивает ток в указанной точке измерения. Прежде чем зачислять какое-либо снижение, необходимо уточнить место и единицы измерения, способ расчета (по фазам или в совокупности), время отклика, ухудшенные условия по умолчанию в случае потери связи с контроллером, счетчиком, сетью и зарядным устройством, а также наличие подтвержденного свидетелями испытания каждого случая. Каждый проектный случай должен основываться на предельном значении, обоснованном для него.

Мне лучше купить один трансформатор большей мощности прямо сейчас или постепенно наращивать мощность?

Сначала сравните принятые текущие и расширенные нагрузки — подключенный экран, нормальный режим работы и каждый вариант снижения мощности для обеих фаз — а затем сравните сопутствующие факторы: номинальную мощность энергоснабжающей компании, шину распределительного устройства, токовую нагрузочную способность кабеля, площадь строительных работ и сроки поставки оборудования. Если дата расширения неопределенна, сравните фактическую стоимость и нагрузку блока первой фазы с зарезервированными интерфейсами с более крупной первоначальной установкой. Учтите сроки отключения и время поставки для поэтапного варианта и уточните мощность у энергоснабжающей организации. Не существует стандартного процента резервной мощности, который мог бы заменить это сравнение.

Какое значение гармоник следует использовать при снижении номинальной мощности трансформатора?

Используйте фактический спектр гармонических токов оборудования в рабочем диапазоне, в котором объект будет фактически эксплуатироваться, и проанализируйте, как гармоники суммируются между одновременно работающим оборудованием и нагрузками объекта. Оцените тепловую нагрузку трансформатора и требования энергосистемы к качеству электроэнергии на соответствующей границе. Одно значение коэффициента нелинейности (THD), указанное при номинальной мощности, не отражает ситуацию на объекте, который большую часть времени работает при частичной нагрузке, а опубликованные технические характеристики продукта применимы к данному продукту именно в заявленных условиях. Универсального коэффициента снижения номинальной мощности не существует; в случаях, когда искажения имеют существенное значение относительно нагрузки, трансформатор специальной конструкции или стандартное устройство с пониженной номинальной мощностью являются результатом исследования, а не стандартным решением.