La respuesta corta es que la mayoría de las estaciones de carga requieren un transformador de distribución, que puede clasificarse como transformador de voltaje medio a bajo, y diseñado de acuerdo con las cargas coincidentes reales de los cargadores – no su clasificación de placa de identificación, operación con suministros ricos en armónicos durante varias horas a lo largo del día y condiciones de suministro específicas del sitio. Esto generalmente se refiere a un transformador montado en base en un estacionamiento abierto, a un transformador de tipo resina fundida en una estructura artificial o garaje subterráneo, a una subestación prefabricada en una gran estación de carga/depósito de autobuses, junto con un conjunto de transformadores de corriente adicionales que están preservando el suministro pero que generalmente no atraen atención hasta que llega el momento de realizar un pedido de cualquier medidor o relé de protección.
Esta guía es para desarrolladores, contratistas EPC y consultores eléctricos que son responsables de incluir transformador para una estación de carga de VE en una especificación. Incluye la información sobre los tipos y clasificaciones de transformadores, armónicos, para mostrar ejemplos de dimensionamiento, discutir transformadores de corriente y proporcionar una lista de verificación para los proveedores. Si aún se encuentra en la etapa de planificación de la red, nuestros artículos complementarios explican lo que dice el estudio del DOE sobre las actualizaciones de transformadores y alimentadores y lo que revela el informe del mercado de carga de VE 2025 sobre la demanda de transformadores.
¿Qué transformadores se sitúan entre la red y un cargador de VE?
La adquisición principal se refiere al transformador que reduce el suministro de voltaje de la utilidad de 10 a 35 kV a voltaje de cargador. En los países IEC, en la mayoría de los casos, el voltaje del transformador es de 400/230 V a 50 Hz, que la mayoría de los cargadores de CC o CA pueden aceptar directamente. En América del Norte, a veces se utilizará un transformador de voltaje muy bajo para convertir 480 V en 208Y/120 V para cargadores de Nivel 2. Por lo tanto, el resto de esta guía se centra en el transformador del sitio, ya que este es el elemento de alto valor y largo plazo que determina la energización de un sitio.
Adaptando el tipo de transformador al sitio de carga
La forma física de un transformador de estación de carga de VE se decide por dónde se ubicará, cuánta potencia consume el sitio y quién necesita acceso a él. La tabla a continuación proporciona el punto de partida habitual.
| Sitio | Demanda típica | Forma habitual del transformador | Por qué |
|---|---|---|---|
| Área rural o pequeño estacionamiento con algunos puntos de CA | Menos de 150 kVA | Unidad de aceite montada en poste o pequeña montada en base | Costo más bajo donde ya hay una línea aérea presente |
| Estacionamiento de supermercado, hotel u oficina con CA y CC mixtos | 250 a 1,000 kVA | Transformador montado en base trifásico | Compacto, resistente a manipulaciones, se instala en una base de concreto junto a los cargadores |
| Garaje subterráneo, estacionamiento de varios pisos o sótano de edificio | 250 a 2,500 kVA | Transformador seco de tipo resina fundida en un recinto | Sin aceite, aislamiento autoextinguible y aprobación de incendio más fácil en interiores |
| Centro de carga rápida en carretera | 1 a 5 MVA | Subestación prefabricada con equipo de conmutación de MV, uno o dos transformadores y un tablero de LV | Entregado como una unidad probada, lo que acorta el trabajo en el sitio |
| Depósito de autobuses o camiones, a menudo con solar y almacenamiento | 2 a 10 MVA o más | Varios transformadores en subestaciones prefabricadas, a veces una conexión de 33 kV | Redundancia y espacio para agregar capacidad de cargador en etapas |
Transformadores montados en base para aparcamientos abiertos
Un transformador montado en base incluye el equipo del transformador, las conexiones de media tensión y las conexiones de baja tensión en un recinto cerrado. El dispositivo puede ubicarse en el borde del aparcamiento, cerca de los cargadores, reduciendo la cantidad de cable de baja tensión necesario. Un cargador de CC con una potencia de 120 kW utiliza aproximadamente 186 A a 400 V, por lo tanto, cada metro de cable entre el transformador y las estaciones de carga aumenta el costo del cobre. Subian construye transformadores montados en base trifásicos configurados para el voltaje de red del proyecto, grupo vectorial y estándar.
Transformadores de tipo seco para garajes y edificios
Los bomberos y las compañías de seguros son cautelosos con los aparatos a base de aceite en estacionamientos cerrados. Un transformador de tipo seco hecho de resina fundida elude el sumidero de aceite, la pared de seguridad contra incendios y suficientes protocolos de verificación que parecen ser necesarios para los dispositivos a base de aceite, intercambiándolo por un precio un poco más alto y un requisito de un espacio limpio y ventilado diseñado. transformadores de tipo seco incluye el unidades de resina epóxica de la serie SCB de 6 a 10 kV comúnmente utilizadas en la construcción de subestaciones. Para una comparación más amplia, consulte nuestra guía sobre transformadores de tipo seco versus transformadores sumergidos en aceite.
Subestaciones prefabricadas para centros y depósitos
En casos donde un sitio requiere tanto su propio equipo de media tensión como al menos dos transformadores, una subestación construida en fábrica suele ser la opción más rápida disponible. La unidad de anillo principal, el transformador y el tablero de baja tensión vienen pre-cableados y probados por tipo, dejando solo las tareas de construir una base, tirar cable y poner en marcha en el sitio. subestación prefabricada serie YB y subestación combinada serie ZGS Subian cubre este papel, y nuestro guía de subestaciones compactas explica cómo especificar uno. Como nuestro informe del mercado de carga de vehículos eléctricos 2025 muestra, la potencia promedio de los cargadores públicos sigue aumentando, por lo que vale la pena dejar espacio en el diseño para un segundo transformador.
¿Qué calificaciones debe tener un transformador para una estación de carga de vehículos eléctricos?
Voltaje, tomas y grupo vectorial
En el caso de los voltajes de suministro primario, se espera que coincidan con los niveles de voltaje de la red eléctrica local conectada, lo que significa que es de 10 a 33 kV según las especificaciones IEC o de 12.4 a 34.5 kV en América del Norte. El secundario debe coincidir con la entrada del cargador y típicamente tiene una clasificación de voltaje de 400 V para las especificaciones IEC y 480 V para América del Norte. Un cambiador de tomas sin carga puede lidiar con el problema del voltaje de suministro primario incorrecto; sin embargo, se requiere verificar las especificaciones del cargador, ya que algunos cargadores experimentan una disminución en el rendimiento cuando el voltaje de entrada es más bajo de lo esperado.
Para aplicaciones de carga rápida de CC, Dyn11 es el grupo vectorial comúnmente utilizado en todos los países de estándares IEC. cómo funciona un transformador delta-estrella cubre lo básico.
Impedancia y nivel de cortocircuito
La impedancia es un compromiso. Su alto valor reduce la corriente de falla que fluye a través del equipo de conmutación de baja tensión y mantiene la autoprotección de los cargadores dentro de sus límites; por otro lado, aumenta la caída de voltaje y causa una mayor distorsión de voltaje armónico en el transformador. Según la IEC 60076-5, la impedancia mínima de cortocircuito para transformadores con potencias nominales de menos de 630 es del 4 por ciento, mientras que para aquellos con potencias entre 631 y 1250 kVA es del 5 por ciento, que es el caso de la mayoría de los fabricantes de transformadores.
Pérdidas: Alinear el diseño con el perfil de carga
Los cargadores rápidos públicos en una autopista pueden estar inactivos gran parte del día, por lo que la pérdida de núcleo sin carga que fluye durante todo el día domina la factura de energía. Un diseño de núcleo amorfo, como el transformador seco de aleación amorfa de la serie SCBH de Subian 10 kV SCBH serie transformador seco de aleación amorfa, reduce drásticamente esa pérdida inactiva. Un depósito de autobuses es lo opuesto: el transformador opera cerca de la carga máxima durante seis a ocho horas cada noche, por lo que la pérdida de carga es más importante. Informe al proveedor qué patrón sigue su sitio y verifique las regulaciones locales sobre pérdidas, como los requisitos de ecodiseño de la UE para transformadores de distribución.
Armónicos y factor K: el aspecto que se pasa por alto en la mayoría de las especificaciones
Todos los cargadores de vehículos eléctricos son responsables de la conversión de corriente alterna a corriente continua, funcionando así como un tipo de carga no lineal. Los rectificadores de diodos de seis pulsos simples son responsables de producir una corriente alterna que contiene armónicos de los números 5, 7, 11 y 13. La mayoría de los cargadores de alta potencia modernos utilizan el extremo activo o el rectificador de Viena. Para demostrar la capacidad efectiva del rectificador de Viena, un artículo de IEEE Access indicó que la distorsión de la corriente de entrada podría ser inferior a 3.3% y mantenerse por debajo del requisito común de 5% como se indica en IEEE 519.
El aumento de las corrientes armónicas llevará al incremento de las corrientes de Foucault y pérdidas parásitas, lo que significará que el transformador funcionará en condiciones más cálidas de lo esperado, basado en su carga en kVA. IEEE C57.110 es responsable de proporcionar un algoritmo para medir la reducción de capacidad basada en uno u otro espectro armónico. En EE. UU., los transformadores de tipo seco se pueden encontrar bajo marcas de tipo K dependiendo del factor K presentado (UL 1561). Algunos fabricantes recomiendan transformadores de tipo K-9 para cargadores de Nivel 1 y Nivel 2 y K-4 para casos en los que el alcance de la carga de EV es relativamente pequeño. No hay prácticas donde se apliquen prácticas de clasificación del factor K, por lo tanto, sería más sabio proporcionar al fabricante el espectro de corriente armónica esperado.
| Frente del cargador | Órdenes armónicas dominantes | THD de corriente típica | Lo que significa para el transformador |
|---|---|---|---|
| Rectificador de diodo de seis pulsos | 5º, 7º, 11º, 13º | Alto; generalmente excede los límites de IEEE 519 e IEC sin mitigación | Reducir según IEEE C57.110, especificar una unidad clasificada K, o añadir filtrado |
| Rectificador de doce pulsos | 11º, 13º, 23º, 25º | Mucho más bajo que el de seis pulsos, con el 5º y 7º en gran medida cancelados | Pérdida extra moderada; generalmente cubierta por un margen modesto |
| Frente activo o rectificador de Viena | De bajo nivel, órdenes superiores | Generalmente por debajo del 5 por ciento a carga nominal | El diseño estándar es generalmente adecuado; confirmar con los datos del cargador |
Dos técnicas que se pueden implementar para minimizar el problema son el desplazamiento de fase y realizar una evaluación completa de la instalación. El desplazamiento de fase consiste en distribuir los cargadores entre dos transformadores o devanados secundarios con un ángulo de diferencia de fase igual a 30 grados, lo que ayudará en la cancelación de las 5ª y 7ª armónicas a nivel de entrada. La segunda técnica sugiere realizar una evaluación de toda la instalación. Cabe señalar que la IEC 61000-3-12 define estándares armónicos y establece los límites para el funcionamiento del equipo que excede 16 A y hasta 75 A por cada fase.
Cómo dimensionar un transformador para una estación de carga de EV
Nuestro guía del informe DOE funciona a través de un centro de carga rápida de CC puro, y el artículo del informe de mercado dimensiona un depósito de autobuses. Muchos proyectos reales son mixtos, así que aquí hay un sitio minorista con carga de CA y CC más una carga de edificio existente.
Suposiciones: cuatro cargadores de CC de 120 kW tienen un factor de coincidencia del 75 por ciento debido a la gestión de carga, con una eficiencia del 95 por ciento y un factor de potencia de 0.98. Se consideraron doce cargadores de CA de 22 kW con un factor de diversidad del 50 por ciento, ya que los vehículos permanecen estacionados durante varias horas; valor de potencia de 60 kVA de la carga existente de iluminación, refrigeración y taller; más un 20 por ciento de reserva para cargadores y calentamiento armónico.
| Carga | Cálculo | Resultado |
|---|---|---|
| Cargadores de CC | 4 × 120 kW × 0.75 ÷ 0.95 ÷ 0.98 | Aproximadamente 387 kVA |
| Cargadores de CA | 12 × 22 kW × 0.50 ÷ 0.99 | Aproximadamente 133 kVA |
| Carga del edificio existente | Según se midió | 60 kVA |
| Demanda total coincidente | 387 + 133 + 60 | Aproximadamente 580 kVA |
| Con un margen del 20 por ciento | 580 × 1.2 | About 696 kVA |
| Next standard size | IEC practice / North American pad-mount | 800 kVA / 750 kVA |
The requirement for virtually the same power capacity without load management requires approximately 842 kVA at the outset and 1,011 kVA at the end, which translates into approximately 1,250 kVA according to IEC specifications. Load management is crucial as it indicates two types of transformers to be ordered and hence, should be specified ahead of the transformer order placement. For the steps between ratings, see our guide to standard transformer sizes, and for the basics, what a kVA rating means.
In addition to the above specification, the depot requires one more consideration. While standard distribution transformers can be overloaded to a certain degree due to the fact that residential loads cool down overnight, a depot that charges its buses only overnight cannot benefit from such cooling periods. It is important to follow loading instructions for oil-filled transformers given in IEC 60076-7 and for dry transformers in IEC 60076-12 since it will help to determine the precise charging patterns.
Should the Charging Site Have Its Own Transformer?
If a building has its own transformer that can supply enough electricity, several AC chargers can be connected to this supply. The U.S. multi-state grid study modelled a dedicated three-phase service transformer for every DC fast-charging site, and most utilities take the same view for anything above a few hundred kilowatts. A dedicated transformador de carga de VE also keeps charger harmonics and voltage dips away from other customers, simplifies metering and lets the site grow without disturbing the building supply. Confirm early whether the utility or the site owner buys the unit.
In the case of mixed charging stations equipped with solar panels or batteries another check has to be performed. The transformer may also work in opposite direction in case when a battery discharges or when the power generated by solar panel exceeds the needs of the facility. Inform the producer about the specifics of the situation so that they can take them into consideration when designing the device. The article about the subestación compacta de almacenamiento de energía will tell you how storage, PCS and transformer work together.
Switchgear and Protection Around the Transformer
- MV side: a ring main unit with a load-break switch and fuses for smaller units, or a vacuum circuit breaker with a protection relay for larger ones, such as Subian’s XGN15-12 gas-insulated ring main unit o VS1 indoor vacuum circuit breaker. Our ring main unit specification guide covers the options.
- LV side: a main breaker, an outgoing feeder for each charger or group, and surge protection. A draw-out board such as the GCS low-voltage switchgear lets individual feeders be maintained without shutting the site down.
- Residual current protection: IEC 60364-7-722 requires each charging point to be protected against DC fault current of 6 mA or more, either with a Type B RCD or with a Type A RCD plus a residual direct current detecting device complying with IEC 62955.
Which Current Transformers Does an EV Charging Station Need?
Current transformers are a separate decision from the power transformer, but they are specified at the same time. When people look for a current transformer for EV charging stations, they usually mean one of four devices, each with a different job.
| Ubicación | Tipo de CT | Propósito | Especificación típica |
|---|---|---|---|
| MV incoming panel | Indoor bar-type or ring-type CT with metering and protection cores | Revenue metering and relay protection of the transformer feeder | 5 A or 1 A secondary; class 0.2S or 0.5S metering; 5P or 10P protection |
| LV main board and charger feeders | Window or bar-type LV CT | Site sub-metering and per-charger energy monitoring | Class 0.5S or 0.2S, ratio matched to the feeder current |
| Incoming supply of a home or small site | Split-core CT clamp | Dynamic load management, so the charger throttles before the main fuse overloads | The rating and output signal the charger maker specifies |
| Inside AC chargers | mA-range residual current CT, AC and DC sensitive | Detects DC fault current of 6 mA or more, as IEC 62955 requires | Built in by the charger manufacturer |
Metering CTs: Choose an S Class
Charging load is variable, being almost zero when there are no bays used while charging to full load when all bays are operational. Metering classes as per standards will guarantee accuracy of measurement starting from 5 percent of rated current and there are classes that cover extended range so called class S as per IEC 61869-2 that can measure down to 1 percent of the rated current. For example, Class 0.2S would keep accuracy of measurement within plus/minus 0.2 percent for current between 20 and 120 percent of the rated current and 0.35 percent for 5 percent of the rated current. Choose the ratio closest to the maximum which we expect taking into account that 120 kW DC charger at 400 V takes approximately 186 A, thus using 200/5 CT would be sufficient. Transformer used in our examples is rated for 800 kVA and full load current is approximately 1155 A thus 1250/5 CT is used.
Protection CTs on the Medium-Voltage Side
On the MV side, protection cores of class 5P or 10P feed the overcurrent and earth-fault relay. A 4 MVA depot transformer at 10 kV has a full-load current of about 231 A, so a 300/5 ratio leaves room for expansion. Subian’s LSY-10 integrated three-phase current transformer combines three cores in one unit for 10 kV switchgear, with primary ratings from 100 A to 1,000 A, metering classes 0.5 and 0.2S, and protection classes 5P and 10P. For wiring practice, see our guide to current transformer connection; for earth-fault detection on MV cables, our article on the transformador de corriente de balance de núcleo; and for budgets, the cost of a current transformer. Never leave a CT secondary open while the primary is energised.
CT Clamps for Dynamic Load Management
Many residential and small business users opt to install a charger even when they do not upgrade their electrical supply. What this means is that a split-core CT clamp is attached to the incoming energy source wire right before the supply begins to divide into various circuits. The clamp’s job is to provide the total current to the charger so that it knows when to start reducing its level of charging. In case of a three-phase supply, three separate clamps should be used, one for each phase, and they should be pointing in the direction from supply to load. The clamp itself should be the one recommended by the charger manufacturer.
Why the DC Side Uses Shunts, Not CTs
Generators of current employ the principle of magnetic induction and can thus only measure alternating current. DC power is measured with a shunt or Hall effect sensor in a DC energy meter; static DC meters of classes 0.5 and 1, included in IEC 62053-41, refer to electric vehicle charging stations measuring both the AC and DC sides. DC metering only bills for the energy delivered to the vehicle, while AC metering through current transformers reflects charger losses. Therefore, it is essential to find out what your charging service billing rules indicate.
EV Charging Station Transformer Specification Checklist
| Artículo | What to state |
|---|---|
| Charger list | Number, rating and type of every charger, AC and DC, plus any existing site load |
| Load assumptions | Coincidence or diversity factor, load-management scheme and a daily charging profile |
| Clasificaciones | kVA, primary and secondary voltage, frequency, tap range, vector group and impedance |
| Armónicos | Charger current THD or harmonic spectrum, and any K-factor requirement |
| Construcción | Oil-immersed or dry-type, pad-mounted, kiosk or prefabricated substation, enclosure protection degree |
| Pérdidas | Maximum no-load and load losses, or the applicable efficiency regulation |
| Current transformers | Ratio, accuracy class, burden and secondary current for each metering and protection point |
| Site and power flow | Ambient temperature, altitude, flood and corrosion risk, and whether solar, storage or vehicle-to-grid will send power back |
| Normas y documentos | IEC 60076 or IEEE C57, IEC 62271-202 for prefabricated substations, IEC 61869-2 for CTs, test reports and drawings |
Preguntas Frecuentes
What size transformer does an EV charging station need?
The amount of that capacity running simultaneously, among other things, is determined by the amount and rating of the chargers. From the example worked out earlier, the demand is approximately 580 kVA, consisting of 4 120 kW DC chargers and 12 22 kW AC chargers working in the load management mode, after which it becomes an 800 kVA transformer according to IEC standards after applying a 20 percent margin.
Do EV chargers need a K-factor transformer?
There are exceptions, as chargers equipped with front-end rectifiers and distortion factors below approximately 5 percent can work properly with a regular transformer. Earlier six-pulse designs also allow for a K-rated transformer for North American operations or a transformer that meets the specified harmonic spectrum in IEC markets.
What current transformer is used in an EV charging station?
There are exceptions, as chargers equipped with front-end rectifiers and distortion levels below about 5 percent can successfully operate with an ordinary transformer. Earlier six-pulse designs enable the use of a K-rated transformer for North America or any transformer compliant with the required harmonic spectrum applicable to IEC markets.
Can a current transformer measure DC charging current?
No. A CT measures only alternating current. DC output is measured with a shunt or Hall-effect sensor in a DC energy meter, typically one built to IEC 62053-41.
Referencias
- IEEE 519-2022: Standard for Harmonic Control in Electric Power Systems
- IEC 62955: Residual direct current detecting device for mode 3 EV charging
- IEC 62053-41: Static meters for DC energy
- Harmonics (electrical power), Wikipedia
- Current transformer, Wikipedia
- Charging station, Wikipedia
Choosing a transformador para una estación de carga de VE comes down to sizing on real demand, designing for harmonics and the daily load cycle, picking the form that fits the site, and specifying the current transformers that meter and protect it. Jiangsu Subian Electric Power Equipment Co., Ltd. designs and builds pad-mounted and dry-type transformers, prefabricated substations, subestaciones de nueva energía and integrated current transformers for charging hubs, car parks and fleet depots, configured to your network voltage and standard. Send your charger list, grid voltage and site conditions through our página de contacto, y nuestros ingenieros responderán con un chequeo de tamaño, dibujos y una cotización de fábrica.