充电桩配置变压器时,需综合考虑充电桩的功率特性、电网环境、安全规范及未来扩展需求,核心目标是确保供电安全、稳定且高效。以下从关键参数匹配、设备选型、保护配置、电能质量等维度详细说明注意事项:
一、明确充电桩的功率与类型
充电桩分为交流充电桩(慢充)和直流充电桩(快充),其输入侧对变压器的要求差异显著:
交流充电桩:直接输出交流电(220V/380V),功率通常为7kW、32kW、64kW等,输入侧需匹配变压器低压侧的相电压(单相220V或三相380V),功率因数较高(约0.95),对变压器容量的冲击较小。
直流充电桩:需先将交流电通过整流模块转为直流电(如30kW、120kW、240kW),整流过程会产生大量谐波(THD可达30%~50%),且输入侧多为三相380V(部分大功率桩需10kV中压),对变压器的容量、抗谐波能力要求更高。
二、容量计算:避免“大马拉小车”或过载
变压器容量的选择需基于总视在功率,核心公式为:
S变压器≥K×∑(Pi/cosϕi)
其中:
其中:
· Pi:单台充电桩的额定功率(kW);
· cosϕi:单台充电桩的功率因数(交流桩约0.95,直流桩因整流模块可能降至0.8~0.9);
· K:同时使用系数(根据场景调整,如小区充电桩K=0.3~0.5,公共快充站K=0.7~0.9)。
注意点:
需预留20%~30%的冗余容量,应对未来扩容或短时峰值负荷(如多车同时快充);
直流充电桩因谐波影响,实际视在功率可能比标称功率大10%~20%,需额外校验;
若变压器同时为其他负载(如照明、空调)供电,需叠加计算总负荷。
三、电压等级匹配:输入/输出侧需与电网及充电桩兼容
低压侧(用户侧):
交流充电桩:若为220V单相,变压器低压侧需提供单相220V;若为380V三相(常见于商用桩),需提供三相380V。
直流充电桩:多采用三相380V输入(部分大功率桩需10kV中压),变压器低压侧需匹配380V(或通过中压变压器降压至380V)。
高压侧(电网侧):
小型充电站(如小区、商场):通常接入低压电网(220V/380V),变压器为低压侧出线;
大型充电站(如高速服务区):需接入中压电网(10kV/35kV),需配置中压变压器(如10kV/0.4kV),并通过环网柜或配电房接入。
四、变压器类型选择:适应场景与环境
干式变压器(优先推荐):
采用空气冷却,无油泄漏风险,适用于室内(如小区、商场地下车库)或对防火要求高的场景(符合GB 50053-2013《20kV及以下变电所设计规范》)。常见型号为SCB10/SCB14(节能型),耐温等级高(H级绝缘),支持频繁启停(充电桩负荷波动大)。
散热依赖变压器油,成本低但需独立油池或防爆设施,仅适用于户外无人值守的大型变电站,或充电站与配电房分离的场景(需满足防火间距≥10m)。
五、保护配置:保障系统安全
变压器需配置以下保护功能,避免故障扩大:
电气保护:
过流保护:通过断路器或熔断器实现,防止短路或过载(整定值需小于变压器额定电流);
零序保护:检测单相接地故障(适用于中性点接地系统);
温度保护(干式变压器):内置温控器,超温(如100℃告警、130℃跳闸)时切断电源。
电能质量保护:
谐波抑制:直流充电桩的整流模块会产生大量谐波(如5次、7次),需在变压器低压侧配置无源滤波器(FC)或有源滤波器(APF),确保谐波畸变率(THD)≤5%(符合GB/T 14549-1993《电能质量 公用电网谐波》);
电压波动抑制:多台快充桩同时工作时,电压波动可能超过±5%,需通过变压器的短路阻抗(建议≤4%)或动态无功补偿装置(SVG)稳定电压。
六、安装与环境:兼顾安全与运维
室内安装:
需满足通风散热(干式变压器需预留进风口/出风口,或配置风机)、防火(与充电桩保持≥1m间距,设置防火隔墙)、防潮(地面做防水处理,避免凝露)。
户外安装:
需采用防雨型变压器(如带防护外壳),接地电阻≤4Ω(符合GB 50065-2011《交流电气装置的接地设计规范》),并配置避雷器(防止雷击过电压)。
七、电网接入与合规性
审批要求:变压器容量超过100kVA需向供电部门申请增容,需提交负荷计算书、电气主接线图,并通过电能质量检测(如谐波测试、电压偏差测试);
计量方式:若变压器为充电站专用,通常采用“高供高计”(高压侧计量)或“高供低计”(低压侧计量),需与电网公司确认计量点位置;
分布式电源兼容:若充电站含光伏或储能(如光储充一体化),变压器需支持双向潮流(需配置双向电能表),并满足“隔离开关+断路器”的隔离要求(防止反送电)。
充电桩配置变压器的核心是“按需匹配、安全优先、兼顾扩展”:需根据充电桩类型(交/直流)、功率、同时率计算容量,选择干式变压器为主,配置谐波抑制与保护装置,并满足电网接入规范。同时需预留扩容空间,适应未来快充技术升级(如480kW超充桩)和充电站规模扩展的需求。