Requisitos de BIL para codos de 600 A en aplicaciones de interruptores y transformadores

En los últimos dos años, TE Connectivity (TE) se ha encontrado con clientes de energía renovable que requieren una clasificación de nivel básico de aislamiento (basic insulation level, BIL) de 200 kV en sus codos de frente muerto de 600 A y 35 kV para aplicaciones de equipos de interruptores y transformadores. La creencia es que una clasificación de BIL de 200 kV proporciona una mayor confiabilidad del sistema y seguridad eléctrica. Según la norma IEEE 386 para conectores aislados separables para sistemas de distribución de energía por encima de 600 V, la clasificación de BIL descrita para un sistema de 34.5 kV es de 150 kV. Desde una perspectiva general de diseño y coordinación del sistema, el uso recomendado de 200 kV de nivel BIL es engañoso y puede comprometer el equipo donde se aplica.

Cuando se habla del nivel básico de aislamiento (BIL), el concepto se relaciona con la resistencia al voltaje antes de la falla del aislamiento. La resistencia al voltaje de un sistema está diseñada para que el mismo pueda soportar un nivel de impulso hasta el nivel de aislamiento básico sin dañar el equipo de forma permanente. El nivel de aislamiento del sistema no es suficiente para proporcionar una confiabilidad sostenible, motivo por el cual los sistemas eléctricos típicos utilizan descargadores de sobretensiones y equipos sobreaislados. En los equipos de transformadores, ha sido común que algunos usuarios aumenten el BIL a través de los devanados primarios. El aumento en el margen de BIL puede marcar la diferencia al permitir que un transformador sobreviva más tiempo. Sin embargo, los niveles de aislamiento del sistema no son una garantía para mantener la confiabilidad y, por esa razón, los sistemas eléctricos típicos utilizan descargadores de sobretensiones.

Los descargadores de sobretensiones en los sistemas eléctricos han estado en uso desde principios de la década de 1930. En la década de 1970, se desarrolló la tecnología de descargadores de sobretensiones subterráneos para su uso en el creciente número de sistemas eléctricos subterráneos. En una aplicación subterránea, los descargadores de sobretensiones se utilizan para limitar la cantidad de sobrevoltaje que podría transmitirse al equipo (por ejemplo, transformadores tipo pedestal e interruptores). Con los descargadores de sobretensiones modernos de óxido metálico de hoy en día, cuando tienen el tamaño adecuado y funcionan correctamente, el voltaje de descarga limita la cantidad de voltaje visto en todo el equipo. Los descargadores de sobretensiones protegen el equipo. Ten en cuenta que el nivel BIL de 200 kV del codo de cuerpo en T no tiene un valor significativo en lo que respecta a la protección contra sobrevoltaje contra sobretensiones de conmutación o sobrevoltajes transitorios.  

Algunas empresas eléctricas han adoptado la práctica de equipos sobreaislados, como transformadores, para proporcionar una mayor confiabilidad del sistema cuando la protección contra sobrevoltaje en el sistema ya no está presente. Cuando la protección contra sobrevoltaje, como un descargador de sobretensiones, ya no funciona, se debe considerar el siguiente punto más débil del sistema para comprender el tiempo medio hasta la reparación (mean time to repair, MTTR) y la pérdida de ingresos por tiempo de inactividad. Para evitar daños costosos, una práctica común es aislar en exceso el equipo en comparación con los componentes fácilmente reemplazables. En lo que respecta a las terminaciones de codo de frente muerto, se recomienda que la clasificación de BIL del codo sea menor que la del equipo, pero equivalente al sistema eléctrico. Si la clasificación de BIL de la terminación del codo es igual a la del equipo, aumenta el riesgo de fallas costosas del equipo. Si se compara el MTTR de un codo de 35 kV con un transformador, la diferencia de tiempo podría ser de un día a varios meses. En general, la carga térmica envejecerá y degradará el fluido dieléctrico y el material de aislamiento en un transformador. Comunícate con los fabricantes de equipos de transformadores para obtener más información sobre el cálculo de la pérdida de vida.