BIL-Anforderungen für 600-A-Winkel in Schaltanlagen und Transformatoren

In den letzten beiden Jahren hatte es TE mit Kunden aus dem Bereich der erneuerbaren Energien zu tun, die für ihre spannungsfreien 600-A-Winkel mit 35 kV für Schaltanlagen und Transformatoren eine 200-kV-BIL-Einstufung (Basic Insulation Level) benötigten. Die allgemeine Überzeugung ist, dass eine BIL-Einstufung von 200 kV zu mehr Zuverlässigkeit und elektrischer Sicherheit des Systems führt. Laut der Norm IEEE 386 für schraubbare isolierte Steckverbinder für Stromverteilungssysteme mit mehr als 600 V beträgt die angegebene BIL-Einstufung für ein 34,5-kV-System 150 kV. In Bezug auf das Gesamtsystemdesign und die Koordinierung ist die empfohlene 200-kV-BIL-Einstufung irreführend und kann die Anlage beeinträchtigen.

Bei BIL (Basic Insulation Level) handelt es sich um ein Konzept, das sich auf den Spannungswiderstand bei Isolationsfehlern bezieht.  Der Spannungswiderstand eines Systems ist so ausgelegt, dass das System einem Impulspegel bis zum Grundisolationsniveau ohne dauerhafte Anlagenschäden widerstehen kann. Das Systemisolationsniveau reicht nicht aus, um eine dauerhafte Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Daher werden in typischen elektrischen Systemen Überspannungsableiter und zusätzlich isolierte Ausrüstung eingesetzt. Für Transformatoren wird die BIL-Einstufung mitunter durch Primärwicklungen erhöht. Eine erhöhte BIL-Toleranz kann zu einer erhöhten Lebensdauer des Transformators beitragen. Systemisolationsniveaus sind jedoch keine Garantie für eine nachhaltige Zuverlässigkeit. Daher werden in typischen elektrischen Systemen Überspannungsableiter eingesetzt.

Überspannungsableiter werden seit den 1930er Jahren in elektrischen Systemen einsetzt.  In den 70er Jahren wurde eine Überspannungsableitertechnologie für den Einsatz in der zunehmenden Zahl an unterirdischen elektrischen Systemen entwickelt. Bei unterirdischen Anwendungen dienen die Überspannungsableiter zur Begrenzung der Überspannung, die an die Ausrüstung weitergegeben wird (z. B. auf Auflagen montierte Transformatoren und Schaltanlagen). Wenn funktionstüchtige moderne Metalloxidableiter der richtigen Größe eingesetzt werden, begrenzt die Entladungsspannung die in der Ausrüstung auftretende Spannungsmenge. Ableiter schützen die Ausrüstung. Der T-Winkel mit 200-kV-BIL-Einstufung hat keinen besonderen Wert hat, da er sich auf den Überspannungsschutz gegen Schalt- oder transiente Überspannungen bezieht.  

Einige Stromversorger sind dazu übergegangen, Anlagen wie z. B. Transformatoren zusätzlich zu isolieren, um auch dann für eine verbesserte Systemzuverlässigkeit zu sorgen, wenn kein Überspannungsschutz für das System mehr vorhanden ist.  Wenn ein Überspannungsschutz wie z. B. ein Ableiter nicht mehr funktioniert, muss der nächste Schwachpunkt des Systems bekannt sein, um die mittlere Reparaturdauer sowie die Verluste durch Ausfallzeiten einschätzen zu können. Um teure Schäden zu vermeiden, wird die Ausrüstung im Vergleich zu den leicht austauschbaren Komponenten häufig übermäßig isoliert. Im Bezug auf spannungsfreie Winkelanschlüsse wird für die Winkel eine BIL-Einstufung empfohlen, die unterhalb der der Ausrüstung liegt, dabei jedoch der des elektrischen Systems entspricht. Wenn die BIL-Einstufung des elektrischen Systems der der Ausrüstung entspricht, steigt die Gefahr teurer Ausrüstungsausfälle. Wenn Sie die mittlere Reparaturdauer eines 35-kV-Winkels mit der eines Transformators vergleichen, kann die Differenz zwischen einem Tag und mehreren Monaten betragen. In der Regel sorgt die thermische Beanspruchung für eine Alterung und Zersetzung der dielektrischen Flüssigkeit sowie des Isolationsmaterials eines Transformators. Wenden Sie sich an den Transformatorenhersteller, um mehr über die Berechnung des Verlusts an Lebensdauer zu erfahren.