短い答えは、ほとんどの充電ステーションが1つの配電変圧器を必要とし、それは中低電圧の変圧器として分類され、充電器の実際の同時負荷に基づいて設計されるということです - 名目定格、ハーモニクスが多い供給の運用が日中数時間続くこと、そして現場特有の供給条件ではありません。これは通常、オープン駐車場に設置されたパッドマウント変圧器、人工構造物や地下ガレージに設置されたキャストレジンタイプの変圧器、大規模な充電ステーション/バスデポに設置されたプレハブ変電所、そして供給を維持する追加の電流変圧器のセットを指しますが、通常はメーターや保護リレーの注文を出す時が来るまで注目されることはありません。.
このガイドは、開発者、EPC請負業者、および電気コンサルタントのためのもので、彼らは EV充電ステーション用の変圧器 を仕様に組み込む責任があります。変圧器の種類と定格、ハーモニクスに関する情報を含み、サイズの例を示し、電流変圧器について議論し、供給者のためのチェックリストを提供します。まだグリッド計画段階にいる場合、私たちの関連記事は説明します DOEの研究が変圧器とフィーダーのアップグレードについて何を言っているか と 2025年のEV充電市場レポートが変圧器の需要について何を明らかにしているか.
どの変圧器がグリッドとEV充電器の間に位置するのか？
主な取得は、10から35 kVの電力供給を充電器の電圧に減少させる変圧器を指します。IEC諸国では、ほとんどの場合、変圧器の電圧は50 Hzで400/230 Vであり、ほとんどのDCまたはAC充電器は直接受け入れることができます。北米では、時々480 Vを208Y/120 Vに変換するために非常に低い電圧の変圧器が使用されることがあります。したがって、このガイドの残りは、サイト変圧器に焦点を当てています。これは、サイトのエネルギー供給を決定づける高価でリードタイムの長いアイテムです。.
充電サイトに合わせた変圧器の種類
EV充電ステーション変圧器の物理的形状は、 どこに設置されるか、サイトがどれだけの電力を引き出すか、誰がアクセスする必要があるかによって決まります。以下の表は通常の出発点を示しています。 サイト.
| 一般的な需要 | 通常の変圧器の形状 | 農村の forecourt または少数の AC ポイントを持つ小さな駐車場 | 理由 |
|---|---|---|---|
| 150 kVA 未満 | ポールマウントまたは小型パッドマウントオイルユニット | 上部ラインがすでに存在する場合の最低コスト | スーパーマーケット、ホテル、またはオフィスの駐車場で混合ACおよびDC |
| 三相パッドマウント変圧器 | 三相パッドマウント変圧器 | コンパクトで、改ざん防止設計、充電器の隣にコンクリートパッドに設置 | 地下ガレージ、多層駐車場、または建物の地下 |
| エンクロージャ内のキャストレジン乾式変圧器 | エンクロージャ内のキャストレジン乾式変圧器 | 油を使用せず、自己消火性の絶縁体で、屋内での火災承認が容易 | 高速道路の急速充電ハブ |
| MVスイッチギア、1または2つの変圧器、LVボードを備えたプレハブ変電所 | MVスイッチギア、1または2つの変圧器、およびLVボードを備えたプレハブ変電所 | テスト済みのユニットとして納品され、現場作業を短縮します | テスト済みのユニットとして納品され、現場作業が短縮されます |
| バスまたはトラックのデポ、しばしば太陽光発電と蓄電を備えています | ら10 MVA以上 | プレハブ変電所に複数の変圧器、時には33 kV接続 | 冗長性と段階的に充電器容量を追加する余地 |
オープン駐車場用のパッドマウント変圧器
パッドマウント変圧器には、変圧器機器、中圧接続、およびロックされたエンクロージャ内の低圧接続が含まれます。この装置は、駐車場の端、充電器の近くに設置でき、必要な低圧ケーブルの量を減らします。120kWのDC充電器は400Vで約186Aを使用するため、変圧器と充電ステーションの間のケーブルの毎メートルが銅のコストを加算します。Subianは 三相パッドマウント変圧器 プロジェクトのネットワーク電圧、ベクトルグループ、および標準に合わせて構成されています。.
ガレージおよび建物用の乾式変圧器
消防士や保険会社は、閉鎖された駐車場における油ベースの装置に警戒しています。キャストレジン製の乾式変圧器は、油の貯留槽、火災安全壁、および油ベースの装置に必要とされると思われる十分なチェックプロトコルを回避し、わずかに高い価格と設計された清潔で換気の良いスペースの要件と引き換えにします。Subianの を確認できます。どのサプライヤーから購入する場合でも、仕様を固定し、試験証拠を要求し、文書化された数値で比較するのが正しい方法です。 には ら10 kV SCBシリーズエポキシ樹脂鋳造ユニット 建物の変電所で一般的に使用されています。より広範な比較については、私たちのガイドを参照してください 乾式変圧器と油浸変圧器の比較.
ハブおよびデポ用のプレハブ変電所
サイトが独自の中圧スイッチギアと少なくとも2つの変圧器を必要とする場合、工場製の変電所が通常最も迅速なオプションです。リングメインユニット、変圧器、および低圧ボードは、事前配線され、型式試験済みで提供され、基礎の構築、ケーブルの引き込み、および現場での試運転のみが残ります。Subianの YBシリーズプレハブ変電所 と ZGSシリーズ 組み合わせ変電所 はこの役割を担い、私たちの コンパクト変電所ガイド はその仕様の仕方を説明しています。私たちの 2025年EV充電市場レポート 公共の充電器の平均出力が上昇し続けているため、2台目の変圧器のためにレイアウトにスペースを残しておくことが重要です。.
EV充電ステーション用の変圧器はどのような定格が必要ですか？
電圧、タップ、ベクトルグループ
主供給電圧の場合、接続された地域電力網の電圧レベルに一致することが期待されており、それはIEC規格に従って10から33 kV、または北米では12.4から34.5 kVです。二次側は充電器の入力に一致し、通常はIEC規格で400 V、北米では480 Vの電圧定格を持っています。非負荷タップチェンジャーは誤った主供給電圧の問題に対処できますが、いくつかの充電器は入力電圧が予想より低いと性能が低下するため、充電器の仕様を確認する必要があります。.
DC急速充電アプリケーションでは、Dyn11がIEC標準国全体で一般的に使用されるベクトルグループです。私たちの記事では Δ-Υ変圧器の動作原理 の基本を説明しています。.
インピーダンスと短絡レベル
インピーダンスは妥協です。その高い値は低電圧機器を通る故障電流を減少させ、充電器の自己保護をその限界内に保ちます。一方で、電圧降下を増加させ、変圧器の高調波歪みを引き起こします。IEC 60076-5によれば、630未満の定格出力の変圧器の最小短絡インピーダンスは4パーセントであり、631から1250 kVAの範囲のものは5パーセントです。これはほとんどの変圧器メーカーに当てはまります。.
損失：設計を負荷プロファイルに合わせる
高速道路の公共急速充電器は、日中の大半をアイドル状態で過ごす可能性があるため、24時間流れる無負荷コア損失がエネルギーコストを支配します。アモルファスコア設計、例えばSubianの 10 kV SCBHシリーズアモルファス合金乾式変圧器, は、そのアイドル損失を大幅に削減します。バスデポは逆に、変圧器は毎晩6から8時間フル負荷近くで運転されるため、負荷損失がより重要です。サイトのパターンをサプライヤーに伝え、配電変圧器のEUエコデザイン要件などの地域の損失規制を確認してください。.
高調波とKファクター：ほとんどの仕様で見落とされがちな側面
すべてのEV充電器は、AC電流をDCに変換する責任があり、非線形負荷として機能します。シンプルな6パルスダイオード整流器は、5、7、11、13の倍数のハーモニクスを含むAC電流を生成する役割を担っています。ほとんどの現代の高出力充電器は、アクティブフロントエンドまたはウィーン整流器を利用しています。ウィーン整流器の有効能力を証明するために、IEEE Accessの記事では、入力電流歪みが3.3%未満であり、IEEE 519で示される一般的な5%要件を下回ることができると指摘されています。.
ハーモニック電流の増加は、渦電流と漏れ損失の増加を引き起こし、変圧器がそのkVA負荷に基づいて予想以上に暖かい条件で機能することを意味します。IEEE C57.110は、あるいは別のハーモニックスペクトルに基づいてデレーティングを測定するためのアルゴリズムを提供する責任があります。アメリカでは、乾式変圧器は、提示されたKファクターに応じてKタイプのマークで見つけることができます（UL 1561）。いくつかのメーカーは、レベル1およびレベル2充電器にはK-9タイプの変圧器を、EV負荷の範囲が比較的小さい場合にはK-4を推奨しています。Kファクター評価の実践は存在しないため、メーカーに期待されるハーモニック電流スペクトルを提供する方が賢明です。.
| 充電器フロントエンド | 支配的なハーモニック次数 | 典型的な電流THD | 変圧器にとっての意味 |
|---|---|---|---|
| 六脈波ダイオード整流器 | 5th、7th、11th、13th | 高い; 通常、緩和なしでIEEE 519およびIEC制限を超える | IEEE C57.110に従ってデレートし、K評価ユニットを指定するか、フィルタリングを追加する |
| 十二脈波整流器 | 11th、13th、23rd、25th | 六脈波よりもはるかに低く、5thと7thが大部分キャンセルされる | 中程度の追加損失; 通常は控えめなマージンでカバーされる |
| アクティブフロントエンドまたはウィーン整流器 | 低レベル、高次 | 通常、定格負荷で5パーセント未満 | 標準設計は一般的に適切である; 充電器データで確認する |
問題を最小限に抑えるために実施できる2つの技術は、位相シフトと全体の設置評価を行うことです。位相シフトは、2つの変圧器または二次巻線の間に充電器を分配し、位相差の角度を30度にすることで、上流レベルで5および7のハーモニクスをキャンセルするのに役立ちます。2つ目の技術は、全体の設置の評価を行うことを提案します。IEC 61000-3-12はハーモニック基準を定義し、各相で16Aを超え75Aまでの機器の作業に対する制限を設定していることに注意が必要です。.
EV充電ステーションのための変圧器のサイズの決定方法
私たちの DOEレポートガイドを参照してください 純粋なDC急速充電ハブを介して機能し、 市場報告記事 バスデポのサイズを決定します。多くの実際のプロジェクトは混合されているため、ここにはACおよびDC充電の両方と既存の建物負荷を持つ小売サイトがあります。.
前提条件：120kWのDC充電器4台は、負荷管理により75％の同時発生係数を持ち、効率は95％、力率は0.98です。22kWのAC充電器12台は、車両が数時間駐車されるため50％の多様性係数を考慮しました；既存の照明、冷蔵、作業負荷の電力値は60kVA；充電器と高調波加熱のために20％の予備を追加します。.
| 負荷 | 計算 | 結果 |
|---|---|---|
| DC充電器 | 4 × 120 kW × 0.75 ÷ 0.95 ÷ 0.98 | 約387 kVA |
| AC充電器 | 12 × 22 kW × 0.50 ÷ 0.99 | 約133 kVA |
| 既存の建物負荷 | 測定された通り | 60 kVA |
| 総同時需要 | 387 + 133 + 60 | 約580 kVA |
| ーセントのマージンを含む | 580 × 1.2 | 約696 kVA |
| 次の標準サイズ | IEC規格 / 北米パッドマウント | 800 kVA / 750 kVA |
負荷管理なしでほぼ同じ電力容量を必要とする要件は、最初に約842 kVA、最後に1,011 kVAを必要とし、IEC規格に従うと約1,250 kVAに相当します。負荷管理は重要であり、発注する必要のある2種類の変圧器を示すため、変圧器の注文を行う前に指定する必要があります。定格間のステップについては、当社のガイドを参照してください。 標準変圧器サイズ, 、および基本については、, kVA定格が意味すること.
上記の仕様に加えて、デポにはもう1つの考慮事項が必要です。標準の配電変圧器は、住宅負荷が夜間に冷却されるため、ある程度過負荷にすることができますが、夜間のみバスを充電するデポは、そのような冷却期間の恩恵を受けることができません。IEC 60076-7に記載されている油入れ変圧器の負荷指示と、IEC 60076-12に記載されている乾式変圧器の負荷指示に従うことが重要です。これにより、正確な充電パターンを決定するのに役立ちます。.
充電サイトは独自の変圧器を持つべきですか？
建物に十分な電力を供給できる独自の変圧器がある場合、複数のAC充電器をこの供給に接続できます。 米国の多州グリッド研究 は、すべてのDC急速充電サイトに専用の三相サービス変圧器をモデル化し、ほとんどの電力会社は数百キロワットを超えるものについて同様の見解を持っています。専用の EV充電変圧器 変圧器は、充電器の高調波や電圧の低下を他の顧客から遠ざけ、計測を簡素化し、建物の供給を妨げることなくサイトを成長させることができます。ユーティリティまたはサイトオーナーがユニットを購入するかどうかを早めに確認してください。.
太陽光パネルやバッテリーを備えた混合充電ステーションの場合、別のチェックを実施する必要があります。バッテリーが放電する場合や、太陽光パネルによって生成された電力が施設のニーズを超える場合、変圧器は逆方向に機能することもあります。デバイスの設計時に考慮できるように、状況の詳細を製造者に通知してください。 エネルギー貯蔵コンパクト変電所 についての記事は、ストレージ、PCS、変圧器がどのように連携するかを説明します。.
変圧器周辺のスイッチギアと保護
- MV側：小型ユニット用の負荷遮断スイッチとヒューズを備えたリングメインユニット、またはSubianのような大型ユニット用の保護リレー付き真空遮断器。 XGN15-12ガス絶縁リングメインユニット または VS1屋内真空遮断器. 。当社の リングメインユニット仕様ガイド はオプションをカバーしています。.
- LV側：主遮断器、各充電器またはグループ用の出力フィーダー、およびサージ保護。 GCS低電圧スイッチギア 個別のフィーダーを維持するために、サイトを停止する必要はありません。.
- 残留電流保護：IEC 60364-7-722は、各充電ポイントが6 mA以上のDC故障電流から保護されることを要求しており、Type B RCDまたはType A RCDとIEC 62955に準拠した残留直流検出デバイスのいずれかで保護される必要があります。.
EV充電ステーションにはどの電流トランスが必要ですか？
電流トランスは電力トランスとは別の決定事項ですが、同時に指定されます。人々が EV充電ステーション用の電流トランスを探すとき, 、通常は異なる役割を持つ4つのデバイスのいずれかを指します。.
| 場所 | CTタイプ | 目的 | 一般的な仕様 |
|---|---|---|---|
| MV受電パネル | 計測および保護コアを備えた屋内バータイプまたはリングタイプCT | トランスフィーダーの収益計測およびリレー保護 | 5 Aまたは1 Aの二次；クラス0.2Sまたは0.5Sの計測；5Pまたは10Pの保護 |
| LVメインボードおよび充電器フィーダー | ウィンドウまたはバータイプの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 コアバランス電流トランス; 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
| アイテム | 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 |
| 定格 | kVA, primary and secondary voltage, frequency, tap range, vector group and impedance |
| 高調波 | Charger current THD or harmonic spectrum, and any K-factor requirement |
| 構造 | Oil-immersed or dry-type, pad-mounted, kiosk or prefabricated substation, enclosure protection degree |
| 損失 | 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 |
| 標準および文書 | IEC 60076 or IEEE C57, IEC 62271-202 for prefabricated substations, IEC 61869-2 for CTs, test reports and drawings |
よくある質問
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.
参考文献
- 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
- 充電ステーション、ウィキペディア
Choosing a EV充電ステーション用の変圧器 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, 充電および貯蔵プロジェクトのための新エネルギー変電所 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 お問い合わせページ, に送信すると、私たちのエンジニアがサイズチェック、図面、工場見積もりを返信します。.