Infraestructura de recarga de vehículos eléctricos: Dimensionamiento de transformadores y protecciones

Cálculo de potencia para electrolineras de carga ultrarrápida (HPC): simultaneidad, armónicos de cargadores de CC, caída de tensión y coordinación con IEC 61851

1. Definir el tipo y el deber de EVSE

IEC 61851-1:2017 cubre los equipos de suministro de vehículos eléctricos y sus requisitos de seguridad eléctrica, conexión y operación hasta 1,000 V AC o 1,500 V DC. IEC 61851-23:2023 cubre equipos de suministro de EV DC con una entrada AC de hasta 1,000 V o entrada DC de hasta 1,500 V y un máximo en el lado del vehículo hasta 1,500 V DC.

El diseño del sitio debe distinguir puntos de carga AC, estaciones de carga DC, carga simultánea en depósito, carga rápida pública y operación bidireccional. La salida máxima de un cargador no es lo mismo que la demanda coincidente del sitio.

2. Dimensionamiento de transformadores y alimentadores

Para un alimentador trifásico balanceado, la primera verificación de potencia aparente es:

S = √(3) · ULL · I

Luego aplique la coincidencia real, el perfil de carga, la diversidad, el ambiente, la clase térmica del transformador, la caída de voltaje, la falla potencial y la expansión futura. Incluya HVAC auxiliar, pagos/comunicaciones, iluminación, sistemas contra incendios y equipos de reserva de baterías.

Entrada de diseñoCheque requerido
TransformadorkVA, impedancia, rango de derivación, armónicos, aumento de temperatura, neutro y puesta a tierra
AlimentadorAmpacidad, caída de tensión, cortocircuito, pantalla/PE, agrupación y recorrido de cables
ProtecciónDisyuntor, corriente residual RCD/DC, SPD, aislamiento, parada de emergencia y selectividad
ControlarGestión de carga dinámica, interfaz OCPP/ISO 15118, límite de demanda y recuperación después de una interrupción

3. Calidad y seguridad de la energía

Los cargadores rápidos son cargas convertidoras. Modele corriente armónica, desequilibrio, parpadeo, irrupción, componentes DC, modos regenerativos o bidireccionales y la respuesta térmica del transformador. Verifique la protección contra contacto, la separación protectora, la continuidad del conductor de protección y el sistema de puesta a tierra local.

La comunicación de carga no reemplaza el enclavamiento eléctrico. La estación debe definir qué sucede después de la pérdida del conector, sobretemperatura, falla de aislamiento, parada de emergencia, pérdida de comunicación o corte de servicio público.

4. Aceptación del sitio

  • Verifique el modelo del cargador, el conector, el firmware, los límites de voltaje/corriente de salida y la temperatura de funcionamiento declarada.
  • Verificar relación del transformador, secuencia de fases, impedancia, aislamiento, protección, monitoreo RCD/DC, parada de emergencia y SCADA.
  • Prueba de máxima demanda simultánea, rampa controlada, deslastre de carga, reinicio, aislamiento de fallas y recuperación segura.
  • Mantenga el sitio una línea, los grupos de cargadores, los supuestos de demanda y los límites de mantenimiento con la configuración instalada exacta.

*Referencia: IEC 61851-1:2017; IEC 61851-23:2023; IEC 61851-24:2023; IEC 62477-1.*