Лучшие типы трансформаторов для зарядных станций электромобилей

Зарядные станции для электромобилей (EV) на первый взгляд выглядят просто: зарядные устройства, кабели и подключение к электросети. Под капотом Трансформатор — это рабочая лошадка, обеспечивающая безопасное и надежное питание. Выбор правильного трансформатора влияет на безопасность, срок службы, первоначальные затраты и на то, насколько хорошо объект справляется с нагрузками современной силовой электроники (быстрые зарядные устройства, резервные аккумуляторы, фотоэлектрические системы на объекте). 

Почему выбор трансформатора важен для зарядных станций

Трансформаторы для электростанций — это больше, чем просто «понижающие коробки». Их характеристики определяют:

• риск пожара и монтажа (масляный или сухой),

• как они справляются с нелинейными/гармоническими токами от силовых преобразователей,

• способность удовлетворить пиковый спрос на зарядку и будущий рост,

• потребности в техническом обслуживании и общая стоимость владения,

• и способность обеспечивать изоляцию или несколько вторичных напряжений.

Обдуманный выбор снижает количество сбоев, позволяет избежать неприятных поездок и упрощает требования к страхованию и коммунальным услугам.

Типы трансформаторов, с которыми вы столкнетесь

Трансформаторы сухого типа (с литой изоляцией)

Используйте их там, где важны пожарная безопасность, низкие эксплуатационные расходы или закрытые помещения (автостоянки, торговые центры, офисные подвалы). Сухие агрегаты с литой смолой не содержат легковоспламеняющихся масел, работают тише и обычно требуют меньше профилактического обслуживания. Они идеально подходят для средних диапазонов кВА, используемых небольшими общественными зарядными станциями или распределительными сетями на уровне здания.

Сильные стороны: безопасность, низкие эксплуатационные расходы, соответствие нормам для внутренних помещений.
Ограничения: более высокая стоимость за кВА для больших мощностей; немного больший объем для того же рейтинга по сравнению с нефтяными подразделениями.

Масляные трансформаторы с монтажом на площадке

Если вам нужны сотни кВА или более, трансформаторы с жидкостным заполнением, монтируемые на площадке, являются экономичными и устойчивыми к атмосферным воздействиям. Они выдерживают более высокие постоянные нагрузки и более жесткие температурные запасы, что делает их обычным явлением на автомагистралях быстрой зарядки и на крупных автопарках.

Сильные стороны: высокая мощность в кВА, компактность, низкие капитальные затраты на кВА при больших размерах.
Ограничения: требуется локализация разливов и внимание к правилам пожарной безопасности и охраны окружающей среды.

Трансформаторы с коэффициентом К и трансформаторы для подавления гармоник (HMT)

Устройства быстрой зарядки постоянного тока и многие топологии EVSE создают гармонические токи, которые вызывают дополнительный нагрев обмоток. Трансформаторы с коэффициентом К рассчитаны на предсказуемый гармонический нагрев; В HMT используются специальные схемы обмоток для уменьшения гармоник, наблюдаемых при подключении к сети.

Используйте их, когда количество зарядных устройств велико или когда коммунальные услуги/стандарты требуют измеренного контроля гармоник.

Изолирующие трансформаторы

В некоторых приложениях (чувствительное оборудование, специальные стратегии заземления или уменьшение путей утечки в транспортные средства) на вторичной обмотке используются изолирующие трансформаторы. Они увеличивают стоимость и пространство, но могут упростить соблюдение местных правил безопасности.

Многообмоточные/специализированные трансформаторы подключения

Если на объекте требуется несколько вторичных напряжений (НН для зарядных устройств плюс отдельное НН для объектов) или выделенное соединение аккумулятора/ESS, трехобмоточный трансформатор может централизовать функции и сэкономить занимаемую площадь по сравнению с несколькими устройствами.

Новые разработки: твердотельные трансформаторы (SST)

SST — это электронные преобразователи, которые обеспечивают высокоскоростное управление, преобразование среднего напряжения в постоянный и сетевые услуги. Они привлекательны для перспективных дорогостоящих концентраторов, но сегодня имеют более высокую цену и большую сложность управления.

Общие вопросы

• Недооценка гармоник: спросите у производителей зарядных устройств спектры тока гармоник и используйте рейтинг K, если THD будет высоким.

• Выбор масла внутри жилых зданий: ознакомьтесь с местными нормами пожарной безопасности и требованиями страховщиков; сухой тип обычно безопаснее.

• Пропуск координации с энергосистемой: всегда заранее уточняйте у энергоснабжающей организации доступные пределы тока повреждения и гармоник — это напрямую влияет на выбор трансформатора.

• Не планируя резервирование: депо с высокой доступностью должны рассмотреть вариант N+1 или параллельное использование, чтобы избежать простоев.

Заключительный совет

Для небольших помещений или объектов, ориентированных на клиентов, начните с сухого типа с рейтингом K. блоков Для крупных наружных узлов выберите монтируемые на подушке масляные агрегаты, , с возможностью подавления гармоник (HMT или фильтры). Зарезервируйте SST для проектов, в которых расширенные сетевые услуги или топологии MV-DC оправдывают дополнительные инвестиции. Наконец, включите в процесс закупок координацию коммунальных предприятий и реальные гармонические данные — этот шаг позволит избежать большинства сюрпризов.