Cuando aparece un impulso de sobretensión por rayo en el sistema, se descarga a través de dispositivos protectores contra sobretensiones antes de que los equipos del sistema se dañen. Por lo tanto, el aislamiento de tales equipos debe diseñarse para soportar cierto voltaje mínimo antes de que el impulso de sobretensión por rayo se descargue a través de los dispositivos protectores contra sobretensiones. Por lo tanto, el nivel de tensión de operación de los dispositivos protectores contra sobretensiones debe ser inferior al mencionado nivel de resistencia mínima de voltaje de los equipos. Este nivel de calificación de voltaje mínimo se define como BIL o nivel básico de aislamiento de los equipos eléctricos.
Es innecesario decir que la capacidad de soportar voltajes de todos los equipos de una subestación eléctrica o un sistema de transmisión eléctrica debe decidirse según su tensión de sistema de operación. Para garantizar la estabilidad del sistema durante fenómenos de sobretensión, la resistencia a la ruptura o al flash-over de todos los equipos conectados al sistema debe superar un nivel seleccionado.
Pueden aparecer diferentes tipos de tensiones excesivas en el sistema. Estas sobretensiones pueden diferir en características como amplitud, duración, forma de onda y frecuencia, etc. Desde el punto de vista económico, un sistema de energía eléctrica debe diseñarse para un nivel básico de aislamiento o BIL dependiendo de las diferentes características de todas las posibles sobretensiones que aparecen en el sistema. Además, hay diferentes dispositivos protectores contra sobretensiones instalados en el sistema, que protegen de manera segura el sistema contra diferentes fenómenos de sobretensión. Debido a estos dispositivos protectores, las sobretensiones anormales desaparecen del sistema tan rápidamente como sea posible.
Por lo tanto, no es necesario diseñar un sistema cuyo aislamiento pueda soportar todos los tipos de sobretensiones durante todo el tiempo. Por ejemplo, un voltaje de impulso por rayo aparece en el sistema durante un período de microsegundos y se elimina del sistema por un pararrayos tan rápidamente como sea posible. El aislamiento de un equipo eléctrico debe diseñarse de tal manera que no se dañe antes de que el voltaje de impulso por rayo se elimine mediante el pararrayos. El nivel básico de aislamiento o BIL de un equipo eléctrico determina las cualidades dieléctricas principales del aparato y se expresa para los aparatos probados con impulso por el valor pico del voltaje de resistencia a la onda completa de 1/50 microsegundo.
La cantidad de aislamiento proporcionada en cualquier pieza de equipo y, en particular, en los transformadores constituye una parte considerable del costo. Los organismos de estandarización han tenido en cuenta fijar el nivel básico de aislamiento o BIL lo más bajo posible de acuerdo con la seguridad. El voltaje de impulso por rayo es un fenómeno natural y, por lo tanto, es altamente incierto en su naturaleza. Por lo tanto, es imposible predecir la forma y el tamaño del sobresalto por rayo. Después de estudiar y trabajar mucho sobre la naturaleza de los sobresaltos por rayo, los organismos de estandarización han decidido e introducido una forma básica de onda de impulso que se utiliza para pruebas de impulso de alta tensión de equipos eléctricos. Aunque este voltaje de impulso creado no tiene ninguna relación directa con los sobresaltos por rayo naturales. Antes de pasar a los detalles del nivel básico de aislamiento de un sistema eléctrico, intentemos entender la forma básica del voltaje de impulso estándar.
Según el Estándar Americano, la forma de onda de impulso es de 1.5/40 microsegundos. Según el Estándar Indio, es de 1.2/50 microsegundos. Esta representación de la onda tiene un significado especial. Por ejemplo, la onda de impulso de 1.2/50 microsegundos representa una onda unidireccional que asciende a su valor pico desde cero en 1.2 microsegundos y luego cae al 50% de su valor pico en 50 microsegundos. La forma de onda representada se muestra a continuación,
El voltaje de rotura o flash-over de los equipos eléctricos con esta forma de onda deben ser iguales o superiores al nivel básico de aislamiento fijado, y el voltaje de chispa y descarga de los dispositivos protectores, como los pararrayos, deben ser definitivamente inferiores a estos valores para que, durante los sobresaltos por rayo, la descarga ocurra a través de los pararrayos y no a través del equipo mismo. Debe haber un margen suficiente entre el pararrayos y el nivel de aislamiento de los equipos.
Tensión Nominal del Sistema |
Estándares Indios BIL |
Estándares Británicos BIL |
11 kV |
75 kV |
– |
33 kV |
170 kV |
200 kV |
66 kV |
325 kV |
450 kV |
132 kV |
550/650 kV |
650/750 kV |
220 kV |
900/1050 kV |
900/1050 kV |
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