Che cos'è un test dell'impulso BIL? Spiegazione dell'impulso del fulmine

Un test a impulso BIL applica una tensione impulsiva di fulmine standardizzata alle apparecchiature elettriche-più comunemente trasformatori di potenza-per verificare che il loro isolamento possa resistere a sovratensioni rapide ed elevate-di magnitudo simili ai fulmini e agli eventi di commutazione sulla rete.

BIL sta per Basic Lightning Impulse Insulation Level (terminologia IEEE). È la tensione nominale di tenuta all'impulso di fulmine- espressa in kV picco (cresta). Negli standard IEC, lo stesso concetto è chiamato LIWV (tensione nominale di resistenza all'impulso di fulmine) secondo la norma IEC 60076-3.

Il test non simula un vero fulmine sulla tua sottostazione-dimostra che il margine di isolamento di progettazione è adeguato per una protezione coordinata con scaricatori di sovratensione.

Cosa rappresenta BIL

BIL è una valutazione di progetto, non una tensione operativa di routine. Definisce la tensione impulsiva di picco massima alla quale il sistema di isolamento dovrebbe sopravvivere senza guasti.

Ciascun terminale di avvolgimento del trasformatore riceve un valore BIL corrispondente alla tensione massima del sistema, all'esposizione e al coordinamento della protezione da sovratensione.

La forma d'onda dell'impulso standard: 1,2/50 µs

I test con impulso di fulmine utilizzano un'onda doppia-esponenziale definita da due costanti di tempo:

Questa forma da 1,2/50 µs rappresenta una sovratensione-in rapido aumento e rapido decadimento-che lo stress elettrico imposto dai fulmini su boccole, avvolgimenti e strutture isolanti.

I requisiti e le tolleranze della forma d'onda sono definiti nella norma IEC 60060-1 e applicati ai trasformatori secondo la norma IEC 60076-4.

Come funziona il test ad impulso BIL

Preparare l'oggetto di prova - trasformatore completamente assemblato, trattato con olio, boccole installate

Collegare i terminali - impulso applicato a ciascun terminale di linea; avvolgimenti non-testati messi a terra secondo lo standard

Genera impulso - generatore di tensione a impulso (generatore di Marx) produce la tensione di cresta richiesta

Applicare impulsi di onda-intera - in genere un'onda ridotta (~50–75% BIL) quindi due impulsi di onda-intera al 100% BIL

Monitora eventuali guasti - rileva guasti tramite collasso di tensione, sovracorrente o segnali acustici/meccanici

Registra le forme d'onda - gli oscilloscopi digitali verificano la tensione di picco, il front time e il tempo a metà-valore

Test facoltativo dell'onda -tagliata - impulso tagliato vicino al picco (tipicamente ~115% del BIL) per sollecitare l'isolamento-per-cambiare

Criterio di superamento: nessuna rottura dell'isolamento durante le applicazioni specificate al livello BIL nominale.

Le procedure di test e i metodi di rilevamento dei guasti sono descritti in dettaglio in IEEE C57.98 (Guida per i test a impulsi dei trasformatori) e IEC 60076-4.

Impulso di onda-intera e onda-tagliata

Per le apparecchiature con Um > 170 kV (IEC), i test sulle onde-tagliate sono generalmente di routine. IEEE richiede il test delle onde-tagliate per tabelle BIL (tempo di taglio in genere 2–3 µs dopo il picco a seconda del livello BIL).

Valori BIL di esempio (livelli comuni IEEE)

BIL più alto=margine di isolamento maggiore. La scelta dipende dalla messa a terra, dall'esposizione e dal livello di protezione dello scaricatore di sovratensione-non solo dalla tensione.

Quando è necessario il test ad impulso BIL?

Al di sotto di queste soglie, il test impulsivo è in genere un test di progettazione/tipo sulla prima unità di un progetto-non ripetuto su ogni trasformatore di produzione se non diversamente specificato.

I trasformatori di distribuzione a 11 kV o 15 kV non possono essere sottoposti a prove di impulso di routine a meno che l'acquirente non le specifichi.

BIL rispetto ad altri test dielettrici

I test ad impulso e AC sono complementari. Un trasformatore può superare un test CA di 1-minuto ma fallire l'impulso se l'isolamento della spira è debole, quindi entrambi sono necessari nella suite di test dielettrici.

Attrezzatura utilizzata per il test dell'impulso BIL

Generatore di tensione a impulsi (generatore IVG/Marx) - impila condensatori per produrre impulsi di classe MV-

Taglio del gap - per i test delle onde-tagliate

Divisore e sistema di misurazione - misurazione della tensione calibrata secondo IEC 60060-1

Registratore digitale - acquisizione della forma d'onda e analisi del fattore k- (correzione del superamento secondo IEC 60076-4)

Rilevamento guasto - collasso tensione, corrente neutra, sensori acustici

Huazheng produce generatori di tensione a impulso di fulmine (ad esempio, sistemi da 400 kV, 1200 kV / 60 kJ) per test dielettrici in fabbrica di trasformatori e in laboratorio.

IEC vs IEEE: stessa fisica, etichette diverse

Le tensioni di prova per la stessa tensione di sistema potrebbero differire leggermente tra le tabelle IEC e IEEE-utilizzare sempre lo standard-specificato nel contratto.

Perché BIL è importante sul campo

Anche se il tuo trasformatore non viene mai sottoposto a prove di impulso in servizio, la classificazione BIL sulla targhetta ti dice:

Come è coordinato l'isolamento con gli scaricatori di sovratensione

Quali sovratensioni di commutazione e sovratensioni da fulmine presuppongono il progetto

Sia che la ri-eccitazione dopo un guasto o il riavvio dell'interruttore del vuoto rimangano entro margini di sicurezza

Un trasformatore acquistato senza un BIL adeguato per la sua classe di esposizione è vulnerabile a scariche elettriche delle boccole, guasti all'isolamento degli avvolgimenti e interruzioni catastrofiche-indipendentemente da quanto bene superi i test Megger di routine.