どの変圧器の仕様書を手に取って確認しても、基本絶縁レベル、略してBILに関する情報を見つけることになるでしょう。例えば、「BIL: 95 kV」や「BIL: 150 kV」といった具合です。これらの定格に関して疑問を持っていたり、似たような変圧器が異なるBIL定格を持つことに困惑していた場合、この文章はまさにあなたのためのものです。基本絶縁レベルは、実際には絶縁協調を記録する最も重要な仕様です。.
簡単に言えば、BILまたは基本絶縁レベルという用語は、雷インパルス波の最大電圧に対して定義された変圧器の絶縁定格を指し、BILが何であるかを明確にします。詳しく説明すると、BILを規定する標準はIEC 60076-3およびIEEE/ANSI C57.12.00で紹介されています。BILはkV（ピーク）で表されます。BILを決定するためには、定格BILレベルで1.2/50 μsの雷インパルス波を注入するフルウェーブを使用した雷インパルステストが実施されます。厳しい雷の影響、低い絶縁マージン、大きなシステム電圧の場合には、より高いBILを採用する必要があります。ただし、BILはインパルス耐圧にのみ適用され、フラッシュオーバーやサージ電圧に対する保護を保証するものではないことを覚えておくべきです。.
BILの意味
基本絶縁レベル（BIL）は、雷インパルスによって定義される最大電圧を指します。雷が送電線に落ちたり、システムを通じてサージが発生したりすると、電気サージが生成され、システムの通常の動作電圧を超える電圧波が発生します。BILは、雷によって生成されたそのサージを絶縁が破壊されることなく処理できるように変圧器が計算した値であり、95キロボルトのようにキロボルトで表すことができます。.
BILは特に重要です。なぜなら、絶縁の故障は重大な問題を引き起こし、非常に高額になる可能性があるからです。内部でフラッシュした変圧器は、その場で修理することができません。BILは設計者と購入者の共通の言語を提供します。「この15 kVの定格の変圧器は、95 kVの雷によって生成される電圧サージに耐えることができます」といった具合です。したがって、BILは絶縁協調のすべてのプロセスを1つのパネルに集約し、デバイスに提供される保護レベルを割り当てます。 変圧器仕様ガイド BILが名札やデータシートの他の定格の中でどの位置にあるかを説明します。.
BILの測定とテストの方法
BILは推定によって得られる単純な値ではありません。実際にはテストレベルを指します。BILの検証は通常、IEEE C57.12.90およびIEC 60076-3に従ってフルウェーブ雷インパルステストを実施することを意味します。
- テストは、1.2/50 µsの波形を持つ雷インパルスを適用することから成ります。インパルスの立ち上がり時間は1.2 µsで、波の減衰には50 µsかかり、雷の影響をモデル化します。.
- 波のピークは定格BIL（例：15 kVの変圧器の場合は95 kV）に一致します。.
- トランスは、フラッシュオーバーや絶縁の故障なしに、定義された最小限の適用回数に耐えることができます。.
- 高電圧トランスは、追加のチョップ波およびスイッチングインパルステストを受けますが、BILは常にフルウェーブ雷インパルス耐圧レベルによって定義されます。.
実際の意味では、BILは、サンプルまたは生産ユニットのいずれかで、ラボテスト中に示さなければならないピーク値を表します。完全な受入試験スイート — インパルステストを含む — は私たちの トランス試験ガイド, に含まれています。ほとんどの絶縁故障は、出荷前に工場試験で見つけるべき欠陥に起因しています。.
標準BILレベル（参考表）
IEEE/ANSI C57.12.00では、油に浸されたトランスのための通常のBIL値が詳細に記載されています。太字で示されたBIL値は、すべての電圧クラスの標準値です：
| 定格系統電圧（kV） | 標準BIL（kVピーク） | 一般的な低減BIL |
|---|---|---|
| 2（配電） | 30 | — |
| 2.5 | 45 | — |
| 5 | 60 | — |
| 8.7 | 75 | — |
| 15（配電） | 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 |
乾式トランス（IEEE C57.12.01）の場合、同じ電圧レベルに対してBIL値は低くなります。たとえば、15 kVの乾式トランスのBIL定格は通常95または110 kVです。IECシステム（IEC 60076-3）にもBIL定格の表があります：BIL値は最高系統電圧Umに従って計算されます。たとえば、12 kVシステムのBIL値は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です。プロジェクトを支配する標準に関係なく、仕様プロセスは同じです — そして 配電トランスの基本 記事は、電圧クラスとBILがユーティリティおよび産業用のためにどのように一緒に選択されるかを示しています。.
より高いBILを指定するタイミング
標準BILは、レベルを上げる理由が4つある場合、頂点ではなく基準値として見ることができます：
- 雷のリスクが高いサイト。山岳地帯、年間の雷雨の数が多い場所（雷雨活動）、長い露出線は、より高いBILを使用する理由となる可能性があります。.
- 保護の余裕が不十分。高いサージ環境条件の中でアレスタを配置する可能性に制限がある場合、この高い保護レベルがその距離とインピーダンスを補うことができます。.
- 重要または交換が難しいユニット。.
- 保護レベルの低下。低減BILサイズを指定することでコストを削減できますが、これはアレスタの慎重な調整を必要とします。.
高いBILは、設計段階で予想される絶縁およびクリアランスの問題をカバーするためにかなりの金額の投資を必要とします。したがって、適切なエンジニアリングは常に調整研究を意味します。その研究の接地およびアレスタ側は私たちの トランス接地の基本 記事でカバーされています。接地システムは、サージエネルギーが実際にどのように散逸されるかを決定します。.
BILがカバーしないこと
BILに関して確かなことは1つあります。それは「インパルス耐圧」の側面です。しかし、一般化するバイヤーは驚くことになります。BILは以下を提供しません：
- 汚染によるフラッシュオーバーの問題。汚染されたブッシングまたは絶縁体は、雷撃が到達する前に通常の作業電圧下でフラッシュオーバーを起こす可能性があります。これは、クリープ距離と汚染クラスの問題であり、BILの問題ではありません。.
- 電力周波数の過電圧。過電圧が持続する理由は、調整器の故障またはフェロレゾナンスによるものであり、絶縁体に熱的および電気的ストレスを与えます。電力変圧器の運転時間は、マイクロ秒インパルステストでは考慮されません。.
- 内部の弱点。BILテストは弱点を見つけることができますが、湿気の侵入、コイルの動き、絶縁体の老化プロセスは、長期間にわたってそれに悪影響を及ぼします。そのため、工場のインパルステストに加えて、油のテストやDGAなどの継続的なチェックが行われます。.
- 機械的観点からの寿命。変圧器がインパルステストに合格しても、短絡、過負荷、または絶縁体の老化によって損傷を受ける可能性があります。.
BILは、インピーダンスレベル、避雷器の定格、クリープ距離、接地タイプ、テストプログラムを含む一貫したセットの要素の一つであることを忘れないことが重要です。BILは不死の指標ではありません。.
BILと絶縁調整
絶縁調整の概念は、変圧器が受けるサージの影響に耐えることを確実にすることとして定義できます。従来のアプローチ（IEC 60071-2）によれば、機器の絶縁レベル（BIL）は、保護装置（避雷器）のレベルを少なくとも20%上回る必要があります。たとえば、145 kVの設置と、定格電流10 kAのZnO避雷器における残留電圧が400 kVの場合、ブッシング（および機器）のBILは少なくとも480 kVである必要があり、標準の550 kVレベルを適用する必要があります。絶縁レベルが要件を満たさない場合は、BILの値を増加させるか、避雷器を機器に近づける必要があります。.
ブッシングも同じ絶縁調整に含まれます。ブッシングのBILは、接続される巻線のBILと等しいかそれ以上でなければならず、そうでない場合は全体のチェーンの最も弱い要素になります。したがって、これらのデバイス（変圧器、ブッシング、避雷器）のすべてのシートにはBILが含まれる必要があり、プロセスに参加するすべての機器のBILの値は等しくなければなりません。変圧器とそのアクセサリーを購入する際に、1つの文書で調整されたインパルスレベルを要求することは、調整された設置と将来の故障の違いです。 配電トランスフォーマー製品範囲 各電圧クラスで利用可能な標準BILオプションをリストします。.
よくある質問
変圧器の基本絶縁レベル（BIL）とは何ですか？
BILは、トランスの絶縁がフラッシュオーバーなしに耐えることが義務付けられている標準インパルス雷の最高電圧1.2/50 µsを指します。これはkVピークで示され、例えば、15 kVの配電トランスの場合、BILは95 kVであり、69 kVのトランスの場合は350 kVでなければなりません。その定義/試験は、IEEE/ANSI C57.12.00/C57.12.90（またはIEC 60076-3）に従って記載されています。.
基本絶縁レベル（BIL）の定義は何ですか？
基本絶縁レベルは、インパルス電圧に対する許容値であり、絶縁システムが耐えなければならない最高電圧（BILレベル）を指します。これは、機器の工場試験に関連するか、電圧クラスの絶縁レベルのリストにおける特定の値です。.
BILとSILとは何ですか？
BILはインパルス絶縁レベル（雷レベル）を表し、そのピークのkVレベルを示します。トランスの文脈では、SILはスイッチングレベルを指し、通常、高電圧（345 kV以上）で発生する長い波前を持つ遅いスイッチングサージに適用されます。両方の用語は、異なる状況に対処するために絶縁調整を考慮するために使用されるため、類似しています：BILは高電圧スパイク用、SILは遅いスイッチング用です。.
最小メガー値とは何ですか？
厳密な最小値はありませんが、実際には変圧器の定格電圧1 kVあたり約1 MΩの絶縁抵抗が必要です（また、2500Vの試験電圧を下回る配電変圧器の場合は約100 MΩ）。測定時の最も重要な要素は、値そのものよりも値の傾向です。.
参考文献
- IEEE C57.12.00 試験表 — 配電および電力変圧器の絶縁レベル
- Eaton — サブステーション変圧器仕様（電圧およびBIL表）
- Ziyao Power — ブッシング選定およびBIL調整ガイド
- IEEE C57 — 計器変圧器BILおよび絶縁試験表
- IEC 60076-3 — 電力変圧器：絶縁レベル、絶縁試験
結論
基本絶縁レベルは、変圧器の雷およびサージ構造を含み、特定の最大電圧値を提供します：15 kVクラス構造の場合は95 kV、69 kVクラスの場合は350 kV、500 kVクラス構造の場合は1,675 kVです；これらの値は、絶縁構造の強さを示しています。この概念の本質は調整にあり、BILを電圧クラスに合わせ、厚い保護マージンと雷の影響が必要な場合は変圧器のBILを評価し、保護マージンを20%以上に保つ必要があります。ただし、BILの助けを借りて解決できるのはインパルス問題のみであることに注意が必要です。.