Se prendi e sfogli qualsiasi scheda di specifiche di un trasformatore, è probabile che tu trovi informazioni riguardanti ciò che viene definito Livello di Isolamento di Base, o BIL in breve — ad esempio “BIL: 95 kV” o “BIL: 150 kV.” Se hai avuto domande riguardo a queste valutazioni o sei stato confuso dal fatto che due trasformatori simili possano avere due diverse valutazioni BIL, questo articolo è proprio per te. Il livello di isolamento di base è in realtà la specifica più significativa che registra il coordinamento dell'isolamento.
In breve, il termine BIL o Livello di Isolamento di Base si riferisce alla valutazione di isolamento di un trasformatore definita rispetto alla massima tensione dell'onda d'impulso di fulmine e chiarisce cosa sia il BIL. Per elaborare dettagliatamente, lo standard che regola il BIL è introdotto nella IEC 60076-3 e IEEE/ANSI C57.12.00. Il BIL è espresso in kV (picco). Per determinare il BIL viene eseguito un test di impulso di fulmine utilizzando un'onda completa, implicando che un'onda d'impulso di fulmine di 1.2/50 μs venga iniettata al livello BIL nominale. Un BIL più elevato dovrebbe essere adottato in caso di grave esposizione ai fulmini, margine di isolamento ridotto, alta tensione di sistema; tuttavia, va ricordato che il BIL si applica solo alla tensione di tenuta agli impulsi e non garantisce protezione contro il flashover o la tensione di sovratensione.
Cosa Significa BIL
Il livello di isolamento di base (BIL) si riferisce alla massima tensione definita dall'impulso di fulmine. Quando i fulmini colpiscono le linee di trasmissione o un sovraccarico attraversa il sistema, si genera un sovraccarico elettrico, dando un'onda di tensione superiore alla tensione operativa normale in qualsiasi sistema. Il BIL è il valore calcolato dai trasformatori per gestire quel sovraccarico generato dal fulmine senza che l'isolamento venga distrutto e può essere espresso in kilovolt, come 95 kilovolt.
Il BIL è particolarmente importante perché i guasti di isolamento possono causare problemi significativi e possono essere molto costosi; qualsiasi trasformatore che lampeggia internamente non può essere riparato sul posto. Il BIL fornisce un linguaggio comune sia per i progettisti che per gli acquirenti — “questo trasformatore con una valutazione di 15 kV può gestire il sovraccarico di tensione generato da un colpo di 95 kV” — e quindi, essenzialmente riunisce tutti i processi di coordinamento dell'isolamento in un unico pannello, assegnando il livello di protezione offerto al dispositivo. guida alle specifiche del trasformatore spiega dove si colloca il BIL tra le altre valutazioni su una targhetta e una scheda dati.
Come Viene Misurato e Testato il BIL
Il BIL non è un valore semplice ottenuto per stima. Si riferisce effettivamente a un livello di test. La verifica del BIL di solito significa condurre un test di impulso di fulmine a onda completa, secondo IEEE C57.12.90 e IEC 60076-3:
- Il test consiste nell'applicare un impulso di fulmine con una forma d'onda di 1.2/50 µs – il tempo di salita dell'impulso è di 1.2 µs con il decadimento dell'onda che richiede 50 µs, modellando così l'effetto di un colpo di fulmine.
- Il picco dell'onda corrisponde al BIL nominale (ad esempio, 95 kV per un trasformatore da 15 kV).
- Il trasformatore può resistere a un numero minimo definito di applicazioni senza flashover o guasto dell'isolamento.
- I trasformatori ad alta tensione subiscono ulteriori test di impulso a onda tagliata e di commutazione, tuttavia, il BIL è sempre definito dal livello di resistenza all'impulso a onda intera.
In termini pratici, il BIL rappresenta il valore di picco che deve essere dimostrato durante i test di laboratorio sia su un campione che su unità di produzione. L'intera suite di test di accettazione — incluso il test di impulso — è coperta nel nostro guida ai test dei trasformatori, poiché la maggior parte dei guasti dell'isolamento deriva da difetti che i test in fabbrica esistono per trovare prima della spedizione.
Livelli standard di BIL (Tabelle di riferimento)
In IEEE/ANSI C57.12.00, i valori normali di BIL sono dettagliati per i trasformatori immersi in olio. I valori di BIL contrassegnati in grassetto sono quelli standard per ogni classe di tensione:
| Tensione nominale del sistema (kV) | BIL standard (kV picco) | BIL ridotto comune |
|---|---|---|
| 2 (distribuzione) | 30 | — |
| 2.5 | 45 | — |
| 5 | 60 | — |
| 8.7 | 75 | — |
| 15 (distribuzione) | 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 |
Per i trasformatori a secco (IEEE C57.12.01), i valori di BIL sono inferiori per gli stessi livelli di tensione; ad esempio, il valore di BIL di un trasformatore a secco da 15 kV è solitamente 95 o 110 kV. I sistemi IEC (IEC 60076-3) hanno anche una tabella di valori di BIL: il valore di BIL calcolato in base alla massima tensione di sistema Um. Ad esempio, un sistema da 12 kV ha un valore di BIL di 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. Qualunque sia lo standard che governa il tuo progetto, il processo di specifica è lo stesso — e l' nozioni di base sui trasformatori di distribuzione articolo mostra come la classe di tensione e il BIL siano selezionati insieme per uso pubblico e industriale.
Quando specificare un BIL più elevato
Il BIL standard può essere visto come una base piuttosto che un apice quando ci sono quattro motivi per aumentare il livello:
- Siti con un rischio elevato di fulmini. Aree montuose, luoghi caratterizzati da alta attività keraunica (il numero di temporali che si verificano in un anno), linee lunghe esposte possono essere le ragioni per utilizzare un BIL più elevato.
- Margini di protezione insufficienti. Quando ci sono limitazioni nella possibilità di posizionare arrestatori in mezzo a condizioni ambientali di alta sovratensione, questo livello più elevato di protezione può compensare quella distanza e impedenza.
- Unità che sono critiche o difficili da sostituire.
- Livello di protezione ridotto. Specificando la dimensione del BIL ridotto, si possono risparmiare soldi, tuttavia, questo richiede una coordinazione attenta degli arrestatori.
Livelli elevati di BIL richiederanno un investimento considerevole per coprire questioni di isolamento e distanze di sicurezza previste nella fase di progettazione. Pertanto, una corretta ingegneria implica sempre studi di coordinazione. Il lato messa a terra e arrestatore di questo studio è coperto nel nostro basi della messa a terra dei trasformatori articolo, poiché il sistema di messa a terra determina come l'energia di sovratensione viene effettivamente dissipata.
Cosa non copre il BIL
C'è una cosa certa riguardo al BIL; cioè l'aspetto della “resistenza all'impulso”. Tuttavia, gli acquirenti che lo generalizzano si trovano di fronte a sorprese. Il BIL non fornisce:
- Il problema del flashover a causa della contaminazione. Un innesto o un isolatore contaminato può flashare sotto la tensione di lavoro normale prima dell'arrivo di qualsiasi fulmine; questo significa che è un problema di distanza di creep e classe di inquinamento, e non un problema di BIL.
- Sovratensioni a frequenza di rete. La ragione per cui la sovratensione persiste, che è dovuta al malfunzionamento del regolatore o alla ferroresonanza, metterà l'isolamento sotto stress termico ed elettrico; il periodo di funzionamento di un trasformatore di potenza non è contabilizzato nei test di impulso in microsecondi.
- Debolezze interne. I test BIL possono rilevare debolezze; tuttavia, l'ingresso di umidità, il movimento delle bobine e il processo di invecchiamento dell'isolamento influenzeranno negativamente dopo un lungo periodo di tempo. Ecco perché vengono effettuati controlli continui, come i test dell'olio e DGA, oltre ai test di impulso in fabbrica.
- La durata della vita dal punto di vista meccanico. Anche quando il trasformatore supera il test di impulso, può subire danni a causa di un cortocircuito, sovraccarico o invecchiamento dell'isolamento.
È importante ricordare che il BIL dovrebbe essere uno degli elementi di un insieme coerente che include il livello di impedenza, la classificazione dell'arresto, la distanza di creep, il tipo di messa a terra e un programma di test e non l'indicatore di immortalità.
BIL e Coordinazione dell'Isolamento
Il concetto di coordinazione dell'isolamento può essere definito come assicurarsi che il trasformatore resista all'influenza dell'impulso che riceve. Secondo l'approccio convenzionale (IEC 60071-2), il livello di isolamento dell'apparecchiatura (BIL) deve superare il livello del dispositivo di protezione (arresto) di almeno 20%. Ad esempio, nel caso di un'installazione a 145 kV e una tensione residua di 400 kV attraverso arresti ZnO con corrente nominale di 10 kA, è necessario avere un BIL dell'innesto (e dell'apparecchiatura) di almeno 480 kV, quindi deve essere applicato un livello standard di 550 kV. Se il livello di isolamento non soddisfa i requisiti, sarà necessario aumentare il valore di BIL o avvicinare l'arresto all'apparecchiatura.
Gli innesti sono inclusi anche nella stessa coordinazione dell'isolamento. Il BIL dell'innesto deve essere uguale o superiore al BIL dell'avvolgimento a cui è collegato, altrimenti diventa l'elemento più debole dell'intera catena. Pertanto, tutte le schede per questi dispositivi (trasformatore, innesto, arresto) devono includere il BIL, poiché i valori di BIL devono essere uguali per tutte le apparecchiature partecipanti al processo. Quando acquisti un trasformatore e i suoi accessori, richiedere i livelli di impulso coordinati su un documento fa la differenza tra un'installazione coordinata e un futuro guasto — e il la nostra gamma di prodotti per trasformatori di distribuzione elenca le opzioni standard di BIL disponibili con ciascuna classe di tensione.
FAQ
Qual è il livello di isolamento di base (BIL) di un trasformatore?
Il BIL si riferisce alla massima tensione dell'impulso standard di fulmine di 1.2/50 µs, a cui l'isolamento del trasformatore è obbligato a resistere senza scarica. È citato in kV picco, ad esempio, per il trasformatore di distribuzione di 15 kV il BIL è 95 kV, mentre per il trasformatore di 69 kV dovrebbe essere 350 kV. La sua definizione/test è indicata secondo IEEE/ANSI C57.12.00/C57.12.90 (o IEC 60076-3).
Qual è la definizione di Livello di Isolamento di Base (BIL)?
Il Livello di Isolamento di Base è la permittanza a tensione d'impulso, come la massima tensione che il sistema di isolamento deve sopportare (il livello BIL). Si riferisce sia ai test di fabbrica dell'attrezzatura sia a un valore particolare nell'elenco dei livelli di isolamento per la classe di tensione.
Cos'è BIL e SIL?
BIL sta per livello di isolamento d'impulso (livello di fulmine) e implica il suo livello in kV del picco. Nel contesto dei trasformatori, SPL sta per livello di commutazione perché è applicabile per picchi di commutazione lenti con un fronte d'onda più lungo che si verifica solitamente a tensioni elevate, da 345 kV in su. Entrambi i termini sono simili in quanto vengono utilizzati per considerare la coordinazione dell'isolamento poiché trattano situazioni diverse: BIL per picchi di alta tensione e SIL per commutazioni lente.
Qual è il valore minimo del Megger?
Anche se non esiste un minimo rigoroso, circa 1 MΩ di resistenza di isolamento è richiesto per kV di tensione nominale per i trasformatori in pratica (o circa 100 MΩ per i trasformatori di distribuzione che subiscono una tensione di prova inferiore a 2500V). Il fattore più importante durante la misurazione è la tendenza nei valori piuttosto che il valore stesso.
Riferimenti
- Tabelle di prova IEEE C57.12.00 — Livelli di isolamento dei trasformatori di distribuzione e potenza
- Eaton — Specifica del trasformatore di sottostazione (Tabelle di tensione e BIL)
- Ziyao Power — Guida alla selezione dei manicotti e coordinazione del BIL
- IEEE C57 — Tabelle di prova BIL e dielettriche per trasformatori strumentali
- IEC 60076-3 — Trasformatori di potenza: Livelli di isolamento, prove dielettriche
Conclusione
Il livello di isolamento di base include la costruzione di fulmini e sovratensioni di un trasformatore, fornendo un valore massimo di tensione specifico: per la costruzione di classe 15 kV – 95 kV, per la classe 69 kV – 350 kV, e per la costruzione di classe 500 kV – 1,675 kV; questi valori indicano quanto è robusta la costruzione dell'isolamento. L'essenza di questa nozione è nella coordinazione, il che significa che dobbiamo adattare il BIL alla classe di tensione, valutare il BIL del trasformatore se c'è bisogno di margini protettivi spessi e influenza dei fulmini, e mantenere il margine protettivo sopra 20%. Tuttavia, va notato che solo il problema dell'impulso può essere risolto con l'aiuto del BIL.