En la aparamenta de aislamiento sólido, la envolvente exterior es de material aislante sólido, a veces con capa semiconductora, y se puede tocar con el equipo energizado. IEC 62271-201 la clasifica por categorías de protección contra choque eléctrico (PA, PB1 y PB2) y fija reglas propias de puesta a tierra y de arco interno.
Respuesta corta
IEC 62271-201, edición 2014, trata la aparamenta prefabricada de aislamiento sólido para corriente alterna, de tensiones asignadas mayores que 1 kV y hasta 52 kV, para uso interior y frecuencias de servicio hasta 60 Hz. La envolvente exterior es de material aislante sólido, y puede llevar una capa semiconductora o conductora. La norma indica que esta aparamenta, cuando cumple sus requisitos, se puede tocar de forma segura estando energizada. El acceso a ella queda restringido a personal autorizado. Sobre los grados de protección IP e IK de la envolvente, véase grados de protección IP e IK de la aparamenta.
Las celdas con envolvente metálica quedan en IEC 62271-200. La parte 201 complementa las normas de cada componente en lo que toca a su instalación dentro del conjunto.
Qué es una envolvente aislante sólida
El apartado 3.107 la define como la parte de la aparamenta que da un grado de protección especificado contra influencias externas y contra el choque eléctrico, al limitar el acercamiento o el contacto con partes con tensión y con partes móviles. La parte principal es de material aislante sólido y puede llevar capas semiconductoras o conductoras.
La norma agrega dos reglas de frontera:
- Si la resistencia de la envolvente hasta el punto de puesta a tierra provisto es, en todas partes, menor o igual a 100 mΩ, aplica IEC 62271-200.
- Las envolventes pueden tener componentes fijos y extraíbles, y pueden llevar un fluido (líquido o gas) como aislamiento adicional. Si hay compartimientos con gas, la presión de diseño se limita a 300 kPa relativos.
Categorías de protección contra choque eléctrico
El apartado 5.102.2 distingue categorías según la parte de la envolvente que las personas puedan tocar:
| Categoría | Para qué partes sirve | Requisitos |
|---|---|---|
| PA | Partes que las personas tocan solo por accidente | Los de 5.102.3, apartados a) a d) |
| PB1 | Partes que se tocan al operar, al reemplazar partes extraíbles o en el mantenimiento normal | PA más una protección adicional: e) o f) |
| PB2 | Igual que PB1, con otra solución constructiva | PA más una capa conductora a tierra: g) |
Los requisitos de la categoría PA (apartado 5.102.3) son:
- El aislamiento entre el circuito principal y la superficie accesible resiste las tensiones de ensayo de IEC 62271-201, entre tierra y entre fases.
- El espesor del material aislante es suficiente para esa tensión, aparte de lo que exijan las cargas mecánicas.
- El aislamiento entre las partes vivas y la cara interior de las particiones y persianas sólidas soporta al menos 150 % de la tensión asignada Ur.
- Las corrientes capacitivas y de fuga no superan 0,5 mA en las condiciones de ensayo.
Para la categoría PB1 se agrega una de dos opciones:
- Al menos dos capas de material aislante, una de las cuales cumple el requisito de espesor, y otra que solo debe resistir 1 minuto la tensión a frecuencia industrial de 150 % de Ur. No debe ser posible quitar el aislamiento adicional sin herramienta.
- Un fluido aislante dentro de la envolvente, de modo que, aun si el fluido se reemplazara por aire a presión atmosférica normal, el aislamiento del circuito principal frente a la cara interior de la envolvente resista 150 % de Ur durante 1 minuto.
Para la categoría PB2 se exige que la resistencia de la capa conductora a tierra sea como máximo 100 mΩ, medida a 30 A de corriente continua, hasta el punto de puesta a tierra provisto. Si es mayor, aplica la categoría PA.
- ¿Quién toca esa parte de la envolvente?
- Solo por accidente: PA, con los requisitos de aislamiento y fuga de 5.102.3
- Se toca al operar o en mantenimiento normal: ¿Cómo se respalda el aislamiento si falla?
- Capa aislante adicional o fluido aislante: PB1
- Capa conductora a tierra de 100 mΩ o menos a 30 A: PB2
Puesta a tierra
El apartado 5.3 agrega exigencias propias:
- Partes conductoras de alta tensión (5.3.101). Todas las partes a las que se necesite acceder deben poder ponerse a tierra antes de volverse accesibles. No aplica a partes extraíbles cuyas partes conductoras se vuelven accesibles tras separarlas del conjunto.
- Envolvente con capas conductoras (5.3.102). En PA y PB1 no se prescribe la resistencia al punto de tierra. En PB2 no supera 100 mΩ a 30 A.
- Partes extraíbles (5.3.104). Las partes metálicas normalmente a tierra de una parte seccionable permanecen conectadas a tierra en las posiciones de prueba, de seccionamiento y en cualquier intermedia, con una resistencia que no supera 100 mΩ a 30 A.
- Circuito de tierra (5.3.105). Un conductor de tierra a lo largo de todo el conjunto, capaz de llevar las corrientes asignadas de corta duración y de cresta de fase a tierra de cada unidad funcional, con sección no menor de 30 mm².
Arco interno y tensión de ensayo de cable
La norma reproduce los valores asignados de arco interno de IEC 62271-200, con una diferencia importante: define un solo tipo de accesibilidad, el A, restringido a personal autorizado, con los lados clasificados F, L y R. Se aplican la serie R10 para la corriente, el valor por defecto de 87 % para la monofásica y las duraciones recomendadas de 0,1 s, 0,5 s y 1 s.
También conserva las tensiones de ensayo de cable asignadas, Uct, de c.a. y c.c. En una nota, la norma indica que la Uct de c.c. puede considerarse válida también para ensayos de muy baja frecuencia, y remite a IEEE 400.2 para orientación.
La clasificación de arco de las celdas metálicas se explica en clasificación de arco interno (IAC) y la accesibilidad en accesibilidad A y B en arco interno. Las celdas con envolvente metálica, el caso más común, se presentan en celdas de media tensión.
Las demás partes de IEC 62271 se ordenan en las normas para pruebas a equipos primarios.
Qué no hacer
- No exija 100 mΩ a 30 A a una envolvente PA o PB1: en esas categorías la norma no prescribe la resistencia de la capa conductora.
- No quite capas aislantes adicionales de una envolvente PB1: la norma exige que no se puedan retirar sin herramienta.
- No asuma que toda superficie es PB2: la categoría exige la capa conductora y los 100 mΩ a 30 A.
- No especifique acceso del público: el alcance de la norma lo limita a personal autorizado.
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Referencias
- IEC 62271-201, High-voltage switchgear and controlgear - Part 201: AC solid-insulation enclosed switchgear and controlgear for rated voltages above 1 kV and up to and including 52 kV, edición de 2014, apartados 1.1, 3.103, 3.107, 4.101, 4.102, 5.3.101 a 5.3.105, 5.101 y 5.102 (5.102.1 a 5.102.3).
Preguntas frecuentes
¿Qué diferencia hay entre IEC 62271-200 e IEC 62271-201?
La parte 200 trata la aparamenta con envolvente metálica. La parte 201 trata la de envolvente exterior de aislamiento sólido. Si la resistencia de la envolvente al punto de tierra es en todas partes menor o igual a 100 mΩ, la norma indica que aplica la parte 200.
¿Qué es la categoría PB2?
Es la categoría de protección con aislamiento de categoría PA más una capa conductora conectada a tierra, cuya resistencia al punto de tierra no supera 100 mΩ a 30 A de corriente continua. Si la resistencia es mayor, aplica la categoría PA.
¿La aparamenta de aislamiento sólido puede clasificarse contra arco interno para el público?
No. En IEC 62271-201 solo se define el tipo de accesibilidad A, restringido a personal autorizado. El alcance de la norma también limita el acceso a personal autorizado.