¿Qué es una prueba de impulso BIL? Impulso del rayo

Una prueba de impulso BIL aplica un voltaje de impulso de rayo estandarizado a equipos eléctricos-más comúnmente transformadores de potencia-para verificar que su aislamiento pueda soportar sobretensiones rápidas y de alta-magnitud similares a rayos y eventos de conmutación en la red.

BIL significa Nivel Básico de Aislamiento de Impulso de Rayos (terminología IEEE). Es la tensión nominal soportada al impulso del rayo-expresada en kV pico (cresta). En las normas IEC, el mismo concepto se denomina LIWV (tensión nominal soportada al impulso del rayo) según IEC 60076-3.

La prueba no simula un rayo real en su subestación-pero demuestra que el margen de aislamiento de diseño es adecuado para una protección coordinada con descargadores de sobretensiones.

Lo que representa BIL

BIL es una clasificación de diseño, no un voltaje de operación de rutina. Define el voltaje de impulso máximo máximo que el sistema de aislamiento debe sobrevivir sin fallar.

Cada terminal de devanado del transformador recibe un valor BIL que coincide con la tensión máxima del sistema, la exposición y la coordinación de la protección contra sobretensiones.

La forma de onda de impulso estándar: 1,2/50 µs

Las pruebas de impulso de rayo utilizan una onda exponencial-doble definida por dos constantes de tiempo:

Esta forma de 1,2/50 µs representa una sobretensión que aumenta y disminuye rápidamente-que la tensión eléctrica que los rayos imponen a los casquillos, los devanados y las estructuras de aislamiento.

Los requisitos y tolerancias de forma de onda se definen en IEC 60060-1 y se aplican a transformadores según IEC 60076-4.

Cómo funciona la prueba de impulso BIL

Prepare el transformador del objeto de prueba - completamente ensamblado, procesado con aceite y casquillos instalados.

Conectar terminales - impulso aplicado a cada terminal de línea; Devanados no-probados y conectados a tierra según el estándar.

Generar impulso - El generador de voltaje de impulso (generador Marx) produce el voltaje de cresta requerido

Aplique impulsos de onda-completa - normalmente una onda reducida (~50–75 % BIL) y luego dos impulsos de onda-completa al 100 % BIL

Monitorear fallas - detectar fallas mediante colapso de voltaje, sobretensión de corriente o señales acústicas/mecánicas

Registrar formas de onda - osciloscopios digitales verificar el voltaje máximo, el tiempo de frente y el tiempo hasta la mitad-valor

Prueba de onda-cortada opcional - impulso cortado cerca del pico (normalmente ~115 % del BIL) para tensar el aislamiento de vuelta-a-vuelta

Criterio de aprobación: No hay rotura del aislamiento durante las aplicaciones especificadas al nivel BIL nominal.

Los procedimientos de prueba y los métodos de detección de fallas se detallan en IEEE C57.98 (Guía para pruebas de impulso de transformadores) e IEC 60076-4.

Impulso de onda-completa versus impulso de onda-cortada

Para equipos con Um > 170 kV (IEC), las pruebas de ondas cortadas-son generalmente de rutina. IEEE requiere pruebas de ondas-cortadas según las tablas de BIL (el tiempo de corte suele ser de 2 a 3 µs después del pico, según el nivel de BIL).

Ejemplos de valores BIL (niveles comunes IEEE)

Mayor BIL=mayor margen de aislamiento. La selección depende de la conexión a tierra, la exposición y el nivel de protección del descargador de sobretensiones-no solo del voltaje.

¿Cuándo se requiere la prueba de impulso BIL?

Por debajo de estos umbrales, las pruebas de impulso suelen ser una prueba de diseño/tipo en la primera unidad de un diseño-que no se repite en cada transformador de producción, a menos que se especifique lo contrario.

Los transformadores de distribución a 11 kV o 15 kV no podrán recibir pruebas de impulso de rutina a menos que el comprador las especifique.

BIL frente a otras pruebas dieléctricas

Las pruebas de impulso y CA son complementarias. Un transformador puede pasar una prueba de CA de 1-minuto pero fallar el impulso si el aislamiento de la espira es débil; por lo tanto, ambos son necesarios en el conjunto de pruebas dieléctricas.

Equipo utilizado para pruebas de impulso BIL.

Generador de voltaje de impulso (generador IVG/Marx) - apila condensadores para producir impulsos de clase MV-

Brecha de corte - para pruebas de onda-cortada

Divisor y sistema de medición - medición de voltaje calibrado según IEC 60060-1

Grabador digital - captura de forma de onda y análisis de k-factor (corrección de exceso según IEC 60076-4)

Detección de fallos - colapso de tensión, corriente de neutro, sensores acústicos

Huazheng fabrica generadores de voltaje de impulso tipo rayo (por ejemplo, sistemas de 400 kV, 1200 kV / 60 kJ) para pruebas dieléctricas en laboratorios y fábricas de transformadores.

IEC vs IEEE: misma física, diferentes etiquetas

Los voltajes de prueba para el mismo voltaje del sistema pueden diferir ligeramente entre las tablas IEC e IEEE.-Utilice siempre el estándar especificado en el contrato-.

Por qué BIL es importante en el campo

Incluso si su transformador nunca se somete a pruebas de impulso en servicio, la clasificación BIL en la placa de identificación le indica:

Cómo se coordina el aislamiento con los descargadores de sobretensiones

¿Qué sobretensión de conmutación y sobretensión de rayo asume el diseño?

Si la re-energización después de una falla o el reinicio del interruptor de vacío se mantienen dentro de márgenes seguros

Un transformador adquirido sin el BIL adecuado para su clase de exposición es vulnerable a descargas disruptivas en los bushings, fallas en el aislamiento del devanado y cortes catastróficos-independientemente de qué tan bien pase las pruebas megger de rutina.