إذا قمت بالتقاط ورقة مواصفات أي محول ومررت بها، فمن المؤكد أنك ستجد معلومات تتعلق بما يُشار إليه بمستوى العزل الأساسي، أو BIL اختصارًا - على سبيل المثال “BIL: 95 kV” أو “BIL: 150 kV.” إذا كان لديك أي استفسار بشأن هذه التقييمات أو كنت مرتبكًا من حقيقة أن محولين متشابهين يمكن أن يكون لهما تقييمات BIL مختلفة، فإن هذه المقالة مخصصة لك تمامًا. مستوى العزل الأساسي هو في الواقع المواصفة الأكثر أهمية التي تسجل تنسيق العزل.
باختصار، يُشير مصطلح BIL أو مستوى العزل الأساسي إلى تصنيف العزل لمحول يتم تعريفه مقابل أقصى جهد لموجة الصدمة الناتجة عن البرق ويُوضح ما هو BIL. للتفصيل، يتم تقديم المعيار الذي ينظم BIL في IEC 60076-3 و IEEE/ANSI C57.12.00. يتم التعبير عن BIL بالكيلو فولت (ذروة). لتحديد BIL، يتم إجراء اختبار صدمة البرق باستخدام موجة كاملة مما يعني أنه يتم حقن موجة صدمة البرق 1.2/50 ميكروثانية عند مستوى BIL المحدد. يجب اعتماد BIL أعلى في حالة التعرض الشديد للبرق، وهامش العزل المنخفض، والجهد العالي للنظام؛ على الرغم من أنه يجب تذكر أن BIL ينطبق فقط على جهد التحمل الناتج عن الصدمات ولا يضمن الحماية ضد التفريغ الكهربائي أو جهد الزيادة.
ماذا يعني BIL
يُشير مستوى العزل الأساسي (BIL) إلى أقصى جهد يتم تعريفه بواسطة صدمة البرق. عندما تضرب الصواعق خطوط النقل أو تمر الزيادة عبر النظام، يتم توليد زيادة كهربائية، مما يعطي موجة جهد أعلى من جهد التشغيل العادي في أي نظام. BIL هو القيمة المحسوبة من قبل المحولات للتعامل مع تلك الزيادة الناتجة عن البرق دون تدمير العزل ويمكن التعبير عنها بالكيلو فولت، مثل 95 كيلو فولت.
BIL مهم بشكل خاص لأن فشل العزل يمكن أن يسبب مشاكل كبيرة وقد يكون مكلفًا للغاية؛ أي محول يتعرض للتفريغ الداخلي لا يمكن إصلاحه في مكانه. يوفر BIL لغة مشتركة لكل من المصممين والمشترين - “هذا المحول المصنف عند 15 kV يمكنه التعامل مع زيادة الجهد الناتجة عن ضربة 95 kV” - وبالتالي، فإنه يجمع بشكل أساسي جميع عمليات تنسيق العزل في لوحة واحدة، مما يحدد مستوى الحماية المقدم للجهاز. دليل مواصفات المحول يوضح مكان وجود BIL بين التقييمات الأخرى على لوحة الاسم وورقة البيانات.
كيف يتم قياس BIL واختباره
BIL ليس قيمة بسيطة يتم الحصول عليها عن طريق التقدير. إنه في الواقع يشير إلى مستوى اختبار. عادةً ما يعني التحقق من BIL إجراء اختبار صدمة البرق بموجة كاملة، وفقًا لـ IEEE C57.12.90 و IEC 60076-3:
- يتكون الاختبار من تطبيق صدمة برق بشكل موجة 1.2/50 ميكروثانية - زمن ارتفاع الصدمة هو 1.2 ميكروثانية مع تلاشي الموجة خلال 50 ميكروثانية، وبالتالي نمذجة تأثير ضربة البرق.
- تتطابق ذروة الموجة مع BIL المصنف (على سبيل المثال، 95 kV لمحول 15 kV).
- يمكن للمحول تحمل عدد محدد من التطبيقات دون حدوث تفريغ أو فشل في العزل.
- تمر المحولات عالية الجهد باختبارات إضافية للنبضات المقطوعة والنبضات الناتجة عن التبديل، ومع ذلك، يتم دائمًا تعريف BIL بمستوى تحمل النبض الكامل.
من الناحية العملية، تشير BIL إلى القيمة القصوى التي يجب إثباتها خلال الاختبارات المخبرية إما على عينة أو على وحدات الإنتاج. يتم تغطية مجموعة اختبارات القبول الكاملة - بما في ذلك اختبار النبض - في اختبار المحولات لدينا, ، لأن معظم حالات فشل العزل تعود إلى عيوب يتم اكتشافها من خلال اختبارات المصنع قبل الشحن.
مستويات BIL القياسية (جداول مرجعية)
في IEEE/ANSI C57.12.00، يتم تفصيل قيم BIL العادية للمحولات المغمورة في الزيت. القيم المحددة بالخط العريض هي القيم القياسية لكل فئة جهد:
| جهد النظام الاسمي (kV) | BIL القياسي (kV ذروة) | BIL المخفض الشائع |
|---|---|---|
| 2 (توزيع) | 30 | — |
| 2.5 | 45 | — |
| 5 | 60 | — |
| 8.7 | 75 | — |
| 15 (توزيع) | 95 | — |
| 25 | 150 | 125 |
| 34.5 | 200 | 150 |
| 46 | 250 | 200 |
| 69 | 350 | 250 |
| 115 | 550 | 450 / 350 |
| 138 | 650 | 550 / 450 |
| 161 | 750 | 650 / 550 |
| 230 | 900 | 825 / 750 |
| 345 | 1,175 | 1,050 / 900 |
| 500 | 1,675 | 1,550 / 1,425 |
| 765 | 2,050 | 1,925 / 1,800 |
بالنسبة للمحولات من النوع الجاف (IEEE C57.12.01)، تكون قيم BIL أقل لنفس مستويات الجهد؛ على سبيل المثال، تصنيف BIL لمحول من النوع الجاف بجهد 15 kV عادة ما يكون 95 أو 110 kV. تحتوي أنظمة IEC (IEC 60076-3) أيضًا على جدول لتصنيفات BIL: القيمة المحسوبة لـ BIL وفقًا لأعلى جهد نظام Um. على سبيل المثال، يحتوي نظام بجهد 12 kV على قيمة BIL تبلغ 75 kV، 24 kV → 125 kV، 36 kV → 170 kV، 72.5 kV → 325 kV، 123 kV → 550 kV، 145 kV → 650 kV، 245 kV → 1,050 kV. أيًا كانت المعايير التي تحكم مشروعك، فإن عملية المواصفات هي نفسها - و أساسيات محولات التوزيع توضح المقالة كيف يتم اختيار فئة الجهد وBIL معًا للاستخدامات العامة والصناعية.
متى يجب تحديد BIL أعلى
يمكن اعتبار BIL القياسي كخط أساس بدلاً من قمة عندما تكون هناك أربعة أسباب لزيادة المستوى:
- المواقع ذات المخاطر المرتفعة من البرق. يمكن أن تكون المناطق الجبلية، والأماكن التي تتميز بنشاط كيروني مرتفع (عدد العواصف الرعدية التي تحدث في السنة)، والخطوط المعرضة لفترات طويلة هي أسباب لاستخدام BIL أعلى.
- هوامش حماية غير كافية. عندما تكون هناك قيود في إمكانية وضع الحماة في وسط ظروف بيئية ذات ارتفاع في النبض، قد يعوض هذا المستوى الأعلى من الحماية عن تلك المسافة والمقاومة.
- الوحدات التي تعتبر حرجة أو يصعب استبدالها.
- مستوى حماية مخفض. من خلال تحديد حجم BIL المخفض، يمكن للمرء توفير المال، ومع ذلك، يتطلب ذلك تنسيقًا دقيقًا للحماة.
ستتطلب مستويات BIL العالية استثمار مبلغ كبير من المال لتغطية قضايا العزل والمسافات المتوقعة أن تكون موجودة في مرحلة التصميم. وبالتالي، فإن الهندسة المناسبة تعني دائمًا دراسات التنسيق. يتم تغطية جانب التأريض والحماة من تلك الدراسة في أساسيات تأريض المحولات المقالة، حيث يحدد نظام التأريض كيفية تفريغ طاقة النبض فعليًا.
ما لا تغطيه BIL
هناك شيء واحد مؤكد بشأن BIL؛ وهو جانب “تحمل النبض”. ومع ذلك، فإن المشترين الذين يعممون ذلك سيواجهون مفاجآت. لا توفر BIL:
- مشكلة الفلاش أوفر بسبب التلوث. قد يحدث فلاش أوفر في عازل أو عازل ملوث تحت جهد العمل العادي قبل وصول أي ضربة برق؛ وهذا يعني أنه مشكلة مسافة الزحف وفئة التلوث، وليس مشكلة BIL.
- زيادة الجهد الترددي. السبب وراء استمرار زيادة الجهد، الذي قد يكون بسبب عطل في المنظم أو الفيرورزونانس، سيضع العزل تحت ضغط حراري وكهربائي؛ فترة تشغيل المحول الكهربائي لا تؤخذ في الاعتبار في اختبار النبضات الدقيقة.
- الضعف الداخلي. يمكن لاختبار BIL اكتشاف الضعف؛ ومع ذلك، فإن دخول الرطوبة، حركة الملفات وعملية شيخوخة العزل ستؤثر سلبًا عليه بعد فترة طويلة من الزمن. لهذا السبب، يتم إجراء فحوصات مستمرة، مثل اختبارات الزيت وDGA بجانب اختبار النبضات في المصنع.
- العمر الافتراضي من الناحية الميكانيكية. حتى عندما ينجح المحول في اختبار النبضات، يمكن أن يتعرض للتلف بسبب دائرة قصيرة، أو تحميل زائد، أو شيخوخة العزل.
من المهم أن نتذكر أن BIL يجب أن يكون أحد عناصر مجموعة متماسكة تشمل مستوى المقاومة، تصنيف القواطع، مسافة الزحف، نوع التأريض، وبرنامج الاختبار وليس مؤشرًا على الخلود.
BIL وتنسيق العزل
يمكن تعريف مفهوم تنسيق العزل على أنه التأكد من أن المحول يتحمل تأثير النبضة التي يتلقاها. وفقًا للنهج التقليدي (IEC 60071-2)، يجب أن يتجاوز مستوى العزل للمعدات (BIL) مستوى جهاز الحماية (القاطع) بمقدار لا يقل عن 20%. على سبيل المثال، في حالة تركيب 145 كيلوفولت وجهد متبقي قدره 400 كيلوفولت عبر قواطع ZnO مع تيار مصنف قدره 10 كيلوأمبير، من الضروري أن يكون BIL للعازل (والمعدات) لا يقل عن 480 كيلوفولت، لذا يجب تطبيق مستوى قياسي قدره 550 كيلوفولت. إذا لم يتوافق مستوى العزل مع المتطلبات، سيكون من الضروري إما زيادة قيمة BIL أو تقريب القاطع من المعدات.
يتم تضمين العوازل أيضًا في نفس تنسيق العزل. يجب أن يكون BIL للعازل مساويًا أو أكبر من BIL للملف الذي يتصل به، وإلا فإنه يصبح العنصر الأضعف في السلسلة بأكملها. ومن ثم، يُطلب أن تتضمن جميع الأوراق الخاصة بهذه الأجهزة (المحول، العازل، القاطع) BIL، حيث يجب أن تكون قيم BIL متساوية لجميع المعدات المشاركة في العملية. عند شراء محول وإكسسواراته، فإن طلب مستويات النبض المنسقة في وثيقة واحدة هو الفرق بين تركيب منسق وفشل مستقبلي — و مجموعة منتجات محولات التوزيع لدينا يسرد خيارات BIL القياسية المتاحة مع كل فئة جهد.
الأسئلة الشائعة
ما هو مستوى العزل الأساسي (BIL) للمحول؟
يشير BIL إلى أعلى جهد من صاعقة النبض القياسية 1.2/50 ميكروثانية، التي يجب أن تقاومها عوازل المحولات دون حدوث تفريغ كهربائي. يتم ذكره بوحدات الكيلو فولت الذروة، على سبيل المثال، بالنسبة لمحطة توزيع بجهد 15 كيلو فولت، يكون BIL هو 95 كيلو فولت، بينما لمحطة بجهد 69 كيلو فولت يجب أن يكون 350 كيلو فولت. يتم تحديد تعريفه/اختباره وفقًا لمعايير IEEE/ANSI C57.12.00/C57.12.90 (أو IEC 60076-3).
ما هو تعريف مستوى العزل الأساسي (BIL)؟
مستوى العزل الأساسي هو القدرة على التحمل عند جهد النبض، كأعلى جهد يجب أن يتحمله نظام العزل (مستوى BIL). إما أن يشير إلى اختبارات المصنع للمعدات أو إلى قيمة معينة في قائمة مستويات العزل لفئة الجهد.
ما هو BIL وSIL؟
BIL هو اختصار لمستوى العزل عند النبض (مستوى الصاعقة) ويعني مستواه بوحدات الكيلو فولت من ذروته. في سياق المحولات، SPL هو اختصار لمستوى التبديل لأنه ينطبق على الارتفاعات البطيئة في التبديل مع واجهة موجية أطول تحدث عادة عند الكهرباء ذات الجهد العالي، من 345 كيلو فولت وما فوق. كلا المصطلحين متشابهان حيث يتم استخدامهما للنظر في تنسيق العزل حيث يتعاملان مع حالات مختلفة: BIL للارتفاعات العالية في الجهد، وSIL للتبديل البطيء.
ما هي القيمة الدنيا لمقياس ميجر؟
بينما لا يوجد حد أدنى صارم، فإن حوالي 1 مΩ من مقاومة العزل مطلوبة لكل كيلو فولت من الجهد الاسمي للمحولات في الممارسة (أو حوالي 100 مΩ لمحولات التوزيع التي تخضع لجهد اختبار أقل من 2500 فولت). العامل الأكثر أهمية أثناء القياس هو الاتجاه في القيم بدلاً من القيمة نفسها.
المراجع
- جداول اختبار IEEE C57.12.00 — مستويات عزل محولات التوزيع والطاقة
- Eaton — مواصفات محول المحطة (جداول الجهد و BIL)
- Ziyao Power — دليل اختيار البوشينغ وتنسيق BIL
- IEEE C57 — جداول اختبار BIL ومحولات القياس
- IEC 60076-3 — محولات الطاقة: مستويات العزل، اختبارات العزل
الخاتمة
تشمل مستوى العزل الأساسي بناء البرق والاندفاع لمحول، مما يوفر قيمة جهد قصوى محددة: لبناء فئة 15 كيلو فولت – 95 كيلو فولت، لفئة 69 كيلو فولت – 350 كيلو فولت، وللبناء فئة 500 كيلو فولت – 1,675 كيلو فولت؛ تشير هذه القيم إلى مدى قوة بناء العزل. جوهر هذه الفكرة هو التنسيق، مما يعني أننا بحاجة إلى ملاءمة BIL مع فئة الجهد، وتقييم BIL للمحول إذا كانت هناك حاجة لهوامش حماية سميكة وتأثير البرق، والحفاظ على هامش الحماية فوق 20%. ومع ذلك، يجب ملاحظة أن المشكلة الوحيدة التي يمكن حلها بمساعدة BIL هي مشكلة النبض.