Megavatų įkrovos sistemos transformatoriaus vadovas: energijos talpos nustatymas sunkiųjų krovininių automobilių įkrovos centrui

 

Praėjusį mėnesį JAV Teksase veikiantis parko operatorius mums išsiuntė vietos planą sunkiųjų automobilių įkrovimo centrui: keturi įkrovimo stovai, kurių galia siekia megavatus, 25 metų nuomos sutartis dėl teritorijos šalia pristatymo centro ir elektros tiekimo paslauga, kurios galia siekia 1,5 MVA. Planas atrodė tinkamas kūrėjo skaičiuoklėje. Tačiau jis nebuvo tinkamas. Du MCS įkrovikliai, veikdami maksimalia galia, būtų išjungę vietos pagrindinį saugiklį dar prieš tai, kol trečiasis sunkusis automobilis baigtų atbulinėmis įvažiuoti į vietą – be to, elektros tiekimo įmonė jau buvo nurodžiusi 30 mėnesių laukimo laikotarpį vidutinės įtampos tinklo modernizavimui, kuris faktiškai reikalingas šiai vietai.

The megavatinė įkrovimo sistema yra tas taškas, kai sunkiųjų automobilių elektrifikacija nustoja būti įkroviklio problema ir tampa energijos tiekimo problema. Standartinė SAE J3271 specifikacija leidžia MCS veikti iki 1250 V ir 3000 A, o maksimali galia siekia 3,75 MW per dispenser — daugiau nei dešimt kartų greičiau nei greičiausias keleivinių automobilių įkroviklis ir pakankamai energijos klasės 8 traktoriui nuo žemos įkrovos būsenos užpildyti iki maždaug 80 % per standartinį poilsio pertrauką. Kiekvienas šių megavatų turi praeiti per transformatorių, kuris buvo nurodytas prieš kelis mėnesius. Šiame vadove aptariama galios skaičiavimo matematika, vidutinės įtampos realybės ir tiekimo tvarka, kuri užtikrina MCS centrų laiku įdiegimą.

 

Ką Megavatų įkrovimo sistema keičia elektros tinklui

MCS nėra tiesiog didesnis nuolatinės srovės greitasis įkroviklis; tai visiškai kitos klasės elektrinė apkrova. 350 kW keleivinių automobilių įkroviklis vartoja kelis šimtus amperų kiekvienoje fazėje esant 480 V įtampai. Vienas MCS dispenseris pilnu našumu vartoja kintamosios srovės įėjimo srovę, kurią dauguma žemos įtampos komercinės tiekimo sistemų visiškai negali tiekti, todėl sunkvežimių įkrovimo centrai beveik visada prijungiami prie vidutinės įtampos tiekimo su specialiu transformatoriumi. JAV Energetikos departamentas AFDC įkrovimo infrastruktūros duomenys tiesiogiai stebi šią permainą: nuolatinės srovės greitojo įkrovimo (DC fast charging) segmentas jau yra sparčiausiai augantis viešojo įkrovimo segmentas, o tame pačiame dokumente taip pat aprašoma MCS krovimo sistemų plėtra vidutinės ir sunkiosios kategorijos transporto priemonėms, kurių galia siekia iki 3,75 MW.

Dominuoja du įdiegimo modeliai, kurie skiriasi savo mastu. Koridoriaus centrų įrenginiai aptarnauja sunkvežimius, kurie atvyksta visą dieną – po vieną ar keturis kartu – su ilgomis neveikimo pertraukomis tarp transporto priemonių. Depoto įkrovimas koncentruoja apkrovą į nustatytą naktinį laikotarpį – 40 traktorių prijungiami nuo 20 val. iki 5 val. ryto – tai žemesnė viršūnės apkrova vienam lizdui, tačiau daug intensyvesnė transformatoriaus eksploatacija. IEA elektrinių transporto priemonių stebėjimo sistema rodo, kad komercinės transporto priemonės elektrifikacija 2026 metais paspartės, o depotai – tai pirmoji vieta, kur ši apkrova paliečia elektros tinklą.

 

Transformatorių matmenys MCS centrų reikmėms: Skaičiavimai, kurių niekas nepraleidžia dviejų kartų

Pradėkite nuo krovimo įrenginio, tada grįžkite atgal. 1,2 MW MCS krovimo įrenginys, veikiantis 480 V trijų fazių maitinimu, vartoja apytiksliai 1400–1500 A kiekvienoje fazėje kai įskaitoma įkroviklio naudingumo koeficiento ir galios koeficiento reikšmė — jau viršytas daugumos žemųjų įtampų plokščiųjų transformatorių projektavimo lygis. 3,75 MW galios atveju ta pati aritmetika duoda maždaug 4500 A kiekvienoje fazėje , todėl megavatų klasės įkrovimo stotys paprastai maitinamos iš vidutinės įtampos pagrindinės linijos (12,47 kV, 13,8 kV arba 25 kV) per transformatorių, kuris priklauso transformatorinės elektrinės klasei.

Transformatoriaus parinkimas mCS centro atveju priklauso nuo trijų veiksnių:

 

Vietos konfigūracija	Tipinė transformatoriaus rekomendacija (planavimo įvertinimas)
2 × 1,2 MW MCS įkrovikliai, koridoriaus tipo vieta	2,5–3,0 MVA vidutinės įtampos transformatorius
4 × 1,2 MW MCS įkrovikliai, koridoriaus tipo vieta	4,0–5,0 MVA, aušinama ONAF būdu
8 × 1,2 MW įrenginiai su depozitinio tipo įkrovimu	6,0–8,0 MVA arba du 4 MVA vienetai lygiagrečiai
2 × 3,75 MW bandymo stovai, ateities plėtrai	mažiausiai 6,0 MVA su atsarginėmis jungiklių įranga vietomis

 

Šie trys parametrai, nurodyti prieš tuos skaičius, yra įdiegtos galios (dispenserių nominaliųjų galios verčių suma — keturi 1,2 MW stovai reiškia 4,8 MW įdiegtos galios), vienu metu veikiančių įrenginių koeficientas (koridoriaus centro mazgai — 0,5–0,7; depozitai su numatyta naktine įkrova gali pasiekti 0,7–0,85) ir augimo leidžiamoji riba. Sunkiųjų krovininių transporto priemonių įkrovos vietos dažnai papildo stovus per tris metus, o 25–50 % atsarginės galios arba iš anksto suprojektuota antrosios transformatoriaus vieta kainuoja žymiai mažiau nei vidurinio gyvavimo ciklo laikotarpiu reikalinga visiška perstatyba.

Tai tik planavimo skaičiai, ne pakaitalinis pakrovimo tyrimas. Atkreipkite dėmesį į matavimo vienetą: maždaug 2 MW lygyje kalba persikelia nuo kVA prie MVA, ir megavatinė įkrovimo sistema techninė specifikacija tai turi aiškiai nurodyti — tai tiekimo stoties klasės inžinerija, o ne komercinės paslaugos modernizavimas.

 

Vidutinės įtampos jungtis: kodėl MCS vietos atrodo kaip mažos tiekimo stotys

Kai kuris centras, viršijęs apie 1,5 MW galios, nustoja būti komerciniu paslaugų objektu ir tampa tiekimo tinklo jungties projektu. Tai labiau paveikia grafiką nei įranga. Komunalinės sistemos poveikio tyrimai, apsaugos koordinavimas bei vidutinės įtampos transformatorius patys savaime užtrunka ilgiau nei įkrovimo įrangos pristatymas – tai visiškai priešinga daugumos projektų planavimo sekai.

Šio tipo objektų transformatorių techniniai reikalavimai taip pat apima sąlygas, kurios niekada nepasitaiko mažuose komerciniuose vienetuose: nuolatiniam depo naudojimui skirta ONAF aušinimo sistema, įtampą reguliuojantys perjungikliai veikiant apkrovai, kai komunalinės įmonės įtampos intervalas yra platus, žemo nuostolių šerdies transformatoriai, atitinkantys JAV energijos departamento (DOE) efektyvumo klasifikaciją, įsigaliojusią 2026 metais (kitas etapas – 2029 metais), bei dokumentuoti trumpojo jungimo atlaikymo duomenys, atitinkantys vietos trumpojo jungimo srovę.

Vienas praktiškas sekos taisyklės principas sutaupo mėnesius: transformatoriaus gamybos laikas turi būti rezervuojamas tuo pačiu metu, kai pateikiama jungties paraiška, o ne po patvirtinimo. Kai naudingumo įmonės tyrimas grąžina kitą antrinę įtampą arba pakeistą trumpojo jungimo srovę, transformatoriaus užsakymas yra ilgiausiai trukdantis elementas, kuris privalo priimti šiuos pakeitimus – o gamyklos, kurios gaminamos naudingumo įmonėms skirtoms sistemoms, gali perprojektuoti vienetą esamame laiko intervale daug lengviau nei sukurti visiškai naują.

 

Harmonikos, aušinimas ir veikimo ciklas: MCS apkrovos nėra biuro apkrovos

Megavatų įkrovikliai yra pramoninio masto jungiamieji maitinimo šaltiniai. Šiuolaikinėse MCS architektūrose naudojami aktyvūs priekiniai galai, kurie išlaiko žemą srovės iškraipymą kiekviename atskirame įkroviklyje, tačiau centrinis mazgas sujungia kelis tokius įkroviklius vienoje magistralėje kartu su įstaigos apkrova, todėl bendros harmonikų srovės vis tiek reikia kontroliuoti. Būtent čia svarbu MCS transformatorius techninės specifikacijos yra išsamios: K klasės projektavimas pagal ANSI/IEEE C57.110 arba inžinerinis harmonikų tyrimas su filtravimu bendrojo jungimosi taške užtikrina, kad objektas atitiktų IEEE 519 ribas, kurias naudotojas tikrins paleidžiant sistemą.

Antrasis svarbus klausimas – aušinimas. Sausojo tipo transformatoriai turi griežtas šilumines ribas ir tinka vidiniams įkrovos salėms; aliejuje aušinami transformatoriai su radiatorių baterijomis ir ONAF aušinimo sistema yra standartinis sprendimas lauko centriniams mazgams, nes jie gali trumpalaikiškai veikti perkrovos režimu pagal IEEE C57.91, kol depo vakarinė apkrovos smūgio banga eina per sistemą. 40 sunkvežimių depas, kurio visi sunkvežimiai įsijungia tiksliai 20.00 val., nėra kintamoji apkrova – tai kasdieninis ilgalaikis perkrovos bandymas, todėl transformatorius turi būti parinktas kaip tokiam režimui pritaikytas.

Trečiasis kintamasis, kurį dažniausiai praleidžia pirmą kartą įsigyjantys klientai, yra žemoji įtampa. Skystuoju būdu aušinami MCS laidai, duotuvų elektronika ir jungiklių įranga visi reikalauja stabilios įtampos; transformatorius su per dideliu varža ar siauru reguliavimo diapazonu nukrenta į įtampos nuosmukį megavatų impulsų metu ir apriboja įkrovos galią būtent tada, kai vairuotojas stebi laikrodį. Įtampos nuosmukio dydis ir reguliavimo parametrai lemia įkrovos greitį tiek pat, kiek lemia duotuvo galia.

 

 

Sertifikavimas ir standartai, kurie riboja sunkveimonių įkrovos centrą

MCS vietos sertifikavimo grandinė yra ilgesnė nei lengvųjų automobilių įrenginių, nes įranga priklauso skirtingoms klasėms. SAE J3271 apibrėžia megavatinį jungtuką ir jo saugos architektūrą; UL 2202 apima nuolatinės srovės greitosios įkrovos įrangą; Nacionalinės elektros taisyklės straipsnis 625 reglamentuoja įrengimą, kaip tai nurodo JAV Energetikos departamentas (DOE) įkrovos lygio nurodymai bendrai nurodo EVSE grandines. Pats transformatorius turi būti UL sertifikuoto transformatoriaus JAV vietovėms ir CSA sertifikuota Kanadai, o korpuso standartas (IEEE C57.12.28 šiaurės amerikietiškam žemėje montuojamam įrangai) nurodytas brėžinių rinkinyje.

Dvi patikrinimo praktikos atsipildo tokio dydžio projektuose. Pirma, paprašykite sertifikavimo failo, kuris apima tikslų modelį ir galios rodiklį, kuris siūlomas – ne bendrąjį sertifikatą. Antra, prieš užsakymo išdavimą prašykite gamyklos bandymų ataskaitų ir trumpojo jungimo atlaikymo įrodymų konstrukcijos šeimai, nes megavatinėse galios klasėse dokumentų estetinė problema tampa liudytojų bandymo argumentu naudingumo įmonės inspekcijos stende. Provincijų ir valstijų inspektoriai pirmiausia žiūri į prietaiso etiketę; įsitikinkite, kad ant jos yra visi ženklai, kurių jie tikisi.

Skirtas sunkiųjų krovininių automobilių įkrovimas projektai, sertifikavimo failą rengti remiantis naudingumo sąrašu, o ne gamintojo brošiūra: failo numeris, bandymų ataskaita ir standarto leidimas – viskas turi atitikti pristatytą vienetą.

 

Vietos patirtis: ką mes klausiamės prieš pateikdami MCS transformatoriaus kainos pasiūlymą

Dažniausiai klausiamas klausimas iš parko operatorių yra kaina už MVA. Naudingiau klausyti, kaip iš tikrųjų atrodys vietos darbo ciklas trečiais metais. Štai ką mūsų inžinerijos komanda peržiūri kiekviename sunkiųjų krovininių automobilių įkrovimo užsakyme:

 

• Naktinis laiko langas, pavaizduotas laiko juostoje. Jei nuo 21 val. iki 5 val. turi būti įkrauti 30 traktorių, transformatorius patiria beveik nuolatinę apkrovą su apibrėžtu smailiu, o ne atsitiktinį modelį. Mes parinkiamės įrangą pagal šią kreivę, tada tikriname IEEE C57.91 perkrovos ribas.
• Vietos galima trumpojo jungimo srovė. Megavatų centrinė stotis standžioje miesto autobusų linijoje gali sukelti trumpojo jungimo apkrovą kelis kartus didesnę nei kaimo depo. MCS transformatorius techninė specifikacija turi atlaikyti tikrąją vietą, kur ji bus įrengta, o ne vidutinį atvejį.
• Papildoma galia kitam stovėjimo vietų skaičiui. Krovininių automobilių įkrovimo augimas viršija daugelio kūrėjų prognozes; antrasis transformatoriaus vietas, papildomi laidynai ir jungiklių įrenginių skyriai – pigus draudimas, kol dar liejamas betonas.
• Apsaugos variantas. Kai transformatoriaus modernizavimas yra ribojantis veiksnys, jungiantis centrą su akumuliatorių kaupimo sistema leidžia objektui įkrauti sunkvežimius didelės galios režimu, tuo pat metu iš elektros tinklo imant lygesnį naudojimą — tai sisteminis sprendimas, kuris turi būti aptariamas kartu su transformatoriaus techninėmis charakteristikomis.

 

Mes gaminame transformatorių sprendimus šiems objektams savo 120 000 m² gamykloje Dziansu provincijoje, Kinijoje, kaip Eaton bendradarbiavimo partneris, turėdami UL, CSA, IEEE ir DEKRA sertifikavimo patirties — nuo kelių šimtų kVA iki elektrinės klasės įrenginių, tiek aliejuje panardinamų, tiek sausųjų tipų. MCS projektams priešgamybinės peržiūros procesas visada vienodas: apkrovos ciklo ir temperatūros kilimo skaičiavimai, trumpojo jungimo atlaikymo gebėjimo tikrinimas pagal vietos trumpojo jungimo srovę, harmonikų apkrovos vertinimas pagal išduodamojo įrenginio faktinę priekinę dalį bei sertifikavimo dokumentų rinkinys, parengiamas prieš pradedant gamybą.

 

Raudonosios vėliavos MCS centro transformatorių pasiūlymuose

Prieš pasirašydami, atlikite šiuos patikrinimus kiekvienam pasiūlymui, o tuščią atsakymą laikykite raudonąja vėliava:

 

Patikrinti	Ką rodo patikimas tiekėjas
Matavimo pagrindas	Įkrovos tyrimas su sutapimo koeficientu, depo eksploatacijos kreive ir augimo leidimu
Vidutinės įtampos projektavimas	ONAF galios charakteristikos, reguliavimo diapazonas ir trumpojo jungimo srovės atlaikymo įrodymai konkrečiai vietai
Harmonikų apkrova	K-klasifikacija arba dokumentuotas filtras, pritaikytas įkrovos stotelių parkui
Sertifikavimas	UL/CSA sertifikavimo failas tiksliai nurodytam įrenginio naudingajam galingumui, įskaitant korpuso standartą
Grafiko realizmas	Gamintojo rezervuota gamybos eilė, susietoji su prijungimo terminais, pateikta raštu

 

Tiekejas, kuris pateikia kainos pasiūlymą MCS centriniams transformatoriams remdamasis žemos įtampos katalogo puslapiu, nepakankamai suprato projektą. Megavatų lygio įkrovos sistemos projektuojamos nuo vietos trumpojo jungimo srovės, eksploatacijos ciklo ir prijungimo datos – o transformatorius yra tas komponentas, kuriame susitinka visi trys šie veiksniai.

 

Transformatoriaus techninių reikalavimų nustatymas turi būti užbaigtas dar prieš patvirtinant naudotojo tyrimą

The megavatinė įkrovimo sistema perėjimas vyksta greičiau, nei gali sekti tinklo modernizavimas, o transformatorius nusprendžia, ar sunkvežimių stotis bus įjungta pagal grafiką ar turės palaukti dar vienerius metus dėl maitinimo linijos. Siųskite mums savo degalų pildymo įrenginių sąrašą, parko įkrovos laiko langą, komunalinės paslaugos paslaugų duomenis ir numatytą įjungimo datą per ryan-transformers.com , ir mūsų inžinieriai grąžins apskaičiuotą rekomendaciją su aušinimo schemu, sertifikavimo keliu bei realistišku gamybos terminu. Projektai, kurie prasideda laiku, yra tie, kurių transformatorių techniniai reikalavimai buvo parengti dar prieš pateikiant sąsajos tyrimo paraišką.

Apie autorių: Šį straipsnį parašė Ryan Electric inžinerijos komanda – Eaton bendradarbiavimo partneris ir UL/CSA sertifikuotas transformatorių gamintojas Džiansu provincijoje, Kinijoje, kuris aptarnauja komunalines paslaugas, parko operatorius, EPC rangovus bei infrastruktūros plėtotojus Šiaurės Amerikoje, Pietryčių Azijoje ir Vidurio Rytuose.