Se você pegar e passar por qualquer folha de especificação de transformador, você certamente encontrará informações sobre o que é referido como Nível Básico de Isolação, ou BIL para abreviar — por exemplo, “BIL: 95 kV” ou “BIL: 150 kV.” Se você teve alguma dúvida sobre essas classificações ou ficou perplexo com o fato de que dois transformadores semelhantes podem ter duas classificações BIL diferentes, este artigo é precisamente para você. O nível básico de isolação é, na verdade, a especificação mais significativa que registra a coordenação de isolação.
Em resumo, o termo BIL ou Nível Básico de Isolação refere-se à classificação de isolação de um transformador definida em relação à tensão máxima da onda de impulso de relâmpago e esclarece o que é BIL. Para elaborar detalhadamente, o padrão que regula o BIL é introduzido na IEC 60076-3 e IEEE/ANSI C57.12.00. O BIL é expresso em kV (pico). Para determinar o BIL, um teste de impulso de relâmpago é realizado usando uma onda completa, implicando que uma onda de impulso de relâmpago de 1.2/50 μs é injetada no nível BIL nominal. Um BIL mais alto deve ser adotado em caso de exposição severa a relâmpagos, baixa margem de isolação, tensão de sistema maior; embora deva ser lembrado que o BIL se aplica apenas à tensão de resistência a impulso e não garante proteção contra arco elétrico ou tensão de surto.
O que BIL Significa
O nível básico de isolamento (BIL) refere-se à tensão máxima que é definida pelo impulso de raio. Quando raios atingem as linhas de transmissão ou um surto passa pelo sistema, o surto elétrico é gerado, dando uma onda de tensão acima da tensão de operação regular em qualquer sistema. O BIL é o valor calculado pelos transformadores para lidar com esse surto gerado pelo raio sem que o isolamento seja destruído e pode ser expresso em quilovolts, como 95 quilovolts.
O BIL é particularmente importante porque falhas de isolamento podem causar problemas significativos e podem ser muito custosas; qualquer transformador que tenha um flash interno não pode ser reparado onde está. O BIL fornece uma linguagem comum tanto para projetistas quanto para compradores — “este transformador classificado em 15 kV pode lidar com o surto de tensão gerado por um impacto de 95 kV” — e, portanto, essencialmente reúne todos os processos de coordenação de isolamento em um único painel, atribuindo o nível de proteção oferecido ao dispositivo. O guia de especificações do transformador explica onde o BIL se posiciona entre as outras classificações em uma placa de identificação e ficha técnica.
Como o BIL é Medido e Testado
O BIL não é um valor simples obtido por estimativa. Na verdade, refere-se a um nível de teste. A verificação do BIL geralmente significa realizar um teste de impulso de raio de onda completa, de acordo com IEEE C57.12.90 e IEC 60076-3:
- O teste consiste em aplicar um impulso de raio com uma forma de onda de 1.2/50 µs – o tempo de subida do impulso é de 1.2 µs com a decadência da onda levando 50 µs, modelando assim o efeito de um impacto de raio.
- O pico da onda corresponde ao BIL nominal (por exemplo, 95 kV para um transformador de 15 kV).
- O transformador pode suportar um número mínimo definido de aplicações sem arco elétrico ou falha de isolamento.
- Transformadores de alta tensão passam por testes adicionais de onda cortada e impulso de comutação, no entanto, o BIL é sempre definido pelo nível de resistência ao impulso de onda completa.
Em termos práticos, BIL representa o valor de pico que deve ser demonstrado durante os testes laboratoriais, seja em uma amostra ou em unidades de produção. O conjunto completo de testes de aceitação — incluindo o teste de impulso — é coberto em nosso guia de testes de transformadores, pois a maioria das falhas de isolamento remonta a defeitos que os testes de fábrica existem para encontrar antes do envio.
Níveis Padrão de BIL (Tabelas de Referência)
No IEEE/ANSI C57.12.00, os valores normais de BIL são detalhados para transformadores imersos em óleo. Os valores de BIL marcados em negrito são os padrões para cada classe de tensão:
| Tensão Nominal do Sistema (kV) | BIL Padrão (kV pico) | BIL Reduzido Comum |
|---|---|---|
| 2 (distribuição) | 30 | — |
| 2.5 | 45 | — |
| 5 | 60 | — |
| 8.7 | 75 | — |
| 15 (distribuição) | 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 |
Para transformadores do tipo seco (IEEE C57.12.01), os valores de BIL são mais baixos para os mesmos níveis de tensão; por exemplo, a classificação de BIL de um transformador do tipo seco de 15 kV é geralmente 95 ou 110 kV. Sistemas IEC (IEC 60076-3) também têm uma tabela de classificações de BIL: o valor de BIL é calculado de acordo com a maior tensão do sistema Um. Por exemplo, um sistema de 12 kV tem um valor de BIL de 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. Qualquer que seja o padrão que governe seu projeto, o processo de especificação é o mesmo — e o fundamentos do transformador de distribuição artigo mostra como a classe de tensão e o BIL são selecionados juntos para serviços de utilidade e industriais.
Quando Especificar um BIL Mais Alto
O BIL padrão pode ser visto como uma linha de base em vez de um ápice quando há quatro razões para aumentar o nível:
- Locais com risco elevado de raios. Áreas que são montanhosas, lugares caracterizados por alta atividade ceraúnica (o número de tempestades que ocorrem em um ano), linhas longas expostas podem ser as razões para usar um BIL mais alto.
- Margens de proteção insuficientes. Quando há limitações na possibilidade de colocação de para-raios no meio de condições de ambiente de alta surto, esse nível mais alto de proteção pode compensar essa distância e impedância.
- Unidades que são críticas ou difíceis de substituir.
- Nível reduzido de proteção. Ao especificar o tamanho do BIL Reduzido, pode-se economizar dinheiro, no entanto, isso requer uma coordenação cuidadosa dos para-raios.
Altos níveis de BIL exigirão o investimento de uma quantia considerável de dinheiro para cobrir questões de isolamento e distâncias de separação esperadas para estar presentes na fase de projeto. Assim, a engenharia adequada sempre implica estudos de coordenação. O lado de aterramento e para-raios desse estudo é coberto em nosso fundamentos de aterramento de transformadores artigo, uma vez que o sistema de aterramento determina como a energia de surto é realmente dissipada.
O que o BIL Não Cobre
Há uma coisa que é certa em relação ao BIL; esse é o aspecto de “resistência ao impulso”. No entanto, os compradores que generalizam isso estão em busca de surpresas. O BIL não fornece:
- O problema de flashover devido à contaminação. Um bushing ou isolador contaminado pode sofrer flashover sob a tensão de trabalho normal antes da chegada de qualquer descarga atmosférica; isso significa que é um problema de distância de creepage e classe de poluição, e não um problema de BIL.
- Sobretensões de frequência de potência. A razão para a manutenção da sobretensão, que é devido à falha do regulador ou ferroressonância, colocará a isolação sob estresse térmico e elétrico; o período de operação de um transformador de potência não é contabilizado nos testes de impulso em microssegundos.
- Fraquezas internas. Os testes de BIL podem detectar fraquezas; no entanto, a entrada de umidade, o movimento das bobinas e o processo de envelhecimento da isolação afetarão negativamente após um longo período de tempo. É por isso que verificações contínuas, como os testes de óleo e DGA, são realizados além dos testes de impulso de fábrica.
- A vida útil do ponto de vista mecânico. Mesmo quando o transformador passa no teste de impulso, ele pode ser danificado por um curto-circuito, sobrecarga ou envelhecimento da isolação.
É importante lembrar que o BIL deve ser um dos elementos de um conjunto coerente que inclui nível de impedância, classificação do para-raios, distância de creepage, tipo de aterramento e um programa de testes e não o indicador de imortalidade.
BIL e Coordenação de Isolação
O conceito de coordenação de isolação pode ser definido como garantir que o transformador suporte a influência da sobretensão que recebe. De acordo com a abordagem convencional (IEC 60071-2), o nível de isolação do equipamento (BIL) deve exceder o nível do dispositivo de proteção (para-raios) em pelo menos 20%. Por exemplo, em caso de uma instalação de 145 kV e uma tensão residual de 400 kV nos para-raios de ZnO com corrente nominal de 10 kA, é necessário ter um BIL do bushing (e do equipamento) de pelo menos 480 kV, então um nível padrão de 550 kV deve ser aplicado. Se o nível de isolação não atender aos requisitos, será necessário aumentar o valor do BIL ou aproximar o para-raios do equipamento.
Os bushings também estão incluídos na mesma coordenação de isolação. O BIL do bushing deve ser igual ou maior que o BIL da bobina à qual se conecta, caso contrário, ele se torna o elemento mais fraco de toda a cadeia. Portanto, todas as folhas para esses dispositivos (transformador, bushing, para-raios) devem incluir BIL, pois os valores de BIL devem ser iguais para todos os equipamentos que participam do processo. Ao comprar um transformador e seus acessórios, solicitar os níveis de impulso coordenados em um documento é a diferença entre uma instalação coordenada e uma falha futura — e o gama de produtos de transformadores de distribuição lista as opções padrão de BIL disponíveis com cada classe de tensão.
Perguntas Frequentes
Qual é o nível básico de isolação (BIL) de um transformador?
O BIL refere-se à maior tensão do impulso padrão de relâmpago de 1.2/50 µs, à qual a isolação do transformador é obrigada a resistir sem arco elétrico. É citado em kV pico, por exemplo, para o transformador de distribuição de 15 kV o BIL é 95 kV, enquanto para o transformador de 69 kV teria que ser 350 kV. Sua definição/teste é declarado de acordo com IEEE/ANSI C57.12.00/C57.12.90 (ou IEC 60076-3).
Qual é a definição de Nível Básico de Isolação (BIL)?
O Nível Básico de Isolação é a permissão em tensão de impulso, como a maior tensão que o sistema de isolação deve suportar (o nível BIL). Refere-se a testes de fábrica do equipamento ou é um valor particular na lista de níveis de isolação para a classe de tensão.
O que é BIL e SIL?
BIL significa nível de isolação de impulso (nível de relâmpago) e implica seu nível em kV de seu pico. No contexto de transformadores, SPL significa nível de comutação porque é aplicável para surtos de comutação lenta com uma frente de onda mais longa que geralmente ocorre em eletricidade de ALTA tensão, a partir de 345 kV. Ambos os termos são semelhantes, pois são usados para considerar a coordenação de isolação, uma vez que lidam com situações diferentes: BIL para picos de alta tensão e SIL para comutação lenta.
Qual é o valor mínimo do Megger?
Embora não haja um mínimo estrito, aproximadamente 1 MΩ de resistência de isolamento é necessário por kV de tensão nominal para transformadores na prática (ou cerca de 100 MΩ para transformadores de distribuição que passam por uma tensão de teste de 2500V). O fator mais importante ao medir é a tendência nos valores em vez do valor em si.
Referências
- Tabelas de Teste IEEE C57.12.00 — Níveis de Isolamento de Transformadores de Distribuição e Potência
- Eaton — Especificação do Transformador de Subestação (Tabelas de Tensão e BIL)
- Ziyao Power — Guia de Seleção de Buchas e Coordenação de BIL
- IEEE C57 — Tabelas de Teste de BIL e Dieletricidade de Transformadores de Instrumento
- IEC 60076-3 — Transformadores de Potência: Níveis de Isolamento, Testes Dieletricos
Conclusão
O nível básico de isolação inclui a construção de relâmpago e surto de um transformador, fornecendo um valor máximo específico de tensão: para construção de classe 15 kV – 95 kV, para classe 69 kV – 350 kV, e para construção de classe 500 kV – 1,675 kV; esses valores indicam quão forte é a construção de isolação. A essência dessa noção está na coordenação, significando que precisamos ajustar o BIL à classe de tensão, avaliar o BIL do transformador se houver necessidade de margens protetoras grossas e influência de relâmpago, e manter a margem protetora acima de 20%. No entanto, deve-se notar que apenas a questão do impulso pode ser resolvida com a ajuda do BIL.