Если вы возьмете и просмотрите любую спецификацию трансформатора, вы обязательно найдете информацию о том, что называется Основным Уровнем Изоляции, или BIL — например, “BIL: 95 кВ” или “BIL: 150 кВ.” Если у вас возникли какие-либо вопросы относительно этих рейтингов или вы были озадачены тем фактом, что два похожих трансформатора могут иметь два разных рейтинга BIL, эта статья именно для вас. Основной уровень изоляции на самом деле является наиболее значимой спецификацией, фиксирующей координацию изоляции.
Вкратце, термин BIL или Основной Уровень Изоляции относится к рейтингу изоляции трансформатора, определяемому относительно максимального напряжения импульсной волны молнии и разъясняет, что такое BIL. Для более подробного объяснения стандарт, регулирующий BIL, представлен в IEC 60076-3 и IEEE/ANSI C57.12.00. BIL выражается в кВ (пиковое значение). Для определения BIL проводится испытание на импульс молнии с использованием полной волны, подразумевающее, что импульс молнии с длительностью 1.2/50 мкс вводится на уровне номинального BIL. Более высокий BIL следует применять в случае сильного воздействия молнии, низкой изоляционной маржи, высокого напряжения системы; однако следует помнить, что BIL применяется только к напряжению на выдержку импульса и не гарантирует защиту от пробоя или перенапряжения.
Что означает BIL
Основной уровень изоляции (BIL) относится к максимальному напряжению, которое определяется импульсом молнии. Когда молния ударяет в линии передачи или перенапряжение проходит через систему, возникает электрический импульс, создающий волну напряжения выше обычного рабочего напряжения в любой системе. BIL — это значение, рассчитанное трансформаторами для обработки этого импульса, вызванного молнией, без разрушения изоляции и может быть выражено в киловольтах, таких как 95 киловольт.
BIL особенно важен, потому что сбои в изоляции могут вызвать значительные проблемы и могут быть очень дорогостоящими; любой трансформатор, который вспыхивает внутри, не может быть отремонтирован на месте. BIL предоставляет общий язык как для проектировщиков, так и для покупателей — “этот трансформатор, рассчитанный на 15 кВ, может выдержать напряженческий импульс, вызванный ударом в 95 кВ” — и, следовательно, он в основном объединяет все процессы координации изоляции в одной панели, определяя уровень защиты, предоставляемый устройству. руководство по спецификациям трансформаторов объясняет, где BIL находится среди других рейтингов на табличке и в техническом паспорте.
Как измеряется и тестируется BIL
BIL не является простым значением, полученным путем оценки. На самом деле это относится к уровню испытаний. Проверка BIL обычно означает проведение испытания на импульс молнии с полной волной, в соответствии с IEEE C57.12.90 и IEC 60076-3:
- Испытание состоит в применении импульса молнии с формой волны 1.2/50 мкс — время нарастания импульса составляет 1.2 мкс, а затухание волны занимает 50 мкс, тем самым моделируя эффект удара молнии.
- Пик волны соответствует номинальному BIL (например, 95 кВ для трансформатора на 15 кВ).
- Трансформатор может выдерживать минимально определенное количество применений без пробоя или выхода из строя изоляции.
- Высоковольтные трансформаторы проходят дополнительные испытания на обрезанной волне и переключающих импульсах, однако BIL всегда определяется уровнем стойкости к полноволновым импульсам молнии.
В практическом смысле BIL обозначает пиковое значение, которое должно быть продемонстрировано во время лабораторных испытаний как на образце, так и на производственных единицах. Полный набор приемочных испытаний — включая импульсное испытание — описан в нашем руководство по испытанию трансформаторов, поскольку большинство отказов изоляции связано с дефектами, которые заводские испытания призваны выявить до отгрузки.
Стандартные уровни BIL (Справочные таблицы)
В IEEE/ANSI C57.12.00 нормальные значения BIL подробно описаны для трансформаторов, погруженных в масло. Значения BIL, выделенные жирным шрифтом, являются стандартными для каждого класса напряжения:
| Номинальное напряжение системы (кВ) | Стандартный BIL (кВ пик) | Общий сниженный BIL |
|---|---|---|
| 2 (распределение) | 30 | — |
| 2.5 | 45 | — |
| 5 | 60 | — |
| 8.7 | 75 | — |
| 15 (распределение) | 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 |
Для трансформаторов сухого типа (IEEE C57.12.01) значения BIL ниже для тех же уровней напряжения; например, рейтинг BIL трансформатора сухого типа на 15 кВ обычно составляет 95 или 110 кВ. Системы IEC (IEC 60076-3) также имеют таблицу рейтингов BIL: значение BIL рассчитывается в соответствии с максимальным напряжением системы Um. Например, для системы 12 кВ значение BIL составляет 75 кВ, 24 кВ → 125 кВ, 36 кВ → 170 кВ, 72.5 кВ → 325 кВ, 123 кВ → 550 кВ, 145 кВ → 650 кВ, 245 кВ → 1,050 кВ. Какой бы стандарт ни регулировал ваш проект, процесс спецификации остается тем же — и основах распределительных трансформаторов статья показывает, как класс напряжения и BIL выбираются вместе для коммунальных и промышленных нужд.
Когда указывать более высокий BIL
Стандартный BIL можно рассматривать как базовый уровень, а не как верхний предел, когда есть четыре причины для повышения уровня:
- Места с повышенным риском молний. Районы, которые являются гористыми, места, характеризующиеся высокой кераунической активностью (количество гроз, происходящих в год), длинные открытые линии могут быть причинами для использования более высокого BIL.
- Недостаточные защитные зазоры. Когда есть ограничения в возможности размещения разрядников в условиях высокой импульсной среды, этот более высокий уровень защиты может компенсировать это расстояние и импеданс.
- Устройства, которые критичны или трудно заменяемы.
- Сниженный уровень защиты. Указывая размер сниженного BIL, можно сэкономить деньги, однако это требует тщательной координации разрядников.
Высокие уровни BIL потребуют значительных инвестиций для покрытия вопросов изоляции и зазоров, которые ожидаются на этапе проектирования. Таким образом, правильное проектирование всегда подразумевает координационные исследования. Сторона заземления и разрядника этого исследования описана в нашем основах заземления трансформаторов статье, поскольку система заземления определяет, как энергия импульса фактически рассеивается.
Что не охватывает BIL
Есть одна вещь, которая определенно касается BIL; это аспект “стойкости к импульсам”. Однако покупатели, которые обобщают это, могут столкнуться с сюрпризами. BIL не предоставляет:
- Проблема пробоя из-за загрязнения. Загрязненная муфта или изолятор могут пробиться при нормальном рабочем напряжении до прихода любого удара молнии; это означает, что это проблема расстояния утечки и класса загрязнения, а не проблема BIL.
- Перенапряжения на рабочей частоте. Причина устойчивого перенапряжения, которое вызвано либо неисправностью регулятора, либо феррорезонансом, будет подвергать изоляцию термическому и электрическому стрессу; период работы силового трансформатора не учитывается в микросекундных импульсных испытаниях.
- Внутренние слабости. Испытания BIL могут выявить слабости; однако, проникновение влаги, движение катушек и процесс старения изоляции негативно повлияют на это после длительного времени. Вот почему проводятся регулярные проверки, такие как испытания масла и DGA, помимо заводских импульсных испытаний.
- Срок службы с механической точки зрения. Даже когда трансформатор проходит импульсные испытания, он может быть поврежден коротким замыканием, перегрузкой или старением изоляции.
Важно помнить, что BIL должен быть одним из элементов согласованного набора, который включает уровень импеданса, рейтинг разрядника, расстояние утечки, тип заземления и программу испытаний, а не индикатором бессмертия.
BIL и координация изоляции
Концепция координации изоляции может быть определена как обеспечение того, чтобы трансформатор выдерживал влияние импульса, который он получает. Согласно традиционному подходу (IEC 60071-2), уровень изоляции оборудования (BIL) должен превышать уровень защитного устройства (разрядника) как минимум на 20%. Например, в случае установки на 145 кВ и остаточного напряжения 400 кВ на ZnO разрядниках с номинальным током 10 кА, необходимо иметь BIL муфты (и оборудования) не менее 480 кВ, поэтому должен применяться стандартный уровень 550 кВ. Если уровень изоляции не соответствует требованиям, необходимо либо увеличить значение BIL, либо приблизить разрядник к оборудованию.
Муфты также включены в ту же координацию изоляции. BIL муфты должен быть равен или больше, чем BIL обмотки, к которой она подключена, в противном случае она становится самым слабым элементом всей цепи. Поэтому все листы для этих устройств (трансформатор, муфта, разрядник) должны включать BIL, так как значения BIL должны быть равны для всего оборудования, участвующего в процессе. Когда вы покупаете трансформатор и его аксессуары, запрос согласованных импульсных уровней в одном документе — это разница между согласованной установкой и будущим сбоем — и наш ассортимент трансформаторов распределения перечисляет стандартные варианты BIL, доступные для каждого класса напряжения.
Часто задаваемые вопросы
Каков базовый уровень изоляции (BIL) трансформатора?
BIL относится к наивысшему напряжению стандартного импульсного молнии 1.2/50 мкс, которому изоляция трансформатора обязана сопротивляться без пробоя. Он указывается в кВ пиковом, например, для распределительного трансформатора на 15 кВ BIL составляет 95 кВ, в то время как для трансформатора на 69 кВ он должен составлять 350 кВ. Его определение/тест указано в соответствии с IEEE/ANSI C57.12.00/C57.12.90 (или IEC 60076-3).
Каково определение Основного Уровня Изоляции (BIL)?
Основной Уровень Изоляции — это допустимость при импульсном напряжении, как наивысшее напряжение, которому должна выдерживать изоляционная система (уровень BIL). Это либо относится к заводским испытаниям оборудования, либо является конкретным значением в списке уровней изоляции для класса напряжения.
Что такое BIL и SIL?
BIL означает уровень импульсной изоляции (уровень молнии) и подразумевает его уровень в кВ пиковом. В контексте трансформаторов, SPL означает уровень переключения, поскольку он применим для медленных переключающих импульсов с более длинным фронтом волны, которые обычно происходят при электричестве ВЫСОКОГО напряжения, от 345 кВ и выше. Оба термина схожи, так как они используются для учета координации изоляции, поскольку они касаются различных ситуаций: BIL для высоковольтных импульсов, а SIL для медленного переключения.
Каково минимальное значение Megger?
Хотя строгого минимума нет, в практике требуется примерно 1 МΩ сопротивления изоляции на кВ номинального напряжения для трансформаторов (или около 100 МΩ для распределительных трансформаторов, которые проходят испытание при напряжении 2500В). Наиболее важным фактором при измерении является тенденция значений, а не само значение.
Ссылки
- IEEE C57.12.00 Таблицы испытаний — Уровни изоляции распределительных и силовых трансформаторов
- Eaton — Спецификация трансформатора подстанции (Таблицы напряжения и BIL)
- Ziyao Power — Руководство по выбору вводов и координации BIL
- IEEE C57 — Таблицы испытаний BIL и диэлектрических испытаний для инструментальных трансформаторов
- IEC 60076-3 — Силовые трансформаторы: Уровни изоляции, Диэлектрические испытания
Заключение
Базовый уровень изоляции включает в себя молниезащиту и конструкцию трансформатора, обеспечивая конкретное максимальное значение напряжения: для конструкции класса 15 кВ – 95 кВ, для класса 69 кВ – 350 кВ, и для конструкции класса 500 кВ – 1,675 кВ; эти значения указывают на прочность конструкции изоляции. Суть этого понятия заключается в координации, что означает, что нам необходимо соответствовать BIL классу напряжения, оценить BIL трансформатора, если требуется наличие толстых защитных зазоров и влияние молнии, и поддерживать защитный зазор выше 20%. Однако следует отметить, что только импульсная проблема может быть решена с помощью BIL.