Dobór transformatora do mocy przyłączeniowej sprowadza się do jednego wzoru i dwóch sprawdzeń. Wzór: S = P szczytowa ÷ cos φ, powiększone o rezerwę rozwojową i zaokrąglone w górę do najbliższej mocy znormalizowanej. Przykład: zakład o mocy szczytowej 520 kW przy cos φ 0,93 potrzebuje 520 ÷ 0,93 = 559 kVA, z rezerwą 10 % — 615 kVA, czyli transformatora 630 kVA. Dlaczego 0,93? Bo umowny współczynnik tg φ0 = 0,4, powyżej którego OSD nalicza opłatę za energię bierną, odpowiada cos φ ≈ 0,928. Sprawdzenie pierwsze: moc przyłączeniowa z warunków przyłączenia ogranicza, ile kW wolno pobrać — transformator musi przenieść realny szczyt, a nie „wypełnić” moc przyłączeniową. Sprawdzenie drugie: straty, napięcie zwarcia i zabezpieczenia po obu stronach. Poniżej: definicje z aktualnych rozporządzeń (w tym taryfowego z września 2026 r.), obliczenia krok po kroku, przykład zakładu produkcyjnego z kalkulatorem, tabela doboru 250–2500 kVA oraz porównanie 1 × 1000 kVA z 2 × 630 kVA. Artykuł dotyczy odbiorców zasilanych z sieci SN (III grupa przyłączeniowa); dobór transformatora dla farmy PV lub magazynu energii opisuje osobny tekst: transformator do farmy fotowoltaicznej.
Moc przyłączeniowa a moc umowna i moc transformatora — trzy różne liczby
W zapytaniach ofertowych i na budowach te trzy pojęcia myli się najczęściej. Każde ma inne źródło, inną jednostkę i inne skutki.
| Wielkość | Definicja i źródło | Kto ją ustala | Jednostka | Co z niej wynika |
|---|---|---|---|---|
| Moc przyłączeniowa | Moc czynna planowana do pobierania, wyznaczana ze średnich 15-minutowych, „służąca do zaprojektowania przyłącza” (rozporządzenie systemowe, § 2 pkt 16) | OSD w warunkach przyłączenia (§ 4 ust. 2 pkt 5), na wniosek odbiorcy | kW | Górna granica poboru; opłata za przyłączenie i jej zwiększenie |
| Moc umowna | Moc czynna zamówiona w umowie dystrybucyjnej lub kompleksowej, nie mniejsza niż maksimum ze średnich 15-minutowych (rozporządzenie taryfowe 2026, § 2 pkt 6) | Odbiorca zamawia ją co roku, w granicach mocy przyłączeniowej | kW | Co miesiąc składnik stały stawki sieciowej; opłata za przekroczenie |
| Moc znamionowa transformatora | Moc pozorna, którą transformator przenosi trwale w warunkach znamionowych (PN-EN 60076-1) | Projektant instalacji odbiorcy | kVA | Zdolność przesyłu kW i kvar, straty, prąd zwarciowy po stronie nn |
Taryfa TAURON Dystrybucja na 2026 r. stanowi wprost, że moc umowna dla przyłącza „nie może być większa od mocy przyłączeniowej” (pkt 3.2). Zależność jest więc zawsze ta sama: moc umowna ≤ moc przyłączeniowa, a transformator w kVA dobiera się do mocy szczytowej i cos φ. Jak przyłączenie na SN zmienia grupę taryfową (B21 zamiast C21) i obowiązki właściciela, opisuje artykuł stacja transformatorowa abonencka.
Dobrze to widać na przykładzie przetargu na dostawę energii dla szpitala w Pabianicach (ogłoszenie TED 285780-2023): moc zainstalowana obiektu 2500 kW, moc przyłączeniowa 2 × 350 kW, dwa transformatory 630 kVA 15/0,4 kV, moc umowna 350 kW na każdą sekcję, grupa taryfowa B21, tg φ0 = 0,4 i dwie baterie kondensatorów z regulatorem. Moc przyłączeniowa to zaledwie 700 ÷ 2500 = 28 % mocy zainstalowanej, a każdy transformator przy pełnej mocy umownej pracuje z obciążeniem 350 ÷ 0,93 ÷ 630 ≈ 60 %. To typowy obraz obiektu, w którym liczy się rezerwa N-1, a nie suma mocy znamionowych odbiorników.
Dobór transformatora — obliczenia krok po kroku
- Zestawienie odbiorów. Lista grup odbiorów z mocą zainstalowaną P inst (obrabiarki, sprężarki, wentylacja, oświetlenie, IT, ładowarki EV).
- Współczynnik zapotrzebowania (jednoczesności). Dla każdej grupy współczynnik k z pomiarów istniejącego zakładu albo z doświadczenia projektanta; w zakładzie już działającym najlepszym źródłem jest 15-minutowy profil mocy z licznika OSD.
- Moc szczytowa. P szczytowa = Σ (P inst × k). To ona — a nie suma mocy znamionowych — jest podstawą doboru.
- cos φ i kompensacja. Przyjąć cos φ, który instalacja faktycznie utrzyma po kompensacji. Granica rozliczeniowa tg φ0 = 0,4 to cos φ ≈ 0,93.
- Rezerwa rozwojowa. Zwykle 10–25 %, zależnie od planów; większa tylko, gdy moc przyłączeniowa jest już zarezerwowana na rozbudowę.
- Moc znormalizowana. Najbliższa wyższa z typoszeregu: 250, 400, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500 kVA.
- Sprawdzenie strat i uk. Straty na poziomie Ekoprojekt Tier 2, obciążenie w szczycie, napięcie zwarcia (4 % lub 6 %) i wynikający z niego prąd zwarciowy po stronie nn.
- Zabezpieczenia. Wkładki bezpiecznikowe lub zabezpieczenie przekaźnikowe po stronie SN i wyłącznik główny nn.
S = P szczytowa ÷ cos φ × (1 + r)
Przykład obliczeń: dobór transformatora dla zakładu 520 kW (15 kV)
Zakład obróbki metali z magazynem, zasilany z sieci 15 kV. Warunki przyłączenia określają moc przyłączeniową 600 kW i tg φ0 = 0,4. Zestawienie odbiorów (współczynniki przyjęte z pomiarów podobnego zakładu):
| Grupa odbiorów | P inst [kW] | k | P szczytowa [kW] |
|---|---|---|---|
| Obrabiarki CNC | 420 | 0,45 | 189 |
| Sprężarki | 150 | 0,70 | 105 |
| Wentylacja i klimatyzacja | 180 | 0,60 | 108 |
| Oświetlenie hal | 60 | 0,90 | 54 |
| Suwnice i ładowanie wózków | 120 | 0,30 | 36 |
| Biura, IT, socjalne | 70 | 0,40 | 28 |
| Razem | 1000 | — | 520 |
- Moc szczytowa: 189 + 105 + 108 + 54 + 36 + 28 = 520 kW przy 1000 kW mocy zainstalowanej (wypadkowy współczynnik k = 0,52).
- Kompensacja: cos φ naturalny 0,85, czyli tg φ = 0,620. Do tg φ = 0,4 potrzeba Qc = 520 × (0,620 − 0,4) = 114 kvar; w praktyce bateria ok. 150 kvar z regulatorem, żeby utrzymać tg φ poniżej 0,4 także przy zmianach obciążenia.
- Moc pozorna: S = 520 ÷ 0,93 = 559,1 kVA.
- Rezerwa 10 %: 559,1 × 1,1 = 615,1 kVA → transformator 630 kVA (obciążenie w szczycie 559,1 ÷ 630 = 88,7 %).
- Sprawdzenie mocy przyłączeniowej: pełne 600 kW to 600 ÷ 0,93 = 645 kVA, czyli 102 % mocy 630 kVA. Jeśli zakład naprawdę planuje dojść do 600 kW, właściwy jest 800 kVA (80,6 % przy pełnej mocy przyłączeniowej); jeśli 600 kW zamówiono „na zapas”, wystarcza 630 kVA.
- Straty w szczycie (Tier 2): dla 630 kVA ΔP = 540 + 4600 × 0,8875² = 4163 W; dla 800 kVA ΔP = 585 + 6000 × 0,6989² = 3516 W.
- Prąd i wyłącznik główny: In nn 630 kVA = 909 A przy 0,4 kV → wyłącznik 1000 A; prąd szczytowy 559,1 ÷ (√3 × 0,4) = 807 A.
- Moc umowna: szczyt 520 kW → zamówienie np. 540 kW. Składnik stały stawki sieciowej w TAURON B21 (2026) wyniesie 540 × 18,71 = ok. 10 103 zł netto miesięcznie.
Kalkulator doboru transformatora — wymagana moc pozorna
S = P / cos_phi * (1 + r)
S = kVA
Wynik zaokrągla się w górę do typoszeregu: 615 kVA → 630 kVA. W kalkulatorze można wpisać własną moc szczytową, cos φ po kompensacji i rezerwę.
Moc baterii kondensatorów do zejścia do tg φ docelowego
Qc = P * (sqrt(1 - cos1^2) / cos1 - tg2)
Qc = kvar
Straty transformatora przy obciążeniu szczytowym
dP = P0 + Pk * (S / Sn)^2
dP = W
Tabela doboru transformatora: moc szczytowa w kW → moc w kVA
Maksymalna moc szczytowa, jaką obsłuży dany transformator z rezerwą 10 % (P maks. = S × cos φ ÷ 1,1), oraz prąd znamionowy po stronie 0,4 kV. Jeżeli szczyt jest wyższy niż wartość w kolumnie, należy wybrać następny wiersz. Tabela służy też do szybkiej weryfikacji mocy przyłączeniowej: jeśli moc przyłączeniowa z warunków przyłączenia jest wyższa od wartości w kolumnie „pełne obciążenie”, transformator nie przeniesie całego dopuszczalnego poboru.
| Transformator [kVA] | cos φ 0,90 [kW] | cos φ 0,93 [kW] | cos φ 0,95 [kW] | Pełne obciążenie przy 0,93 [kW] | In nn 0,4 kV [A] |
|---|---|---|---|---|---|
| 250 | 205 | 211 | 216 | 232,5 | 361 |
| 400 | 327 | 338 | 345 | 372 | 577 |
| 630 | 515 | 533 | 544 | 585,9 | 909 |
| 800 | 655 | 676 | 691 | 744 | 1155 |
| 1000 | 818 | 845 | 864 | 930 | 1443 |
| 1250 | 1023 | 1057 | 1080 | 1162,5 | 1804 |
| 1600 | 1309 | 1353 | 1382 | 1488 | 2309 |
| 2000 | 1636 | 1691 | 1727 | 1860 | 2887 |
| 2500 | 2045 | 2114 | 2159 | 2325 | 3608 |
Szczegółowe dane techniczne jednostek 630 kVA i 1000 kVA (prądy SN, uk, prąd zwarciowy, masy) oraz tabelę prądów i strat 250–2500 kVA zawiera artykuł transformator 630 kVA i 1000 kVA — dane techniczne.
Ile kW przeniesie transformator przy danym cos φ
P = S * cos_phi
P = kW
Jeden 1000 kVA czy dwa 630 kVA?
Zakład o szczycie 800 kW przy cos φ 0,93 potrzebuje 860 kVA. Możliwe są dwa warianty:
| Kryterium | 1 × 1000 kVA | 2 × 630 kVA (praca rozdzielona) |
|---|---|---|
| Obciążenie w szczycie | 86 % | 68 % każdy |
| Straty w szczycie (Tier 2) | 693 + 7600 × 0,86² = 6317 W | 2 × (540 + 4600 × 0,683²) = 5368 W |
| Straty przy 200 kVA (noc, weekend) | 693 + 7600 × 0,2² = 997 W | 1312 W (oba załączone) / 1004 W (jeden wyłączony) |
| Rezerwa N-1 | Brak — awaria = postój zakładu | Jeden przenosi 630 kVA, czyli 73 % szczytu (585,9 kW) |
| Pola SN i miejsce | 1 pole transformatorowe, 1 komora | 2 pola, 2 komory lub większa stacja |
| Prąd zwarciowy nn | ok. 24,1 kA (uk 6 %) | ok. 15,2 kA na sekcję; 30,3 kA przy pracy równoległej |
Straty obu wariantów są podobne: dwa 630 kVA wygrywają w szczycie, jeden 1000 kVA — przy małym obciążeniu, a po wyłączeniu na noc jednego 630 kVA różnica praktycznie znika (1004 W wobec 997 W). Wyłączenie jednej jednostki opłaca się poniżej ok. 305 kVA łącznego obciążenia — w tym punkcie straty jednego transformatora, 540 + 4600 × (S/630)², zrównują się ze stratami dwóch. O wyborze decyduje więc rezerwa, a nie straty: dwa transformatory wybiera się tam, gdzie postój kosztuje więcej niż drugie pole SN — jak w opisanym szpitalu w Pabianicach. Warunkiem jest podział odbiorów na sekcje i świadomie zaplanowane wyłączanie odbiorów niekrytycznych, bo jeden 630 kVA nie przeniesie całego szczytu.
Dobór transformatora do obciążenia — dlaczego 100 % w szczycie to nie optimum
Dobór transformatora do obciążenia to także decyzja o stratach, za które płaci się przez cały okres pracy jednostki. Straty jałowe P0 występują przez 8760 godzin w roku niezależnie od obciążenia, a obciążeniowe rosną z kwadratem obciążenia:
ΔP = P0 + Pk × β², gdzie β = S ÷ Sn
E straty = P0 × 8760 h + Pk × β² × τ
W przykładzie zakładu 520 kW przyjmijmy czas trwania strat maksymalnych τ = 3000 h (dwie zmiany). Transformator 630 kVA: 540 W × 8760 h = 4730 kWh plus 3623 W × 3000 h = 10 870 kWh, razem 15 600 kWh rocznie. Transformator 800 kVA: 585 × 8760 = 5125 kWh plus 2931 W × 3000 h = 8793 kWh, razem 13 918 kWh. Większa jednostka traci rocznie ok. 1680 kWh mniej. Przy tych samych limitach Tier 2 transformator większy o jeden stopień nie oznacza więc „marnowania energii”, lecz wyższy koszt inwestycyjny, większą masę i więcej miejsca w stacji. Zbyt mały transformator, pracujący stale blisko 100 %, ma najwyższe straty obciążeniowe i nie ma zapasu na rozruchy ani rozbudowę. Wartości P0 i Pk dla transformatorów olejowych podaje tabela I.1, a limity dla transformatorów suchych — tabela I.2 rozporządzenia (UE) nr 548/2014; wartości z tabeli I.1 przeniesiono m.in. do standardu TAURON 5/2014 z tolerancją +0 %. Kapitalizację strat w złotówkach i porównanie ofert opisuje artykuł straty jałowe i obciążeniowe transformatora.
Jak dobrać zabezpieczenie transformatora
Rodzaj i usytuowanie zabezpieczenia głównego określa OSD w warunkach przyłączenia (§ 4 ust. 2 pkt 12 rozporządzenia systemowego), dlatego dobór zaczyna się od tego dokumentu.
Strona SN: bezpieczniki czy wyłącznik
W typowej stacji odbiorcy stosuje się pole rozłącznikowe z bezpiecznikami; przy większych mocach, pracy równoległej lub rozbudowanej automatyce — pole wyłącznikowe z zabezpieczeniem przekaźnikowym. Wkładki dobiera się z tabeli producenta, a nie wprost z prądu znamionowego: wkładka musi wytrzymać prąd magnesowania równy 12 × In przez 0,1 s i działać selektywnie z zabezpieczeniem nn. Dla 630 kVA przy 15 kV (In = 24,2 A, czyli 12 × In = 291 A) tabela Cooper Bussmann podaje 40 A dla wkładki 17,5 kV albo 31,5 A dla wkładki 24 kV; dla 1000 kVA — 50 A.
I SN = S ÷ (√3 × U SN) = 630 ÷ (√3 × 15) = 24,2 A
Strona nn: wyłącznik główny
Wyłącznik główny nn dobiera się do prądu znamionowego transformatora: 1000 A dla 630 kVA (909 A) i 1600 A dla 1000 kVA (1443 A), ze zdolnością zwarciową co najmniej równą prądowi zwarciowemu na zaciskach nn — przy uk 6 % ok. 15,2 kA dla 630 kVA i ok. 24,1 kA dla 1000 kVA.
Najczęstsze błędy przy doborze transformatora
- Dobór do mocy umownej zamiast do szczytu. Moc umowna 350 kW to nie „transformator 400 kVA”: przy szczycie 380 kW i cos φ 0,93 potrzeba 409 kVA, czyli 630 kVA. Moc umowną zamawia się w kW pod rachunek, a szczyt rejestruje licznik ze średnich 15-minutowych (§ 53 rozporządzenia taryfowego).
- cos φ 1,0 w obliczeniach. 520 kW ÷ 1,0 = 520 kVA sugeruje 630 kVA z dużym zapasem; przy rzeczywistym cos φ 0,85 bez kompensacji to 612 kVA, czyli 97 % obciążenia — i opłata za energię bierną, bo tg φ = 0,62 > 0,4 (§ 52 ust. 4). Krotność k we wzorze na opłatę za energię bierną wynosi dla odbiorcy SN w TAURON 1,00 (pkt 3.4.9 taryfy).
- Pominięcie rozruchu największego silnika. Silnik 75 kW z rozruchem bezpośrednim (ok. 7 × In) pobiera chwilowo ok. 650 kVA. Przy transformatorze 630 kVA, uk 6 %, moc zwarciowa na zaciskach to 630 ÷ 0,06 = 10 500 kVA, a spadek napięcia w przybliżeniu 650 ÷ 10 500 ≈ 6 % — do sprawdzenia przed wyborem softstartu lub falownika.
- Brak rezerwy przy pewnej rozbudowie. 630 kVA dla zakładu z mocą przyłączeniową 600 kW, który za dwa lata dojdzie do pełnej mocy, oznacza 102 % obciążenia w szczycie i wymianę transformatora zamiast pracy z zapasem.
- Harmoniczne pominięte w zapytaniu. Duży udział falowników i prostowników zwiększa straty dodatkowe w uzwojeniach. Widmo harmonicznych lub udział odbiorów nieliniowych należy podać dostawcy, żeby uwzględnił je w projekcie.
Co podać dostawcy transformatora w zapytaniu ofertowym
- Moc szczytową, cos φ po kompensacji i wybraną moc znamionową (kVA).
- Napięcie sieci SN (15 lub 20 kV) i przekładnię, np. 15,75/0,42 kV.
- Wymagane uk oraz grupę połączeń (Dyn5) — według warunków przyłączenia.
- Klasę strat (Tier 2) i rodzaj: olejowy hermetyczny czy suchy żywiczny (porównanie: transformator suchy czy olejowy).
- Profil obciążenia, udział odbiorów nieliniowych, największe silniki.
- Miejsce zabudowy: stacja kontenerowa, wnętrzowa, budynek zakładu.
Szczegółową listę do zapytania ofertowego i czynniki ceny opisuje artykuł transformator SN/nn — cena, czas dostawy i co wpisać do zapytania, a wymagania dla całej stacji — stacja transformatorowa kontenerowa — cena i wymagania.
Rola Entogo
Entogo to kanadyjska firma z własną fabryką w Chinach. Dla zakładów i wykonawców EPC w Polsce dostarcza transformatory olejowe hermetyczne 40–3150 kVA i transformatory suche żywiczne 100–3150 kVA w wykonaniu IEC/EN z oznaczeniem CE, o stratach na poziomie Ekoprojekt Tier 2, z typowymi parametrami dla Polski: 15,75/0,42 kV lub 21/0,42 kV, Dyn5, uk konfigurowane pod warunki przyłączenia. Transformator może trafić do kontenerowej stacji SN/nn do 2500 kVA razem z rozdzielnicą niskiego napięcia do 5000 A. Jak wygląda współpraca przy projektach przemysłowych, opisuje strona transformatory i stacje dla przemysłu i EPC, a dla producentów stacji i dystrybutorów prowadzimy też produkcję kontraktową transformatorów (OEM).
Dla katalogowych urządzeń IEC/CE czas realizacji wynosi średnio ok. 12 tygodni; termin dla wykonań niestandardowych potwierdzamy w ofercie. Gwarancja to co najmniej 36 miesięcy, okres dla danego produktu określa umowa. Prosimy o przesłanie zestawienia odbiorów lub warunków przyłączenia — odpowiadamy po polsku w ciągu jednego dnia roboczego i pomożemy sprawdzić dobór przed zapytaniem ofertowym.
