Ten poradnik otwiera serię opartą na jednym obiekcie przemysłowym: zakład stolarski (produkcja mebli), hala ok. 2000 m², zasilany z własnej stacji transformatorowej 15/0,4 kV. Odbiorniki: odciąg trocin z wentylatorem 37 kW, sprężarka śrubowa 22 kW, centra obróbcze CNC, piły, strugarki, lakiernia z wentylacją, oświetlenie LED hali, biuro. Kolejne kroki — kompensacja, zabezpieczenia silników, falowniki, UPS i trasy kablowe — znajdziesz w poradnikach na sąsiednich kalkulatorach. Tu zaczynamy od serca zasilania: ile kVA?
Krok 1 — moc szczytowa z bilansu, nie z sumy tabliczek
Suma mocy zainstalowanych w zakładzie przekracza 500 kW, ale bilans z współczynnikami jednoczesności (maszyny nie pracują naraz, wiele z nich chodzi na biegu jałowym) daje Pszczyt = 290 kW. Bez kompensacji mocy biernej cosφ zakładu wynosi ok. 0,80 (dużo silników, w tym niedociążonych).
Krok 2 — dwa warianty: z kompensacją i bez
| Wariant | S = P / cosφ | +20% rezerwy | Transformator |
| Bez kompensacji (cosφ 0,80) | 362,5 kVA | 435 kVA | 500 kVA |
| Z kompensacją (cosφ 0,95) | 305 kVA | 366 kVA | 400 kVA |
Kompensacja mocy biernej pozwala zejść o jedną moc znamionową w dół. Bateria kondensatorów jest wielokrotnie tańsza od różnicy w cenie transformatora i rozdzielnicy nn — a i tak będzie potrzebna, żeby uniknąć opłat za energię bierną (patrz poradnik kompensacji). Dla 400 kVA: prąd znamionowy po stronie nn In = 400 000 / (√3 · 400) = 577 A, po stronie 15 kV — 15,4 A.
Krok 3 — straty: 400 kVA czy „na zapas” 630 kVA?
Transformatory spełniające wymagania Ecodesign (rozporządzenie UE 548/2014, etap 2) mają maksymalne straty: 400 kVA — P0 ≈ 0,39 kW, Pk ≈ 3,85 kW; 630 kVA — P0 ≈ 0,54 kW, Pk ≈ 5,4 kW. Zakład pracuje na dwie zmiany, ok. 4000 h/rok ze średnim obciążeniem 230 kVA:
- 400 kVA: jałowe 0,39 · 8760 = 3390 kWh + obciążeniowe 3,85 · (230/400)² · 4000 = 5090 kWh → ok. 8480 kWh/rok
- 630 kVA: jałowe 4730 kWh + obciążeniowe 2880 kWh → ok. 7610 kWh/rok
Różnica ok. 870 kWh rocznie — rzędu kilkuset złotych. Większy transformator nie zwróci się stratami, a kosztuje więcej, zwiększa prąd zwarciowy i straty w nocy, w weekendy i w święta, gdy pracuje praktycznie bez obciążenia. Przewymiarowanie „na zapas” ma sens tylko przy realnym, zaplanowanym rozwoju zakładu.
Krok 4 — prąd zwarciowy na szynach nn
Dla 400 kVA, uk = 4%: impedancja transformatora ZT = uk · U² / Sn = 0,04 · 400² / 400 000 = 0,016 Ω. Z siecią SN o mocy zwarciowej 250 MVA (ZQ ≈ 0,0007 Ω): Ik3 ≈ 1,05 · 400 / (√3 · 0,0167) = ok. 14,5 kA. Aparatura rozdzielnicy głównej nn musi mieć zdolność wyłączania co najmniej tej wartości — w praktyce wyłącznik główny i odpływowe o Icu ≥ 25 kA. Ta sama wartość jest punktem wyjścia do obliczeń zwarciowych w głąb instalacji i do sprawdzenia rezonansu baterii kondensatorów.
Krok 5 — przed zakupem i przed załączeniem
- grupa połączeń Dyn5 (lub Dyn11 — zgodnie z praktyką OSD), przełącznik zaczepów ±2 × 2,5% po stronie SN,
- przy planowanej pracy równoległej dwóch transformatorów: zgodność grupy połączeń, przekładni i uk (różnica do ok. 10%),
- przed pierwszym załączeniem: pomiar rezystancji izolacji uzwojeń (SN–nn, SN–masa, nn–masa) megaomomierzem 2,5 kV lub 5 kV ze współczynnikiem absorpcji R60/R15, pomiar przekładni, sprawdzenie poziomu oleju i zabezpieczeń.
🔧 Z praktyki pomiarowej
Przy przeglądach stacji transformatorowych 15/0,4 kV regularnie widzę transformatory pracujące na 20–30% mocy znamionowej — dobrane kiedyś „na zapas” albo zostawione po ograniczeniu produkcji. Straty jałowe płyną 8760 godzin w roku niezależnie od tego, czy zakład pracuje. Zanim zdecydujesz o mocy nowego transformatora przy modernizacji, załóż analizator jakości energii po stronie nn na tydzień pracy — rzeczywisty profil obciążenia prawie zawsze jest niższy niż suma z dokumentacji. Przy okazji pomiarów izolacji warto pamiętać, że sam wynik w MΩ mówi niewiele bez temperatury uzwojeń i porównania z poprzednimi latami — trend jest ważniejszy niż pojedyncza wartość.
Moc, prądy i straty z tego przykładu przeliczysz w kalkulatorze powyżej. Bilans mocy zakładu przygotujesz w kalkulatorze bilansu mocy, a dalszy ciąg tego przykładu to kompensacja mocy biernej — z problemem rezonansu przy falownikach.