La primavera pasada, un contratista de servicios públicos de Florida presentó dos cotizaciones una al lado de la otra para el mismo transformador tipo pedestal de 12,47 kV. Uno incluía un BIL de 95 kV, el otro 125 kV, y el número más alto agregaba aproximadamente un cuatro por ciento al precio. Su pregunta fue contundente: si la costosa unidad está mejor aislada o si estaba pagando por una cantidad que no necesitaba. La respuesta corta es que unclasificación BIL del transformadores un objetivo de diseño, no un nivel de calidad. Compre uno sin comprender el sistema de aislamiento que hay detrás y pagará demasiado o arriesgará demasiado.
Lo que realmente significa la clasificación BIL de un transformador
BIL significanivel de aislamiento básico, el valor máximo en kilovoltios que un sistema de aislamiento de transformador está diseñado para soportar durante un impulso de rayo estandarizado: una onda que alcanza su punto máximo en 1,2 microsegundos y decae a la mitad de su valor en 50 microsegundos, escrita como la forma de onda de 1,2/50 µs. Cuando una especificación de servicio público dice 95 kV BIL, significa que el aislamiento del devanado, los espacios libres de los casquillos y las distancias internas se diseñaron de manera que un impulso de 95 kV que llegue a los terminales no se perfore ni se desborde.
Dos detalles importan en la práctica. Primero, BIL no es un voltaje de funcionamiento. Una unidad de sistema de 12,47 kV lleva habitualmente un BIL de 95 kV porque las sobretensiones de los rayos alcanzan varias veces la tensión fase-tierra. En segundo lugar, el término es de origen norteamericano: los estándares ANSI e IEEE dicen BIL, mientras que los documentos IEC llaman al mismo concepto voltaje soportado por impulso de rayo o voltaje LI. Así que cuando veas unclasificación BIL del transformadorEn una hoja de datos, estás viendo uno de los números más importantes que nunca aparece en un voltímetro.
Niveles BIL estándar para transformadores de clase de distribución
Para distribución ytransformadores tipo pedestal, BIL sigue la clase de voltaje del sistema, no la clasificación de kVA. Los valores a continuación son los que encontrará en las placas de identificación y especificaciones de compra de América del Norte; Las tablas rectoras se publican en elRequisitos generales IEEE C57.12.00.
| Clase de voltaje del sistema | BIL típico (kV) | donde lo ves |
|---|---|---|
| Clase de 15 kV (sistemas de 12,47 kV) | 95 | Distribución montada en pedestal y en poste, pequeños servicios comerciales. |
| Clase de 25 kV (sistemas de 24,9 kV) | 125 (150 opcional) | Utilidades, distribución residencial subterránea. |
| Clase de 34,5 kV | 150 (200 opcional) | Alimentadores industriales, unidades tipo pedestal grandes |
| clase 46-69 kV | 200-250 | Transformadores de subtransmisión y subestaciones. |
A nivel de aislamiento básicoestá impreso en la placa de identificación junto a los kVA, y dos suposiciones al respecto cuestan dinero a los compradores. En primer lugar, una unidad de kVA más grande en la misma clase de voltaje no necesita automáticamente un BIL más alto: el diseño del aislamiento, no el tamaño del núcleo, establece el número. En segundo lugar, aumentar el BIL no es una armadura gratuita. Mover una unidad de clase de 25 kV de 125 kV a 150 kV cambia los espacios libres de los devanados, las clasificaciones de los bujes, las dimensiones del tanque y el precio. Algunas empresas de servicios públicos pagan por ese margen porque su exposición lo exige; otros están comprando un número que su sistema nunca probará.
Cómo funciona la prueba del impulso del rayo
La prueba de una calificación BIL es laprueba de impulso de rayo, realizado según los métodos de IEEE C57.12.90. Se aplica un impulso de onda completa al nivel BIL nominal a cada terminal de línea, con la forma de onda mantenida dentro de la banda de tolerancia de 1,2/50 µs. Cuando la especificación lo requiere, sigue una prueba de onda cortada: el impulso se fuerza a colapsar después de unos pocos microsegundos, simulando una descarga eléctrica en otra parte del sistema y estresando el devanado de una manera diferente, a menudo más dura. Un pase significa que el oscilograma muestra una caída limpia sin colapso de la onda de voltaje. Cualquier caída repentina dentro del devanado significa una descarga interna y la unidad no se envía.
En nuestro banco de pruebas la rutina nunca cambia. Verificamos la polaridad del generador, conectamos a tierra el tanque, establecemos la distancia entre esferas a partir de la curva de calibración y primero disparamos un disparo de voltaje reducido para que el canal de medición quede probado antes de que la unidad alcance el voltaje máximo. Cuando un cliente solicita elprueba de impulso de rayoen cada unidad en lugar de en la prueba de tipo de diseño, lo cotizamos como una línea de pedido y reservamos tiempo de espera, porque es un paso de producción genuino, no una casilla de verificación. Si la prueba de impulso es una prueba de rutina o una prueba de diseño única depende de la clase de transformador y del estándar que especifique. Lo que nunca debería suceder es que un transformador se envíe sin ninguna evidencia de impulso.
Por qué un BIL más alto no es automáticamente mejor
Esta es la parte que la mayoría de los compradores pasan por alto. Un número BIL sólo significa algo cuando está coordinado con la protección contra sobretensiones delante del transformador. Una clase de distribuciónpararrayostiene un nivel de protección, el voltaje al que se fija cuando opera, y ese nivel debe ubicarse por debajo del BIL del transformador con suficiente margen para que el aislamiento nunca sea el eslabón más débil de la cadena. La lógica de coordinación se establece en elGuía de aplicación IEEE C62.22. Una unidad BIL de 150 kV detrás de un pararrayos mal aplicado está menos protegida que una unidad de 95 kV con un pararrayos correctamente acoplado y un cable de tierra directo y corto.
Las fallas que vemos en el campo rara vez son casos en los que el BIL es unos pocos kilovoltios demasiado bajo. se les extrañapararrayosmantenimiento, pararrayos montados demasiado lejos del tanque o cables de tierra tendidos con bucles innecesarios. Un cliente en el Medio Oeste perdió dos unidades tipo plataforma en una temporada de tormentas; La investigación encontró que ambos arrestantes estaban al final de su vida y no tenían antecedentes de reemplazo. La placa de identificación BIL nunca fue el problema. La coordinación fue.
Condiciones de altitud y servicio: donde los compradores se confunden
La pregunta que respondemos con más frecuencia, justo después de lo que significa BIL, es si cambia con la altitud. La densidad del aire disminuye a medida que aumenta la elevación, lo que reduce la resistencia a la descarga eléctrica de los espacios libres alrededor de casquillos y terminales. Las normas aplican un factor de corrección por encima de los 1.000 metros, y por encima de aproximadamente 3.000 metros el aislamiento y el diseño mecánico normalmente necesitan una revisión formal. El número de placa de identificación no cambia. La verificación del diseño sí.
Construimos unidades tipo pedestal para un cliente minero a 4.000 metros de altura en los Andes, y el debate sobre las especificaciones nunca giró en torno a los kVA. Se trataba de la selección de casquillos, las distancias libres y qué corrección de altitud se aplicaba a la documentación de la prueba de impulso. Si su sitio se encuentra por encima de los 1000 metros, coloque la elevación en la primera línea de la solicitud de presupuesto, no en una nota al pie. Cambia las decisiones de diseño reales y cambia la evidencia de prueba que recibe.
Qué incluir en su solicitud de cotización
Si hoy está redactando una especificación, cinco líneas deciden si la historia del aislamiento termina bien:
BIL y el estándar rector.Indique el nivel que desea, 95 kV, 125 kV o 150 kV, y nombre el estándar: ANSI/IEEE C57.12.00 para requisitos y C57.12.90 para métodos de prueba.
Alcance de la prueba de impulso.¿Solo prueba de tipo de diseño, o onda completa más onda cortada en cada unidad? La respuesta cambia tanto el precio como el cronograma de producción, así que decídalo antes de enviar la solicitud de cotización.
Coordinación de pararrayos.Pregunte si el paquete incluye guía para la selección de descargadores y provisiones de montaje. La coordinación es parte del sistema de aislamiento, no un accesorio.
Altitud y entorno.Elevación del sitio, clase de contaminación y rango de temperatura ambiente, porque cada uno puede cambiar las autorizaciones o la reducción de potencia.
Prueba de evidencia.Informes de pruebas de impulso con oscilogramas, no un certificado de una página.
poniendo elclasificación BIL del transformador, el alcance de la prueba y el plan de protección contra sobretensiones en un solo documento es la diferencia entre comprar un transformador y comprar un transformador protegido. La hoja de especificaciones es donde se resuelven ambos y donde se filtran las ofertas baratas antes de que desperdicien su agenda.
Cómo maneja Ryan Electric el BIL en la práctica
Ryan Electric construye transformadores de distribución y potencia de hasta 200 MVA en una instalación de 120.000 m² en Jiangsu, y BIL es una línea estándar en cada revisión de diseño en lugar de una solicitud especial. como unSocio de la empresa conjunta de EatonCon gamas de productos con certificación UL, CSA e IEC, tratamos el informe de la prueba de impulso como parte del paquete de entrega. También le diremos claramente cuándo una clase BIL más baja se adapta a la exposición de su sistema, porque pagar por un aislamiento que no necesita es tan costoso como no especificarlo lo suficiente.
Si la columna BIL en una hoja de datos genera más preguntas de las que responde, envíe el voltaje de su sistema, el nivel de exposición y la altitud del sitio a través deryan-transformers.comy solicite una revisión de coordinación de aislamiento. Obtendrá el nivel de BIL, el alcance de la prueba y el plan de descargadores que se ajusten a su proyecto, junto con un cronograma de producción realista.
Sobre el autor:Este artículo fue escrito por el equipo de ingeniería de Ryan Electric, un socio de la empresa conjunta de Eaton y fabricante de transformadores certificado por UL/CSA en Jiangsu, China, que presta servicios a clientes industriales, renovables y de servicios públicos en América del Norte, América Latina, el sudeste asiático y el Medio Oriente.
