변압기 사양 시트를 들고 살펴보면, 기본 절연 수준(Basic Insulation Level) 또는 줄여서 BIL이라고 하는 것에 대한 정보를 찾게 될 것입니다 — 예: “BIL: 95 kV” 또는 “BIL: 150 kV.” 이러한 등급에 대한 질문이 있거나 두 개의 유사한 변압기가 서로 다른 BIL 등급을 가질 수 있다는 사실에 혼란스러웠다면, 이 기사는 바로 당신을 위한 것입니다. 기본 절연 수준은 실제로 절연 조정을 기록하는 가장 중요한 사양입니다.
간단히 말해, BIL 또는 기본 절연 수준이라는 용어는 번개 임펄스 파의 최대 전압에 대해 정의된 변압기의 절연 등급을 의미하며 BIL이 무엇인지 명확히 합니다. BIL을 규제하는 표준은 IEC 60076-3 및 IEEE/ANSI C57.12.00에서 소개됩니다. BIL은 kV(피크)로 표현됩니다. BIL을 결정하기 위해서는 정격 BIL 수준에서 1.2/50 μs의 번개 임펄스 파가 주입되는 전파 테스트가 수행됩니다. 심각한 번개 노출, 낮은 절연 여유, 주요 시스템 전압의 경우 더 높은 BIL을 채택해야 하지만, BIL은 임펄스 내전압에만 적용되며 플래시오버 또는 서지 전압에 대한 보호를 보장하지 않는다는 점을 기억해야 합니다.
BIL의 의미
기본 절연 수준(BIL)은 번개 임펄스에 의해 정의된 최대 전압을 의미합니다. 번개가 송전선에 떨어지거나 서지가 시스템을 통과할 때 전기 서지가 발생하여 시스템의 일반 작동 전압을 초과하는 전압 파형을 생성합니다. BIL은 변압기가 절연이 파괴되지 않고 번개에 의해 생성된 서지를 처리할 수 있도록 계산된 값이며, 95킬로볼트와 같은 킬로볼트로 표현될 수 있습니다.
BIL은 절연 실패가 심각한 문제를 일으킬 수 있고 비용이 많이 들 수 있기 때문에 특히 중요합니다. 내부에서 플래시가 발생한 변압기는 그 자리에서 수리할 수 없습니다. BIL은 설계자와 구매자 모두에게 공통 언어를 제공합니다 — “이 변압기는 15 kV로 정격되어 있으며 95 kV의 번개에 의해 생성된 전압 서지를 처리할 수 있습니다” — 따라서 본질적으로 모든 절연 조정 프로세스를 하나의 패널로 통합하여 장치에 제공되는 보호 수준을 할당합니다. 변압기 사양 가이드 BIL이 명판 및 데이터 시트의 다른 등급 사이에서 어디에 위치하는지를 설명합니다.
BIL 측정 및 테스트 방법
BIL은 추정에 의해 얻어진 간단한 값이 아닙니다. 실제로는 테스트 수준을 의미합니다. BIL의 검증은 일반적으로 IEEE C57.12.90 및 IEC 60076-3에 따라 전체 파형 번개 임펄스 테스트를 수행하는 것을 의미합니다:
- 테스트는 1.2/50 µs의 파형으로 번개 임펄스를 적용하는 것으로 구성됩니다 — 임펄스의 상승 시간은 1.2 µs이고 파형의 감소는 50 µs가 걸리며, 따라서 번개 타격의 효과를 모델링합니다.
- 파형의 피크는 정격 BIL(예: 15 kV 변압기의 경우 95 kV)과 일치합니다.
- 변압기는 플래시오버나 절연 실패 없이 정의된 최소한의 적용 횟수를 견딜 수 있습니다.
- 고전압 변압기는 추가적인 절단파 및 스위칭 임펄스 테스트를 거치지만, BIL은 항상 전체 파형 번개 임펄스 내전압 수준으로 정의됩니다.
실질적으로 BIL은 실험실 테스트 중 샘플 또는 생산 단위에서 입증해야 하는 피크 값을 나타냅니다. 전체 수용 테스트 세트 — 임펄스 테스트를 포함하여 — 는 우리의 변압기 테스트 가이드, 에 포함되어 있습니다. 대부분의 절연 실패는 출하 전에 발견하기 위해 공장 테스트가 존재하는 결함으로 거슬러 올라갑니다.
표준 BIL 수준 (참조 표)
IEEE/ANSI C57.12.00에서는 오일에 담긴 변압기에 대한 정상 BIL 값이 자세히 설명되어 있습니다. 굵게 표시된 BIL 값은 모든 전압 클래스에 대한 표준 값입니다:
| 명목 시스템 전압 (kV) | 표준 BIL (kV 피크) | 일반 감소 BIL |
|---|---|---|
| 2 (배전) | 30 | — |
| 2.5 | 45 | — |
| 5 | 60 | — |
| 8.7 | 75 | — |
| 15 (배전) | 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 |
건식 변압기 (IEEE C57.12.01)의 경우, 동일한 전압 수준에 대한 BIL 값이 더 낮습니다. 예를 들어, 15 kV 건식 변압기의 BIL 등급은 일반적으로 95 또는 110 kV입니다. IEC 시스템 (IEC 60076-3)에도 BIL 등급 표가 있으며, BIL 값은 최고 시스템 전압 Um에 따라 계산됩니다. 예를 들어, 12 kV 시스템의 BIL 값은 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 kV입니다. 귀하의 프로젝트를 지배하는 표준이 무엇이든, 사양 프로세스는 동일하며, 배전 변압기 기초 기사는 전압 클래스와 BIL이 유틸리티 및 산업 용도로 함께 선택되는 방법을 보여줍니다.
더 높은 BIL을 지정해야 할 때
표준 BIL은 네 가지 이유로 수준을 높여야 할 때 기준선으로 볼 수 있습니다:
- 번개 위험이 높은 장소. 산악 지역, 연간 발생하는 천둥번개 수가 많은 지역, 긴 노출선 등이 더 높은 BIL을 사용하는 이유가 될 수 있습니다.
- 보호 여유가 부족한 경우. 고서지 환경 조건에서 아레스터를 배치할 수 있는 가능성에 제한이 있을 때, 이 높은 수준의 보호가 그 거리와 임피던스를 보완할 수 있습니다.
- 중요하거나 교체하기 어려운 장치.
- 보호 수준 감소. 감소된 BIL 크기를 지정함으로써 비용을 절감할 수 있지만, 이는 아레스터의 신중한 조정을 요구합니다.
높은 BIL 수준은 설계 단계에서 예상되는 절연 및 간격 문제를 해결하기 위해 상당한 금액의 투자를 요구합니다. 따라서 적절한 엔지니어링은 항상 조정 연구를 포함합니다. 그 연구의 접지 및 아레스터 측면은 우리의 변압기 접지 기초 기사에서 다루어지며, 접지 시스템이 서지 에너지가 실제로 어떻게 소산되는지를 결정합니다.
BIL이 다루지 않는 것
BIL에 관해 확실한 한 가지는 “임펄스 내전압”의 측면입니다. 그러나 이를 일반화하는 구매자는 놀라움을 겪게 됩니다. BIL은 다음을 제공하지 않습니다:
- 오염으로 인한 플래시오버 문제. 오염된 부싱이나 절연체는 번개가 도달하기 전에 정상 작동 전압에서 플래시오버가 발생할 수 있습니다. 이는 크리페이지 거리 및 오염 등급 문제이며, BIL 문제는 아닙니다.
- 전력 주파수 과전압. 과전압이 지속되는 이유는 조정기의 오작동 또는 페로레조넌스 때문이며, 이는 절연체에 열적 및 전기적 스트레스를 가하게 됩니다. 전력 변압기의 작동 시간은 마이크로초 임펄스 테스트에서 고려되지 않습니다.
- 내부 약점. BIL 테스트는 약점을 포착할 수 있지만, 습기의 침투, 코일의 이동 및 절연체의 노화 과정은 오랜 시간 후에 부정적인 영향을 미칠 것입니다. 그래서 공장 임펄스 테스트 외에도 오일 및 DGA 테스트와 같은 지속적인 점검이 필요합니다.
- 기계적 관점에서의 수명. 변압기가 임펄스 테스트를 통과하더라도 단락, 과부하 또는 절연체 노화로 인해 손상될 수 있습니다.
BIL은 임피던스 수준, 서지 보호기 등급, 크리페이지 거리, 접지 유형 및 테스트 프로그램을 포함하는 일관된 세트의 요소 중 하나여야 하며, 불사의 지표가 아니라는 점을 기억하는 것이 중요합니다.
BIL 및 절연 조정
절연 조정의 개념은 변압기가 받는 서지의 영향을 견딜 수 있도록 하는 것으로 정의될 수 있습니다. 기존 접근 방식(IEC 60071-2)에 따르면, 장비의 절연 수준(BIL)은 보호 장치(서지 보호기) 수준보다 최소 20% 이상이어야 합니다. 예를 들어, 145 kV 설치와 정격 전류 10 kA의 ZnO 서지 보호기에서 잔여 전압이 400 kV인 경우, 부싱(및 장비)의 BIL은 최소 480 kV이어야 하므로 표준 550 kV 수준이 적용되어야 합니다. 절연 수준이 요구 사항을 충족하지 않으면 BIL 값을 증가시키거나 서지 보호기를 장비에 더 가깝게 배치해야 합니다.
부싱도 동일한 절연 조정에 포함됩니다. 부싱 BIL은 연결된 권선의 BIL과 같거나 커야 하며, 그렇지 않으면 전체 체인의 가장 약한 요소가 됩니다. 따라서 이러한 장치(변압기, 부싱, 서지 보호기)의 모든 시트에는 BIL이 포함되어야 하며, BIL 값은 프로세스에 참여하는 모든 장비에서 동일해야 합니다. 변압기와 그 액세서리를 구매할 때, 하나의 문서에서 조정된 임펄스 수준을 요청하는 것은 조정된 설치와 미래의 실패 간의 차이입니다. 배전 변압기 제품 범위 각 전압 클래스에 대해 사용할 수 있는 표준 BIL 옵션을 나열합니다.
자주 묻는 질문
변압기의 기본 절연 수준(BIL)은 무엇입니까?
BIL은 변압기 절연이 플래시오버 없이 견뎌야 하는 표준 임펄스 번개 전압 1.2/50 µs의 최고 전압을 의미합니다. 이는 kV 피크로 인용되며, 예를 들어 15 kV 배전 변압기의 BIL은 95 kV이고, 69 kV 변압기의 경우 350 kV여야 합니다. 그 정의/시험은 IEEE/ANSI C57.12.00/C57.12.90 (또는 IEC 60076-3)에 따라 명시됩니다.
기본 절연 수준(BIL)의 정의는 무엇입니까?
기본 절연 수준은 임펄스 전압에서의 허용치로, 절연 시스템이 견뎌야 하는 최고 전압(즉, BIL 수준)을 의미합니다. 이는 장비의 공장 테스트를 나타내거나 전압 클래스의 절연 수준 목록에서 특정 값을 나타냅니다.
BIL과 SIL은 무엇입니까?
BIL은 임펄스 절연 수준(번개 수준)을 의미하며, 피크의 kV 수준을 나타냅니다. 변압기와 관련하여, SPL은 스위칭 수준을 의미하며, 이는 일반적으로 고전압(345 kV 이상)에서 발생하는 긴 파형의 느린 스위칭 서지에 적용됩니다. 두 용어는 절연 조정을 고려하는 데 사용되므로 유사하지만, 서로 다른 상황을 다룹니다: BIL은 고전압 스파이크에 대한 것이고, SIL은 느린 스위칭에 대한 것입니다.
What is the minimum Megger value?
While there is no strict minimum, approximately 1 MΩ of insulation resistance is required per kV of nominal voltage for transformers in practice (or around 100 MΩ for distribution transformers which go under 2500V test voltage). The most important factor while measuring is trend in values rather than value itself.
참고 문헌
- IEEE C57.12.00 Test Tables — Distribution and Power Transformer Insulation Levels
- Eaton — Substation Transformer Specification (Voltage and BIL Tables)
- Ziyao Power — Bushing Selection and BIL Coordination Guide
- IEEE C57 — Instrument Transformer BIL and Dielectric Test Tables
- IEC 60076-3 — Power Transformers: Insulation Levels, Dielectric Tests
결론
The base insulation level includes the lightning and surge construction of a transformer, providing a specific maximum voltage value: for 15 kV-class construction – 95 kV, for the 69 kV-class – 350 kV, and for 500 kV-class construction – 1,675 kV; these values indicate how strong the insulation construction is. The essence of this notion is in coordination, meaning that we need to fit the BIL to the voltage class, evaluate the BIL of the transformer if there is a need for thick protective margins and lightning influence, and keep the protective margin above 20%. However, it should be noted that only impulse issue can be solved with the help of BIL.