मेगावॉट चार्जिंग सिस्टम ट्रांसफॉर्मर गाइड: भारी वाहनों के लिए चार्जिंग हब के लिए बिजली की क्षमता का आकार निर्धारित करना

 

टेक्सास का एक फ्लीट ऑपरेटर पिछले महीने हमें एक ट्रक चार्जिंग हब के लिए एक साइट योजना भेजी: चार मेगावॉट-वर्ग के स्टॉल, एक वितरण केंद्र के पास एक यार्ड पर 25 वर्ष का किराया, और एक उपयोगिता सेवा जो 1.5 एमवीए पर अधिकतम हो गई। योजना डेवलपर के स्प्रेडशीट पर ठीक लग रही थी। लेकिन वह ठीक नहीं थी। दो एमसीएस डिस्पेंसर्स का पूर्ण आउटपुट पर चलना साइट के मुख्य ब्रेकर को तीसरे ट्रक के पीछे की ओर घुमाने के पूरा होने से पहले ही ट्रिप कर देता — और उपयोगिता ने पहले ही उस मध्यम-वोल्टेज अपग्रेड के लिए 30 महीने की समय सीमा का अनुमान लगा दिया था जिसकी साइट को वास्तव में आवश्यकता थी।

द मेगावॉट चार्जिंग प्रणाली वह बिंदु है जहाँ भारी विद्युतीकरण एक चार्जर समस्या से बंद हो जाता है और एक बिजली समस्या बन जाता है। एसएई जे3271 के रूप में मानकीकृत, एमसीएस 1,250 वी और 3,000 ए पर संचालित होता है, जो 3.75 एमडब्ल्यू की शिखर शक्ति है प्रति डिस्पेंसर — यह यात्री कार चार्जर की तुलना में दस गुना से अधिक तेज़ है, और एक मानक विश्राम अवधि के भीतर कक्षा 8 ट्रैक्टर को कम चार्ज स्थिति से लगभग 80% तक चार्ज करने के लिए पर्याप्त है। इन मेगावाट्स में से प्रत्येक को एक ट्रांसफॉर्मर के माध्यम से गुज़रना होता है, जिसका निर्दिष्टीकरण महीनों पहले किया गया था। यह मार्गदर्शिका आकार निर्धारण के गणित, मध्य-वोल्टेज वास्तविकताओं और एमसीएस हब्स को समय पर रखने वाली खरीद प्रक्रिया को शामिल करती है।

 

मेगावाट चार्जिंग प्रणाली द्वारा ग्रिड के लिए क्या परिवर्तन आता है

एमसीएस कोई बड़ा डीसी फास्ट चार्जर नहीं है; यह विद्युत भार का एक भिन्न वर्ग है। एक 350 किलोवाट यात्री कार चार्जर 480 वोल्ट पर प्रति फेज कुछ सौ एम्पियर खींचता है। पूर्ण आउटपुट पर एकल एमसीएस डिस्पेंसर एसी इनपुट धारा खींचता है, जिसे अधिकांश कम-वोल्टेज वाणिज्यिक सेवाएँ पूरी तरह से नहीं दे सकती हैं, जिसी कारण से ट्रक चार्जिंग हब्स लगभग हमेशा एक समर्पित ट्रांसफॉर्मर के साथ मध्य-वोल्टेज सेवा पर स्थापित किए जाते हैं। यू.एस. डिपार्टमेंट ऑफ एनर्जी का एएफडीसी चार्जिंग अवसंरचना डेटा यह शिफ्ट को सीधे ट्रैक करता है: डीसी फास्ट चार्जिंग पहले से ही सार्वजनिक चार्जिंग के सबसे तेज़ी से बढ़ रहे खंड में से एक है, और उसी कार्यक्रम में मध्यम- और भारी-ड्यूटी वाहनों के लिए एमसीएस विकास की योजना ३.७५ एमडब्ल्यू तक की शक्ति स्तरों पर बनाई गई है।

दो तैनाती पैटर्न प्रभुत्व दर्शाते हैं, और वे अलग-अलग आकार के होते हैं। कॉरिडोर हब दिन भर में आने वाले ट्रकों की सेवा करते हैं—एक से चार ट्रक एक समय पर—जिनके बीच वाहनों के लंबे निष्क्रिय अंतराल होते हैं। डिपो चार्जिंग भार को एक निश्चित रात्रि समय-विंडो में केंद्रित करती है—शाम ८ बजे से सुबह ५ बजे तक ४० ट्रैक्टर जुड़े रहते हैं—जिससे प्रति स्टॉल शिखर भार कम होता है, लेकिन ट्रांसफॉर्मर पर कार्य चक्र कहीं अधिक लगातार हो जाता है। द आईईए का इलेक्ट्रिक वाहन ट्रैकिंग व्यावसायिक वाहनों के विद्युतीकरण के २०२६ में त्वरित होने को दर्शाता है, और डिपो वह स्थान हैं जहाँ यह भार पहली बार ग्रिड से जुड़ता है।

 

एमसीएस हब के लिए ट्रांसफॉर्मर आकार निर्धारण: वह गणित जिसे कोई दूसरी बार छोड़ता नहीं

डिस्पेंसर से शुरू करें, फिर पीछे की ओर काम करें। ४८० वी तीन-चरण सेवा पर १.२ एमडब्ल्यू एमसीएस डिस्पेंसर लगभग प्रति चरण १,४००–१,५०० ए का आकर्षण करता है एक बार चार्जर दक्षता और पावर फैक्टर की गणना कर लेने के बाद — जो पहले से ही अधिकांश पैड-माउंटेड कम-वोल्टेज डिज़ाइनों से आगे है। 3.75 मेगावाट पर, वही गणना लगभग प्रति फेज़ 4,500 ए के पास पहुँच जाती है, जिसी कारण से मेगावाट-श्रेणी के स्टॉल्स को सामान्यतः मध्यम-वोल्टेज प्राथमिक (12.47 केवी, 13.8 केवी, या 25 केवी) से एक उप-केंद्र-श्रेणी के ट्रांसफॉर्मर के माध्यम से ऊर्जा आपूर्ति की जाती है।

ट्रांसफॉर्मर आकार निर्धारण एमसीएस हब के लिए तीन इनपुट्स पर निर्भर करता है:

 

साइट विन्यास	विशिष्ट ट्रांसफॉर्मर सिफारिश (योजना अनुमान)
2 × 1.2 मेगावाट एमसीएस डिस्पेंसर्स, कॉरिडोर साइट	2.5–3.0 एमवीए मध्यम-वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर
4 × 1.2 मेगावाट एमसीएस डिस्पेंसर्स, कॉरिडोर साइट	4.0–5.0 एमवीए, ओएनएएफ शीतलित
8 × 1.2 मेगावॉट डिस्पेंसर, जिनमें डिपो चार्जिंग की सुविधा है	6.0–8.0 मेगावोल्ट-एम्पियर, या दो 4 मेगावोल्ट-एम्पियर इकाइयाँ समानांतर क्रम में
2 × 3.75 मेगावॉट पायलट स्टॉल, भविष्य के विस्तार के लिए	न्यूनतम 6.0 मेगावोल्ट-एम्पियर, साथ ही अतिरिक्त स्विचगियर बे

 

उन संख्याओं के पीछे दिए गए तीन आँकड़े हैं: स्थापित क्षमता (डिस्पेंसर के नामपट्टों का योग — चार 1.2 मेगावॉट स्टॉल की कुल स्थापित क्षमता 4.8 मेगावॉट है), सह-घटना गुणांक (गलियारा हब के लिए 0.5–0.7; निर्धारित रात्रि समय की डिपो चार्जिंग के लिए 0.7–0.85 तक), और वृद्धि के लिए आरक्षित क्षमता। भारी वाहनों के लिए चार्जिंग स्थलों पर आमतौर पर तीन वर्षों के भीतर अतिरिक्त स्टॉल लगाए जाते हैं, और 25–50% अतिरिक्त क्षमता या एक दूसरे ट्रांसफॉर्मर के लिए पहले से निर्धारित स्थान लगाने की लागत, मध्य-जीवन में पुनर्निर्माण की तुलना में काफी कम होती है।

ये योजना आँकड़े हैं, कोई भार अध्ययन का विकल्प नहीं। ध्यान दें कि इकाई का उल्लेख किया गया है: लगभग 2 मेगावॉट के आसपास की चर्चा में kVA से MVA की ओर संक्रमण होता है, और मेगावॉट चार्जिंग प्रणाली विनिर्देश में ऐसा स्पष्ट रूप से कहा जाना आवश्यक है — यह उप-केंद्र स्तर का अभियांत्रिकी कार्य है, कोई वाणिज्यिक सेवा अपग्रेड नहीं।

 

मध्य-वोल्टेज अंतरसंबंध: क्यों MCS साइटें छोटे उप-केंद्रों जैसी दिखती हैं

जब कोई हब लगभग १.५ मेगावाट से अधिक हो जाता है, तो स्थल एक वाणिज्यिक सेवा से बंद हो जाता है और एक अंतर-संबंधन परियोजना बन जाता है। इससे कार्यक्रम में अधिक परिवर्तन आता है, जो उपकरणों की तुलना में अधिक होता है। उपयोगिता प्रणाली-प्रभाव अध्ययन, सुरक्षा समन्वय, और मध्यम-वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर स्वयं आमतौर पर चार्जिंग उपकरण की डिलीवरी से अधिक समय लेते हैं — जो कि अधिकांश परियोजना योजनाओं के क्रम के ठीक विपरीत है।

इस प्रकार के स्थल के लिए ट्रांसफॉर्मर विशिष्टता में ऐसी आवश्यकताएँ भी शामिल हो जाती हैं जो छोटी वाणिज्यिक इकाई पर कभी नहीं दिखाई देती हैं: निरंतर डिपो कार्य के लिए ONAF शीतलन, उपयोगिता की वोल्टेज सीमा के व्यापक होने पर लोड के तहत टैप चेंजर्स, २०२६ में प्रभावी हुए DOE दक्षता स्तरों (अगला चरण २०२९) के लिए कम-हानि कोर, और स्थल की दोष धारा पर दस्तावेज़ीकृत लघु-परिपथ सहनशीलता का प्रमाण।

एक व्यावहारिक क्रम नियम महीनों बचाता है: इंटरकनेक्शन आवेदन दाखिल करते समय ही ट्रांसफॉर्मर उत्पादन स्लॉट को आरक्षित कर लेना चाहिए, मंजूरी के बाद नहीं। जब यूटिलिटी के अध्ययन से कोई भिन्न द्वितीयक वोल्टेज या परिवर्तित दोष धारा प्राप्त होती है, तो ट्रांसफॉर्मर का ऑर्डर वह लंबे समय तक चलने वाला घटक होता है जिसे इस परिवर्तन को समायोजित करना होता है — और उपयोगिता-पैमाने के कार्यों के लिए उत्पादन करने वाले कारखाने मौजूदा स्लॉट के भीतर एक इकाई को पुनः अभियांत्रिकीकरण कर सकते हैं, जो कि कोई नया स्लॉट बनाने की तुलना में कहीं अधिक सरल है।

 

हार्मोनिक्स, शीतलन और ड्यूटी साइकिल: एमसीएस लोड ऑफिस लोड नहीं होते हैं

मेगावॉट चार्जर औद्योगिक पैमाने पर स्विच-मोड पावर सप्लाई होते हैं। आधुनिक एमसीएस वास्तुकला में सक्रिय फ्रंट एंड का उपयोग किया जाता है, जो प्रत्येक डिस्पेंसर पर धारा विकृति को कम रखते हैं, लेकिन एक हब कई ऐसे डिस्पेंसर को एक ही बस पर, सुविधा के अन्य लोड के साथ-साथ स्टैक कर देता है, और समग्र हार्मोनिक धारा का प्रबंधन करना अभी भी आवश्यक होता है। यहीं पर एमसीएस ट्रांसफॉर्मर विशिष्टता अपनी विस्तृतता के लिए उत्तरदायी है: एएनएसआई/आईईईई सी५७.११० के अनुसार के-रेटेड डिज़ाइन, या सामान्य संयोजन बिंदु पर फ़िल्टरिंग के साथ एक इंजीनियर्ड हार्मोनिक अध्ययन, साइट को आपकी ऊर्जा आपूर्तिकर्ता द्वारा चालू करने के समय जाँचे जाने वाले आईईईई ५१९ सीमाओं के भीतर रखता है।

शीतलन दूसरा महत्वपूर्ण प्रश्न है। शुष्क-प्रकार के ट्रांसफॉर्मरों की कठोर तापीय सीमाएँ होती हैं और वे आंतरिक चार्जिंग हॉल के लिए उपयुक्त होते हैं; ऑयल-इमर्स्ड ट्रांसफॉर्मर, जिनमें रेडिएटर बैंक और ओएनएएफ शीतलन होता है, बाहरी हब्स के लिए मानक उत्तर हैं, क्योंकि वे आईईईई सी५७.९१ के अनुसार अल्पकालिक अतिभार क्षमता वहन कर सकते हैं, जबकि एक डिपो की शाम की चोटी की मांग चल रही होती है। एक ४०-ट्रक डिपो, जो ठीक ८ बजे शाम को प्लग इन करता है, एक अनियमित भार नहीं है — यह प्रत्येक रात एक लगातार अतिभार परीक्षण है, और ट्रांसफॉर्मर को ऐसे ही निर्दिष्ट किया जाना चाहिए।

तीसरा चर, जिसे अधिकांश पहली बार के खरीदार याद कर लेते हैं, कम वोल्टेज वाली ओर है। तरल-शीतलित एमसीएस केबल, डिस्पेंसर इलेक्ट्रॉनिक्स और स्विचगियर सभी स्थिर वोल्टेज की मांग करते हैं; अत्यधिक प्रतिबाधा या संकीर्ण टैप रेंज वाला ट्रांसफॉर्मर मेगावॉट के पल्स के तहत गिर जाता है और चार्जिंग शक्ति को सीमित कर देता है—ठीक उस समय जब ड्राइवर घड़ी को देख रहा होता है। प्रतिबाधा और टैप व्यवस्था चार्जिंग गति निर्धारित करती है, जितनी डिस्पेंसर की रेटिंग करती है।

 

 

एक ट्रक चार्जिंग हब को प्रवेश करने के लिए आवश्यक प्रमाणन और मानक

एमसीएस स्थल के लिए प्रमाणन श्रृंखला एक यात्री कार स्थापना की तुलना में लंबी होती है, क्योंकि उपकरण वर्ग अलग-अलग होते हैं। एसएई जे३२७१ मेगावॉट कनेक्टर और उसके सुरक्षा वास्तुकला को परिभाषित करता है; यूएल २२०२ डीसी फास्ट-चार्जिंग उपकरणों को शामिल करता है; राष्ट्रीय विद्युत कोड अनुच्छेद ६२५ स्थापना को नियंत्रित करता है, जैसा कि डीओई के चार्जिंग स्तर के दिशानिर्देश सामान्यतः ईवीएसई सर्किट्स के लिए उल्लेख करते हैं। ट्रांसफॉर्मर स्वयं एक UL सूचीबद्ध ट्रांसफॉर्मर संयुक्त राज्य अमेरिका के स्थलों के लिए और कनाडा के लिए CSA-प्रमाणित, जिसमें आवरण मानक (उत्तर अमेरिका में पैड-माउंटेड उपकरणों के लिए IEEE C57.12.28) को ड्राइंग पैकेज में दस्तावेज़ित किया गया है।

इस आकार के प्रोजेक्ट्स पर दो सत्यापन आदतें स्वयं को वसूल कर लेती हैं। पहली: जिस सटीक मॉडल और रेटिंग का उद्धरण दिया जा रहा है, उसे कवर करने वाली प्रमाणन फ़ाइल माँगें — कोई सामान्य प्रमाणपत्र नहीं। दूसरी: खरीद आदेश से पहले कारखाने की परीक्षण रिपोर्ट्स और डिज़ाइन परिवार के लिए शॉर्ट-सर्किट सहनशीलता के प्रमाण माँगें, क्योंकि मेगावॉट रेटिंग्स पर दस्तावेज़ीकरण में एक सौंदर्यपूर्ण समस्या उपयोगिता के निरीक्षण डेस्क पर गवाही-परीक्षण के तर्क में बदल जाती है। प्रांतीय और राज्य के निरीक्षक सबसे पहले नामपट्टिका देखते हैं; सुनिश्चित करें कि उनके द्वारा अपेक्षित प्रत्येक चिह्न उस पर अंकित हो।

के लिए भारी वाहन चार्जिंग प्रोजेक्ट्स, निर्माता के ब्रोशर के बजाय उपयोगिता की जाँच सूची के आसपास प्रमाणन फ़ाइल तैयार करें: फ़ाइल संख्या, परीक्षण रिपोर्ट, और मानक संस्करण — सभी शिप करने वाली इकाई के साथ मेल खाने वाले।

 

क्षेत्रीय सबक: एमसीएस ट्रांसफॉर्मर का उद्धरण देने से पहले हम क्या पूछते हैं

फ्लीट ऑपरेटर्स से हमारे पास सबसे आम प्रश्न एमवीए प्रति मूल्य के बारे में होता है। अधिक उपयोगी प्रश्न यह है कि तीसरे वर्ष में साइट का ड्यूटी साइकिल वास्तव में कैसा दिखेगा। यहाँ हमारी इंजीनियरिंग टीम प्रत्येक भारी वाहन चार्जिंग ऑर्डर के लिए क्या जाँच करती है:

 

• रात की विंडो, जिसे समय-रेखा पर चित्रित किया गया है। यदि ३० ट्रैक्टर्स को रात ९ बजे से सुबह ५ बजे के बीच चार्ज करना है, तो ट्रांसफॉर्मर एक लगभग निरंतर लोड को देखता है जिसकी एक परिभाषित चोटी होती है, न कि कोई यादृच्छिक पैटर्न। हम उस वक्र के आधार पर आकार निर्धारित करते हैं, फिर उसके खिलाफ आईईईई सी५७.९१ अतिभार सीमाओं की जाँच करते हैं।
• साइट पर उपलब्ध दोष धारा। एक मजबूत शहरी बस पर एक मेगावाट हब, एक ग्रामीण डिपो की तुलना में कई गुना अधिक दोष भार प्रस्तुत कर सकता है। एमसीएस ट्रांसफॉर्मर विनिर्देश को उस साइट पर स्थापित होने के लिए टिकाऊ होना चाहिए जहाँ इसे वास्तव में स्थापित किया जाएगा, न कि किसी औसत मामले के लिए।
• अगली स्टॉल गिनती के लिए अतिरिक्त क्षमता। ट्रक चार्जिंग की वृद्धि अधिकांश डेवलपर्स की धारणाओं से तेज़ है; दूसरा ट्रांसफॉर्मर स्थान, अतिरिक्त कन्ड्यूइट और स्विचगियर बे, कंक्रीट डाले जाने के दौरान सस्ता बीमा हैं।
• एक बफर विकल्प। जहाँ उपयोगिता अपग्रेड बाध्यकारी सीमा है, वहाँ हब को बैटरी स्टोरेज के साथ जोड़ने से साइट ट्रकों को उच्च शक्ति पर चार्ज कर सकती है, जबकि ग्रिड लोड को अधिक सुचारु रूप से खींचा जाता है — यह एक प्रणाली निर्णय है जो ट्रांसफॉर्मर विशिष्टता के साथ ही चर्चा में आना चाहिए।

 

हम इन साइटों के लिए ट्रांसफॉर्मर समाधान चीन के जियांगसू में हमारे १२०,००० वर्ग मीटर कारखाने में इटन के संयुक्त उद्यम भागीदार के रूप में बनाते हैं, जिसके पोर्टफोलियो में UL, CSA, IEEE और DEKRA प्रमाणन कार्य शामिल हैं — कुछ सौ kVA से लेकर सबस्टेशन-श्रेणी की रेटिंग तक के तेल-आविष्ट और शुष्क-प्रकार के यूनिट। MCS परियोजनाओं के लिए पूर्व-उत्पादन समीक्षा हर बार समान होती है: ड्यूटी-साइकिल और तापमान-वृद्धि की गणना, साइट की दोष धारा के विरुद्ध लघु-परिपथ सहनशीलता, डिस्पेंसर के वास्तविक फ्रंट एंड के विरुद्ध हार्मोनिक ड्यूटी, और उत्पादन शुरू होने से पहले एकत्रित प्रमाणन फ़ाइल।

 

MCS हब ट्रांसफॉर्मर के उद्धरणों में लाल झंडे

हस्ताक्षर करने से पहले प्रत्येक उद्धरण के विरुद्ध इन जाँचों को चलाएँ, और कोई उत्तर न होने को लाल झंडा मानें:

 

जाँच	एक मजबूत आपूर्तिकर्ता क्या प्रदर्शित करता है
आकार निर्धारण का आधार	लोड अध्ययन, जिसमें सहप्राप्ति कारक, डिपो ड्यूटी वक्र और वृद्धि अनुमति दिखाई गई हो
मध्य-वोल्टेज डिज़ाइन	साइट की दोष धारण क्षमता के लिए ONAF क्षमता, टैप रेंज और दोष-सहन साक्ष्य
हार्मोनिक ड्यूटी	K-रेटिंग या डिस्पेंसर फ्लीट के अनुरूप दस्तावेज़ित फ़िल्टर अध्ययन
प्रमाणन	ठीक रेटिंग के लिए UL/CSA सूचीबद्ध फ़ाइल, जिसमें एन्क्लोज़र मानक शामिल हो
अनुसूची की यथार्थवादिता	इंटरकनेक्शन कालावधि के अनुरूप उत्पादन स्लॉट आरक्षित, लिखित रूप में बताया गया

 

एक आपूर्तिकर्ता जो किसी कम-वोल्टेज कैटलॉग पृष्ठ से MCS हब ट्रांसफॉर्मर का उद्धरण देता है, उसने परियोजना को नहीं समझा है। मेगावॉट चार्जिंग को साइट की दोष धारा, ड्यूटी साइकिल और इंटरकनेक्शन तिथि से विपरीत दिशा में इंजीनियर किया जाता है — और ट्रांसफॉर्मर वह स्थान है जहाँ ये तीनों मिलते हैं।

 

उपयोगिता अध्ययन के समाप्त होने से पहले ट्रांसफॉर्मर विशिष्टता तय कर लें

द मेगावॉट चार्जिंग प्रणाली परिवर्तन ग्रिड अपग्रेड्स की तुलना में तेज़ी से आगे बढ़ रहा है, और ट्रांसफॉर्मर वह घटक है जो तय करता है कि कोई ट्रक हब निर्धारित समय पर ऊर्जायित होता है या फीडर के लिए एक और वर्ष प्रतीक्षा करनी पड़ती है। कृपया हमें अपनी डिस्पेंसर सूची, डिपो चार्जिंग समयावधि, यूटिलिटी सेवा विवरण और लक्षित ऊर्जायन तिथि भेजें, ryan-transformers.com और हमारे इंजीनियर ठंडा करने की योजना, प्रमाणन पथ तथा वास्तविक उत्पादन समयावधि के साथ आकार निर्धारित सिफारिश वापस कर देंगे। जिन परियोजनाओं का समय पर उद्घाटन होता है, उनमें ट्रांसफॉर्मर विशिष्टता का निर्धारण इंटरकनेक्शन अध्ययन दाखिल करने से पहले पूरा कर लिया जाता है।

लेखक के बारे में: यह लेख रायन इलेक्ट्रिक की इंजीनियरिंग टीम द्वारा लिखा गया है, जो एटन का संयुक्त उद्यम भागीदार तथा जियांगसू, चीन में यूएल/सीएसए-प्रमाणित ट्रांसफॉर्मर निर्माता है, जो उत्तर अमेरिका, दक्षिणपूर्व एशिया और मध्य पूर्व में उपयोगिता कंपनियों, फ्लीट ऑपरेटरों, ईपीसी ठेकेदारों और बुनियादी ढांचा विकासकर्ताओं को सेवा प्रदान करता है।