Transformator do farmy fotowoltaicznej — jaki wybrać: moc kVA na MWp, napięcie 15/20/30 kV, grupa połączeń

Transformator do farmy fotowoltaicznej dobiera się na moc AC falowników i zakres mocy biernej z warunków przyłączenia, a nie na moc szczytową modułów w MWp. Farma 2,16 MWp z falownikami 1,8 MW AC nie potrzebuje transformatora 2,5 MVA „bo 2,16 MWp”, ale też nie wystarczy jej „1,8 MVA”: przy domyślnym wymaganiu NC RfG — cos φ = 0,95 w punkcie przyłączenia — transformator przenosi ok. 1936 kVA po stronie nn, więc właściwa moc to 2000 kVA. Gdy OSD w warunkach przyłączenia zażąda cos φ = 0,9, te same 1,8 MW AC dają 2000 kVA już w punkcie przyłączenia i ok. 2055 kVA po stronie falowników — więcej, niż przeniesie jednostka 2000 kVA i niż oddadzą falowniki 6 × 330 kVA. Do mocy dochodzą cztery decyzje: napięcie SN (15, 20 czy 30 kV), napięcie nn falowników (0,4 / 0,6 / 0,8 kV), grupa połączeń z jednym lub dwoma uzwojeniami nn oraz olej z misą olejową albo transformator suchy. Poniżej metoda krok po kroku, tabele i lista błędów, które najczęściej wychodzą na jaw dopiero przy odbiorach.

Ile kVA na 1 MWp? DC/AC, moc falowników i moc bierna

MWp opisuje stronę DC. Transformator „widzi” wyłącznie to, co oddają falowniki po stronie AC, a ich moc czynną ogranicza moc znamionowa falowników i moc przyłączeniowa z umowy. Stosunek DC/AC (np. 1,2) oznacza, że w słoneczne południe część energii jest obcinana na falownikach. Transformator dobrany na MWp byłby więc przewymiarowany, a inwestor płaciłby za to stratami jałowymi przez 8760 godzin w roku.

Drugi składnik to moc bierna. Wymogi ogólnego stosowania (WOS) opracowane na podstawie rozporządzenia (UE) 2016/631 (NC RfG), zatwierdzone przez Prezesa URE i stosowane od 27 kwietnia 2019 r., stanowią, że jeżeli właściwy operator nie postanowi inaczej, moduł parku energii typu B, a także typu C lub D przyłączony do sieci poniżej 110 kV, musi zapewnić w punkcie przyłączenia, przy mocy maksymalnej, moc bierną wynikającą z cos φ = 0,95 w kierunku poboru i produkcji. Poniżej mocy maksymalnej, do 0,1 Pmax, obowiązuje co najmniej to samo cos φ dla aktualnej mocy czynnej. Wymaganie dotyczy punktu przyłączenia, czyli strony SN — za transformatorem, który sam pobiera moc bierną.

Q = P × √(1 − cos²φ) ÷ cos φ

Q_T ≈ uk × Sn (konserwatywnie, przy prądzie znamionowym)

S_nn = √(P² + (Q + Q_T)²)

Przykład: farma 2,16 MWp, falowniki 1,8 MW AC, sieć 15 kV

Założenia: 6 falowników 300 kW / 330 kVA, napięcie AC 800 V (wartości z karty Huawei SUN2000-330KTL-H1), moc przyłączeniowa 1,8 MW, sieć OSD 15 kV, napięcie zwarcia transformatora uk = 6 %. Moduł mieści się w typie B (0,2–10 MW).

1. Współczynnik DC/AC: 2,16 MWp ÷ 1,8 MW = 1,2 — do doboru bierzemy P = 1800 kW, nie 2160 kW.
2. Moc bierna przy cos φ = 0,95: Q = 1800 kW × 0,3287 = 591,6 kvar; w punkcie przyłączenia S = 1800 ÷ 0,95 = 1895 kVA.
3. Moc bierna transformatora 2000 kVA: Q_T ≈ 0,06 × 2000 kVA = 120 kvar, więc falowniki muszą oddać 591,6 + 120 = 711,6 kvar.
4. Obciążenie po stronie nn: S_nn = √(1800² + 711,6²) = 1935,6 kVA, czyli 96,8 % mocy 2000 kVA; prąd nn I = 1935,6 ÷ (√3 × 0,8 kV) = 1397 A.
5. Wariant z warunków przyłączenia cos φ = 0,9: Q = 1800 × 0,4843 = 871,8 kvar; dla 2000 kVA S_nn = √(1800² + 991,8²) = 2055,2 kVA, czyli 102,8 % mocy; dla 2500 kVA (Q_T = 150 kvar) S_nn = √(1800² + 1021,8²) = 2069,8 kVA, czyli 82,8 %.
6. Kontrola falowników: 6 × 330 kVA = 1980 kVA < 2069,8 kVA — przy cos φ = 0,9 i transformatorze 2500 kVA brakuje ok. 90 kVA mocy pozornej, więc potrzebny jest siódmy falownik albo kompensacja (bateria kondensatorów, kompensator statyczny).
7. Prąd po stronie SN dla 2000 kVA: I = 2000 ÷ (√3 × 15 kV) = 77 A — rozdzielnica 630 A ma duży zapas, o aparaturze decyduje prąd zwarciowy z warunków przyłączenia.

Wniosek: przy cos φ = 0,95 wystarcza 2000 kVA (15,75/0,8 kV); przy cos φ = 0,9 trzeba 2500 kVA i zapasu mocy falowników. Dlatego zakres mocy biernej z warunków przyłączenia sprawdza się przed zapytaniem ofertowym. Ogólną metodę doboru do mocy przyłączeniowej (także dla odbiorców) opisuje artykuł dobór transformatora do mocy przyłączeniowej.

Napięcie SN farmy PV: 15, 20 czy 30 kV?

O napięciu SN decyduje sieć, do której farma jest przyłączana. Przy farmach 1–10 MW przyłączanych do sieci OSD napięcie znamionowe (15 kV lub 20 kV) podaje warunek przyłączenia, a transformator i rozdzielnica muszą mu odpowiadać — aparatura Ur 17,5 kV lub 24 kV. Inaczej jest przy dużych farmach z własnym głównym punktem odbioru (GPO) 110/SN: wewnętrzna sieć kolektorowa farmy jest wtedy siecią inwestora i często projektuje się ją na 30 kV, bo przy tej samej mocy prąd jest dwa razy mniejszy, a straty w tym samym kablu (I²R) — cztery razy mniejsze.

I = P ÷ (√3 × U)

Dla 20 MW: przy 15 kV I = 20 000 ÷ (√3 × 15) = 770 A, przy 30 kV I = 20 000 ÷ (√3 × 30) = 385 A. Koszt: aparatura Um 36 kV, inne przekładnie (np. 30/0,8 kV) i wyższe dopuszczalne straty — dla Um = 36 kV rozporządzenie 548/2014 (tabela I.3a w brzmieniu 2019/1783) pozwala podnieść limity Tier 2 o 15 % dla P0 i o 10 % dla Pk. Rozdzielnice 36 kV mogą jeszcze mieć SF6 do końca 2029 r., ale od 1 stycznia 2030 r. obowiązuje zakaz także dla zakresu powyżej 24 kV do 52 kV — szczegóły w artykule rozdzielnice SF6 — do kiedy.

Napięcie po stronie falowników: 0,4 / 0,6 / 0,8 kV

Strona nn transformatora nie wynika z sieci 230/400 V, tylko z napięcia AC falownika. Falowniki stringowe dużej mocy pracują zwykle na 0,6 kV lub 0,8 kV, bo przy wyższym napięciu ten sam MW daje mniejszy prąd, mniej kabli i lżejsze szyny. Przekładnię i zaczepy (np. ±2 × 2,5 %) dobiera się tak, by przy skrajnych napięciach sieci z warunków przyłączenia i przy pełnej wymianie mocy biernej falowniki pozostawały w swoim zakresie napięcia AC.

Przed zamówieniem transformatora 15/0,8 kV lub 30/0,8 kV trzeba sprawdzić, czy wszystkie falowniki na jednym uzwojeniu mają to samo napięcie — 600 V i 800 V na jednej stacji to dwa uzwojenia nn albo dwie stacje.

Grupa połączeń i transformator z dwoma uzwojeniami nn

W polskich sieciach rozdzielczych standardem jest grupa Dyn5 (np. standard TAURON dla transformatorów 250–1000 kVA) — opisuje to artykuł transformator 630 kVA i 1000 kVA — dane techniczne. W stacji podwyższającej farmy PV liczba godzinowa (5 albo 11) ma znaczenie w dwóch sytuacjach: gdy transformatory miałyby pracować równolegle po stronie nn oraz gdy stację lub jej część przejmuje OSD, który narzuca własny standard. Gdy każdy transformator zasila własną grupę falowników, a łączą się one dopiero po stronie SN, grupę wybiera projektant — ważne, by była jednakowa na całej farmie.

Częściej niż o „5 czy 11” chodzi o litery, czyli o to, czy punkt neutralny nn jest wyprowadzony (yn), czy nie (y). Falowniki 800 V w układzie 3W + PE nie wykorzystują przewodu N, a producenci określają układ sieci po stronie AC (uziemiony punkt neutralny lub układ izolowany). Dlatego zapytanie powinno zawierać wymaganie producenta falowników co do uziemienia punktu gwiazdy nn. Przy dwóch grupach falowników lub dwóch falownikach centralnych stosuje się transformator z dwoma uzwojeniami nn, np. Dy11y11 lub Dy5y5: każda grupa ma własne, galwanicznie oddzielone uzwojenie, co ogranicza prądy wyrównawcze między falownikami i prąd zwarciowy po stronie nn. Uzwojenia nn mają wtedy moc np. 2 × 1000 kVA przy 2000 kVA po stronie SN, a napięcie zwarcia określa się dla każdej pary uzwojeń.

Transformator dla falowników — czym różni się od rozdzielczego

Transformator dla falowników nie jest zwykłym transformatorem rozdzielczym „odwróconym” na podwyższanie. Różnice, które trzeba wpisać do specyfikacji:

• Harmoniczne. Prąd falowników zawiera składowe wyższych rzędów; producent transformatora powinien policzyć dodatkowe straty wiroprądowe dla widma z karty falownika. Jeśli wymaga tego producent falowników, stosuje się ekran elektrostatyczny między uzwojeniami SN i nn. Wskazówki dla transformatorów w rozproszonych instalacjach PV zawiera przewodnik IEEE C57.159-2016.
• Cykle cieplne. Obciążenie rośnie od zera rano do maksimum w południe i spada wieczorem — codziennie, z zimowymi przerwami. Izolacja i połączenia pracują w cyklach, a nie przy stałym obciążeniu.
• Straty jałowe przez całą dobę. Transformator pozostaje pod napięciem również w nocy, gdy farma nic nie produkuje, więc P0 działa 8760 godzin w roku, a straty obciążeniowe tylko w godzinach produkcji. Energię na pokrycie nocnych strat farma pobiera z sieci.

E0 = P0 × 8760 h

Dla 2000 kVA olejowego Tier 2 (P0 ≤ 1305 W) to 11 432 kWh rocznie; jednostka 2500 kVA (P0 ≤ 1575 W) traci 13 797 kWh, czyli o 2365 kWh więcej co roku. Przy sieci 30 kV (Um 36 kV) limit P0 dla 2000 kVA wynosi 1305 W × 1,15 = 1501 W, a Pk 15 000 W × 1,1 = 16 500 W. Przewymiarowanie „na MWp” kosztuje więc przez cały okres eksploatacji farmy — więcej w artykule o stratach jałowych i obciążeniowych transformatora.

Ekoprojekt obowiązuje także tutaj. Rozporządzenie 548/2014 (w brzmieniu 2019/1783) w art. 1 ust. 2 lit. b zwalnia transformatory zasilające prądem stałym odbiorniki elektroniczne lub prostownikowe, ale wprost zastrzega, że zwolnienie nie obejmuje transformatorów dostarczających prąd przemienny ze źródeł DC, takich jak transformatory dla turbin wiatrowych i fotowoltaiki. Zwolnione są natomiast m.in. transformatory na platformach i turbinach offshore (lit. d). W rozumieniu rozporządzenia jednostka powyżej 3150 kVA jest już transformatorem dużej mocy.

Olejowy czy suchy? Misa olejowa transformatora i decyzja środowiskowa

W stacjach kontenerowych i na platformach (skid) farm PV dominuje transformator olejowy hermetyczny: pracuje w zamkniętej kadzi, także na zewnątrz, i ma niższe dopuszczalne straty niż suchy. Dla 2000 kVA Tier 2 dopuszcza P0 = 1305 W dla olejowego i 2340 W dla suchego — różnica (2340 − 1305) × 8760 h = 9067 kWh rocznie. Transformator suchy wybiera się, gdy olej jest niepożądany — w budynku, przy zagrożeniu pożarowym, na terenach ochrony wód — ale wymaga obudowy, wentylacji oraz odpowiednich klas środowiskowej, klimatycznej i palności (np. E2 / C2 / F1). Pełne porównanie zawiera artykuł transformator suchy czy olejowy.

Przy oleju potrzebna jest misa olejowa. Standard techniczny TAURON Dystrybucja nr 17/2016 dla stacji prefabrykowanych SN/nN (pkt 7.9.1) wymaga, by każde stanowisko transformatora miało dedykowaną misę lub wyprofilowaną podłogę „zdolną pomieścić pełną ilość oleju”, wykonaną z betonu olejoodpornego. Standard dotyczy stacji OSD do 2 × 630 kVA, ale jest dobrym punktem odniesienia także dla stacji inwestora. Ten sam wymóg pojawia się w decyzjach środowiskowych farm PV: decyzja Burmistrza Mszczonowa G.6220.2.2025.MD z 22 maja 2025 r. dla instalacji fotowoltaicznej do 4 MW (podniesienie napięcia do 15 kV) przewiduje, że przy transformatorze olejowym stacja otrzyma szczelną tacę na 100 % oleju i wodę z akcji gaśniczej (120 % pojemności transformatora). W tej samej decyzji dopuszczono transformatory olejowe lub suche żywiczne — wybór można więc zostawić na etap projektu, ale misę trzeba przewidzieć w gabarytach stacji.

Olej estrowy (naturalny wg IEC 62770 lub syntetyczny wg IEC 61099) jest biodegradowalny i ma wyższą temperaturę zapłonu niż mineralny, co ułatwia uzgodnienia środowiskowe.

Stacja transformatorowa dla fotowoltaiki (kontener / skid) — co jest w środku

Stacja transformatorowa dla fotowoltaiki to zwykle kompletna jednostka: po stronie nn rozdzielnica z wyłącznikiem głównym i odpływami do falowników, transformator 1000–3150 kVA (lub większy), rozdzielnica SN (RMU lub pola wyłącznikowe) do sieci kolektorowej, transformator potrzeb własnych, UPS, sterownik z telemechaniką oraz misa olejowa. Strukturę ceny, wymagania OSD i harmonogram dostawy takiej stacji opisuje artykuł stacja transformatorowa kontenerowa — cena i wymagania. O tym, czy stacja wymaga pozwolenia na budowę, czy wystarczy zgłoszenie, piszemy w artykule stacja transformatorowa — zgłoszenie czy pozwolenie na budowę.

Przyłączenie farmy fotowoltaicznej do sieci — terminy z umowy o przyłączenie

Terminy liczy się od umowy o przyłączenie. Od 30 kwietnia 2026 r. art. 7 ust. 2a Prawa energetycznego (Dz.U. 2026 poz. 516) przewiduje, że umowa dla instalacji przyłączanej powyżej 1 kV wygasa z mocy prawa, jeśli inwestor nie zawiadomi operatora o ostatecznym pozwoleniu na budowę: w ciągu 24 miesięcy dla modułów PV i falowników w zakresie co najmniej 80 % mocy zainstalowanej oraz 36 miesięcy dla posadowienia transformatorów i rozdzielni. Dla umów zawartych nie wcześniej niż 48 miesięcy przed wejściem ustawy w życie terminy wynoszą odpowiednio 30 i 42 miesiące, liczone od dnia wejścia ustawy w życie (art. 13 ustawy nowelizującej). Dlatego transformator i stację zamawia się z zapasem w harmonogramie, a nie po uzyskaniu wszystkich decyzji.

Magazyn energii przy farmie PV

Magazyn energii dobudowany za tym samym przyłączem (cable pooling) można włączyć na dwa sposoby: po stronie nn istniejącej stacji — wtedy transformator farmy pracuje w obu kierunkach, bo ładowanie z sieci odwraca przepływ mocy — albo przez własną stację z PCS. Zasady wspólnego przyłącza i limity mocy opisuje artykuł przyłączenie magazynu energii do sieci, a wymiary i konfigurację kontenera — kontenerowy magazyn energii BESS.

Najczęstsze błędy przy doborze transformatora do farmy PV

• Dobór na MWp. Farma 2,16 MWp z falownikami 1,8 MW AC dostaje 2500 kVA zamiast 2000 kVA. Skutek: +2365 kWh strat jałowych rocznie (1575 W zamiast 1305 W wg Tier 2) bez żadnej korzyści — o mocy decyduje P AC i cos φ z WOS NC RfG.
• Pominięcie mocy biernej. Kto przyjmuje S = P i zakłada przeciążalność, dobiera 1600 kVA do 1,8 MW AC. Przy cos φ = 0,95 jednostka ta przenosi √(1800² + 687,6²) = 1927 kVA, czyli 120 % swojej mocy. Wymaganie WOS dotyczy punktu przyłączenia, więc trzeba doliczyć ok. uk × Sn mocy biernej samego transformatora.
• Niewłaściwe napięcie nn. Transformator 15,75/0,42 kV zamówiony do falowników 800 V jest bezużyteczny — napięcie nn musi wynikać z karty falownika (400, 600 lub 800 V), a przekładnia z zakresu napięć sieci.
• Brak misy olejowej w gabarytach. Standard TAURON 17/2016 (pkt 7.9.1) i decyzje środowiskowe wymagają pojemności na 100 % oleju — w decyzji z Mszczonowa 120 % z wodą gaśniczą. Dodanie misy po odbiorze fundamentu oznacza przeróbkę.
• Rozdzielnica 15/20 kV z SF6. Od 1 stycznia 2026 r. nowej aparatury SN do 24 kV z fluorowanymi gazami cieplarnianymi nie można w UE wprowadzić do użytkowania.

Co wpisać do zapytania ofertowego

• Moc AC falowników, moc przyłączeniową i zakres mocy biernej z warunków przyłączenia (cos φ lub Q/Pmax, w punkcie przyłączenia).
• Napięcie sieci SN (15 / 20 / 30 kV), Um aparatury i prąd zwarciowy.
• Napięcie i liczbę falowników na uzwojenie nn, jedno czy dwa uzwojenia nn, wymaganie co do uziemienia punktu neutralnego.
• Przekładnię, zaczepy, grupę połączeń, uk oraz deklarowane P0 i Pk w W (Tier 2, z korektą dla Um 36 kV).
• Widmo harmonicznych z karty falownika, ewentualny ekran elektrostatyczny.
• Olej mineralny czy estrowy, misa olejowa (pojemność w % oleju), albo transformator suchy z obudową.

Od czego zależy cena i jak długo trwa dostawa jednostki SN/nn, opisuje artykuł transformator SN/nn — cena i czas dostawy.

Rola Entogo

Entogo to kanadyjska firma z własną fabryką w Chinach. Dla farm fotowoltaicznych i magazynów energii oferuje stacje transformatorowe SN/nn typu skid lub kontener o mocy typowo 1000–6300 kVA na stację, ze stroną falownikową 0,6–0,8 kV i stroną SN 15 / 20 / 30 kV (Um do 36 kV), transformatorem projektowanym do pracy z falownikami (opcjonalnie z dwoma uzwojeniami nn), stratami na poziomie Tier 2 i rozdzielnicą SN do 24 kV na rynek UE wyłącznie bez SF6. Dla sieci kolektorowych 30 kV dostępna jest stacja 30–36 kV do 10 000 kVA, a dla większych węzłów transformator mocy olejowy do 36 kV; osobno można zamówić transformator rozdzielczy olejowy hermetyczny. Integratorzy i producenci stacji mogą zamówić transformatory pod własną marką w ramach produkcji kontraktowej (OEM). Pełny zakres dla przyłączenia OZE opisuje strona przyłączenie farm PV i magazynów energii.

Dla katalogowych urządzeń IEC/CE czas realizacji wynosi średnio ok. 12 tygodni, a dla wykonań niekatalogowych termin potwierdzamy w ofercie. Gwarancja wynosi co najmniej 36 miesięcy, a jej okres określa umowa; certyfikaty wymagane przez inwestora lub OSD są dostępne na życzenie. Uzgodnienie stacji z operatorem i zakres mocy biernej pozostają po stronie inwestora i projektanta — dlatego najlepiej przysłać nam warunki przyłączenia razem z kartą falowników. Wyślij zapytanie ofertowe — odpowiadamy po polsku w ciągu jednego dnia roboczego.