Расчёт трансформатора для зарядных станций: как определить кВА, нагрузку и резерв мощности
Проверьте резерв мощности до выбора станций. Переведите входной ток в кВА, вычтите текущий пик нагрузки и выберите самый дешёвый способ закрыть дефицит.
Краткий ответ: чтобы рассчитать трансформатор для зарядных станций, переведите номинальный входной ток каждой станции в кВА, сложите станции, которые могут работать одновременно, и сравните эту нагрузку с резервом мощности. Станция HG Power Genesis 120 кВт потребляет 194 А при 380 В, то есть около 128 кВА, а не 120.
От питания станции зависит, сколько устройств можно установить, с какой мощностью они будут работать и сколько займёт проект. В этом руководстве приведены расчёты, которые позволяют проверить это до запроса предложений.
| Проверка | Формула или источник | Пример |
|---|---|---|
| Нагрузка станций | √3 × 380 В × номинальный входной ток, А ÷ 1000 | Станция 120 кВт: 128 кВА |
| Резерв мощности объекта | кВА трансформатора × предел загрузки − измеренный пик, кВА | 630 × 80% − 260 = 244 кВА |
| Результат | Зарядная нагрузка ≤ резерв мощности объекта | Четыре станции 120 кВт не проходят; с лимитом 240 кВА проходят |
Почему станции нужно больше кВА, чем указано в кВт?
Мощность станции в кВт описывает её выход DC. Трансформатор видит вход AC, в который входят потери на преобразование и реактивная мощность, поэтому считать нужно в кВА.
Самый понятный способ — взять номинальный входной ток из спецификации. Для трёхфазного питания умножьте его на √3 и линейное напряжение. Вот результаты для моделей HG Power Genesis CCS2 при 380 В:
| Модель | Выход DC | Номинальный входной ток | Расчётный вход | кВА на кВт |
|---|---|---|---|---|
| Genesis 60 кВт | 60 кВт | 97 А | 64 кВА | 1.06 |
| Genesis 120 кВт | 120 кВт | 194 А | 128 кВА | 1.06 |
| Genesis 180 кВт | 180 кВт | 290 А | 191 кВА | 1.06 |
| Genesis 360 кВт | 360 кВт | 582 А | 383 кВА | 1.06 |
Ток взят из спецификаций, а кВА — наш расчёт на его основе. Разница в 6% согласуется со спецификациями: КПД 95% и коэффициент мощности 0,99 дают 1 ÷ (0,95 × 0,99) = 1,06. Для станции 360 кВт это 23 кВА. Это номинальные значения при номинальном выходе, поэтому берите спецификацию своей модели и своего разъёма.
Тест резерва мощности: выдержит ли объект зарядные станции?
Сравните два числа: сколько мощности осталось у объекта и сколько могут потреблять станции.
Резерв должен покрывать всё, что может работать одновременно
× предел загрузки
−
за 12 месяцев
=
для зарядки
≥
работают одновременно
Если резерв мощности меньше зарядной нагрузки, используйте один из четырёх путей ниже, прежде чем заказывать оборудование.
Проверка состоит из трёх шагов:
- Определите доступную мощность. Запросите у сетевой организации или владельца трансформатора его номинал и допустимый предел загрузки.
- Измерьте текущий пик. По возможности используйте интервальные данные за полный год, чтобы жаркий месяц или высокий сезон не стали неожиданностью. Один счёт может скрыть пик.
- Добавьте зарядную нагрузку. Без управления нагрузкой учитывайте каждую станцию с полным входом, если ваш инженер и сетевая организация не согласуют меньшее значение.
Пример расчёта
Возьмём условный объект с трансформатором 630 кВА и измеренным пиком 260 кВА. Здесь мы принимаем предел загрузки 80% как расчётное допущение. Это не стандарт, поэтому используйте предел, который назовёт сетевая организация. Каждая станция 120 кВт потребляет 127,7 кВА до округления.
- Доступная мощность: 630 × 0,8 = 504 кВА
- Резерв мощности: 504 − 260 = 244 кВА
- Четыре станции 120 кВт без управления нагрузкой: 4 × 127,7 = 511 кВА, тест не пройден, дефицит 267 кВА
- Две станции 120 кВт без управления нагрузкой: 2 × 127,7 = 255 кВА, тест не пройден, дефицит 11 кВА
- Одна станция 180 кВт: 191 кВА, тест пройден, остаётся 53 кВА
- Четыре станции 120 кВт с лимитом 240 кВА: тест пройден, но учтите компромисс, описанный ниже
Двум станциям не хватает всего 11 кВА, но даже небольшой дефицит игнорировать нельзя. Зарядка может долго держать высокую нагрузку, а Национальный электротехнический кодекс США считает зарядку электромобилей длительной нагрузкой.
Можно ли считать, что станции работают не все сразу?
Иногда. Автомобили приезжают в разное время и потребляют меньше по мере заряда батареи, поэтому реальные пики часто ниже суммы всех станций. Это называют разновременностью нагрузки. Риск в том, что ничто не мешает нагрузке в час пик превысить принятое значение, поэтому меньшую величину используйте только при наличии измеренных данных по похожему объекту и согласия сетевой организации. В остальных случаях обеспечивайте лимит управлением нагрузкой.
Применимо ли правило 125% к трансформатору?
Отделите то, что сказано в кодексе, от того, что из него выводят. В руководстве EC&M по статье 625 Национального электротехнического кодекса США, основанном на редакции 2017 года, сказано, что зарядка электромобилей является длительной нагрузкой, а защита от сверхтока для фидеров и ответвлённых цепей должна быть рассчитана не менее чем на 125% максимальной нагрузки (EC&M).
Эта формулировка относится к защите и выбору параметров фидера. Нужен ли запас 125% для трансформатора, зависит от редакции кодекса, местного надзорного органа и сетевой организации. Задайте этот вопрос письменно и не принимайте число как данность. За пределами США действуют местные правила электроустановок, поэтому проект должен подтвердить квалифицированный инженер.
Четыре способа закрыть дефицит мощности
Если тест резерва мощности не пройден, есть четыре пути. Начните с первого и спускайтесь по таблице, только если он вам не подходит.
| Путь | Что меняется | Чем вы жертвуете | Что пойдёт не так без проверки |
|---|---|---|---|
| 1. Меньше станций или менее мощные станции | Напрямую снижает нагрузку | Меньше постов или более долгие сессии | Очереди в часы пик |
| 2. Управление нагрузкой | Ограничивает общую зарядную нагрузку | Скорость в часы пик на объекте | Автомобили уезжают с недостатком энергии |
| 3. Буферный накопитель | Покрывает пики из накопителя | Капитальные затраты и площадь | Накопитель разряжается при долгих пиках |
| 4. Новый или более мощный трансформатор | Увеличивает мощность | Затраты и сроки сетевой организации | Срок запуска сдвигается |
Путь 1: меньше станций или менее мощные станции
Начните с того, как долго стоят автомобили. Если они стоят часами, DC может вообще не понадобиться: как это определить, показывает наше руководство по выбору AC или DC. Десять AC-станций по 7 кВт дают в сумме 70 кВт, меньше одной DC-станции 120 кВт. Если DC всё же нужен, DC-станция 40–80 кВт требует от питания гораздо меньше.
Путь 2: управление нагрузкой
Управление нагрузкой удерживает суммарную зарядку ниже заданного лимита, распределяя мощность между сессиями. Статический лимит — это постоянное ограничение. Динамический лимит считывает текущую нагрузку объекта и отдаёт зарядке всё, что остаётся. Это подходит объектам, у которых прочие нагрузки меняются в течение дня.
Кодекс США это допускает. Если используется автоматическая система управления нагрузкой, статья 625 определяет максимальную нагрузку оборудования на ввод и фидер как максимум, разрешённый этой системой, что процитировано в документе Совета по строительным нормам штата Вашингтон. Уточните, как это применяют ваша редакция кодекса и ваш инспектор.
Компромисс касается энергии, а не только скорости. В нашем примере лимит 240 кВА даёт автомобилям не более примерно 225 кВт. Это около 4 сессий в час, если каждая сессия добавляет 52,5 кВт·ч, то есть заряжает батарею 75 кВт·ч с 10% до 80%. Если в самый загруженный час нужно больше энергии, одного управления нагрузкой не хватит.
Проверьте аварийный сценарий, прежде чем полагаться на систему. Спросите, что делает каждая станция при потере связи с контроллером. Она должна сама перейти на безопасный лимит, и этот лимит должен удерживать объект в пределах общего ограничения. В нашем руководстве по закупке OCPP описано, что проверять с вашей платформой управления, а в руководстве по распределению мощности между двумя пистолетами объясняется, как мощность делится внутри одной станции.
Путь 3: буферный накопитель
Накопитель медленно заряжается от сети объекта и быстро отдаёт энергию автомобилям. Это работает, если пики короткие, а питание успевает пополнить накопитель между ними.
По этой формуле можно оценить, как долго накопитель будет поддерживать полную мощность:
Время работы (ч) = полезные кВт·ч ÷ (кВт станции − кВт питания)
Транспортируемая зарядная станция с накопителем CYD158K-120 HG Power имеет батарею 158 кВт·ч и выход DC 120 кВт. При рекомендованной глубине разряда 90% полезная энергия составляет около 142 кВт·ч. Если объект может выделить условные 50 кВт, батарея покроет разрыв в 70 кВт примерно на два часа без учёта потерь. Если пик длится дольше, нужен более ёмкий накопитель или больше мощности питания. Параметры подключения к сети для своей модели уточняйте в коммерческом предложении.
Путь 4: модернизация или дополнительный трансформатор
Длительная высокая мощность, например на трассовом хабе со станциями 200–480 кВт, часто требует выделенного питания. Сначала спланируйте сроки:
- Министерство энергетики США со ссылкой на работу о лучших практиках подключения сообщает, что подключение DC-станций быстрой зарядки может занять от 6 месяцев до более чем 2 лет, в основном из-за задержек с присоединением к сети и разрешениями. Для станций Level 2 срок может составить от 1 дня до 6 месяцев там, где мощность уже есть (US DOE).
- В материале за февраль 2025 года производитель сообщил Utility Dive, что сроки поставки наземных (pad-mounted) распределительных трансформаторов выросли вдвое или втрое по сравнению с допандемийным уровнем. В той же статье приводится отчёт Wood Mackenzie за апрель 2024 года: 80–120 недель для более крупных трансформаторов, которые больше, чем нужно большинству зарядных объектов (Utility Dive).
Это данные по США на указанные даты, и они будут меняться, поэтому получите срок от своей сетевой организации до подписания заказа на станции. Можно также запустить объект с лимитом и перейти на полную мощность, когда появится новое питание.
Что делать, если на объекте не 380 В?
Проверьте напряжение раньше мощности. Модели HG Power Genesis рассчитаны на 380 В ±15%, то есть примерно 323–437 В, при 50/60 Гц. Питание 400 В находится в этом диапазоне. Трёхфазное питание 220 В или 480 В находится вне его, даже если у объекта большой запас по кВА.
Для реальных рынков это важно. По данным Canal Solar, некоторые штаты Бразилии, включая Мату-Гросу, Минас-Жерайс, Сан-Паулу и Парану, получают питание 127/220 В, и оборудованию на 220/380 В в таких сетях нужен трансформатор (Canal Solar). Питание может отличаться в зависимости от города, поэтому уточните его в местной сетевой организации.
На объекте 220 В заложите в бюджет повышающий трансформатор или выделенное питание среднего напряжения. С падением напряжения растёт и ток: те же 128 кВА, что дают 194 А при 380 В, дают около 335 А при 220 В. Рассчитайте на этот ток ввод, кабели и трансформатор и добавьте собственные потери трансформатора. С частотой проблем меньше, поскольку в спецификациях указаны и 50, и 60 Гц.
Пять ошибок с мощностью, которые задерживают проекты
| Ошибка | К чему она приводит | Как её избежать |
|---|---|---|
| Расчёт по кВт, а не по входному току | Нагрузка занижена примерно на 6% | Берите номинальный входной ток из спецификации |
| Паспортная мощность трансформатора принимается за свободную | Существующие нагрузки не учитываются | Вычтите измеренный пик |
| Опора на один счёт | Сезонный пик упущен | Используйте интервальные данные за полный год |
| Надежда, что всё решит ПО | Автомобили уезжают с недостатком энергии | Проверьте энергию в час при лимите |
| Проверка кВА раньше напряжения | Станции вообще нельзя подключить | Сначала подтвердите линейное напряжение |
Что отправить сетевой организации и поставщику?
Ответ будет быстрее и сопоставимее, если отправить обоим один и тот же пакет данных:
- Линейное напряжение, частота и система заземления
- Номинал трансформатора, его владелец и предел загрузки
- Интервальные данные о нагрузке за двенадцать месяцев или лучшие имеющиеся записи
- Модели станций, номинальный входной ток и количество
- Перечень автомобилей, энергия за сессию и время стоянки
- Сессии в самый загруженный час сейчас и после планируемого роста
- Однолинейная схема и свободное место для оборудования
Попросите инженера также проверить падение напряжения, токи короткого замыкания и гармоники. Тест по кВА показывает, стоит ли развивать проект, но окончательным проектом он не является.
В нашем руководстве по проектированию DC-станции быстрой зарядки перечислены остальные данные объекта, а руководство по стоимости коммерческой DC-станции показывает место работ по подключению к сети в бюджете.
Пять вопросов покупателей
Какой трансформатор нужен для станции 120 кВт?
Станция HG Power Genesis 120 кВт CCS2 потребляет 194 А при 380 В, то есть около 128 кВА. Вам нужен как минимум такой резерв мощности с учётом существующих нагрузок и предела загрузки, установленного сетевой организацией. Для нового выделенного трансформатора округлите в большую сторону до ближайшего стандартного номинала, который принимает сетевая организация.
Сколько кВА нужно DC-станции 360 кВт?
Номинальный ток станции HG Power Genesis 360 кВт CCS2 составляет 582 А при 380 В, что даёт около 383 кВА. У других марок и конфигураций значения отличаются, поэтому берите номинальный входной ток из спецификации своей модели.
Нужен ли новый трансформатор для зарядки электромобилей?
Не всегда. Сначала проведите тест резерва мощности. Объектам с резервом он может не понадобиться, а небольшой дефицит способны закрыть управление нагрузкой или накопитель. Длительная зарядка высокой мощностью часто действительно требует нового или выделенного питания.
Может ли управление нагрузкой избавить от замены трансформатора?
Да, если объект может работать с меньшей мощностью в часы пик. Управление нагрузкой ограничивает потребление, но не создаёт энергию. Проверьте, что при лимите питание всё ещё даёт достаточно кВт·ч в самый загруженный час, и проверьте, что происходит при потере связи.
Сколько времени занимает подключение DC-станции к сети?
Срок сильно зависит от сетевой организации. По данным Министерства энергетики США, подключение DC-станций быстрой зарядки в США может занять от 6 месяцев до более чем 2 лет. Запросите у сетевой организации письменный срок, прежде чем брать на себя обязательства по графику поставки станций.
Отправьте нам данные объекта
Сообщите напряжение, номинал трансформатора, пиковую нагрузку и план по автомобилям. В ответ мы предложим модель станции и схему размещения для рассмотрения. Запросите проверку объекта или сравните наши DC-станции быстрой зарядки, включая коммерческую DC-станцию быстрой зарядки 120–180 кВт.
Источники
- Министерство энергетики США: Understanding the Soft Costs of EV Charging
- EC&M: The Apprentice’s Guide to Article 625 (2017 NEC)
- Совет по строительным нормам штата Вашингтон: примеры управления нагрузкой с цитатой из статьи 625
- Utility Dive: материалы о дефиците электрических трансформаторов в США
- Canal Solar: трёхфазные низковольтные инверторы (127/220 В)
- Спецификации HG Power Genesis 60, 120, 180 и 360 кВт CCS2; спецификация CYD158K-120
Техническая проверка: Marvin Zhou. Проверено 4 ноября 2026 г.