Ensayos de tensión soportada: tipos y criterio de aprobación

Respuesta corta

Un ensayo de tensión soportada aplica al aislamiento la tensión soportada asignada para comprobar, con una confianza razonable, que la tensión soportada real no es menor que la especificada (IEC 60071-1, apartado 6.1). El criterio de aprobación se basa en las descargas disruptivas que ocurren durante la prueba: cuántas se toleran depende del tipo de aislamiento y del procedimiento. El equipo que falla es rechazado; lo que cuenta como falla y cómo se detecta lo define el comité de producto.

Ensayos que cubre la norma

IEC 60071-1 trata cinco ensayos normalizados:

1. Tensión soportada de frecuencia industrial de corta duración.
2. Impulso de maniobra.
3. Impulso de rayo.
4. Impulso de maniobra combinado (entre fases).
5. Tensión combinada (aislamiento longitudinal).

Las formas de onda son el impulso de rayo 1,2/50 µs y el de maniobra 250/2 500 µs. Los ensayos de impulso de frente muy rápido deben especificarlos los comités de producto, si hacen falta.

Condiciones generales del ensayo

• Seco o bajo lluvia. Generalmente son ensayos en seco con la atmósfera normalizada. Para el aislamiento externo sin protección de la intemperie, los de frecuencia industrial y de maniobra se hacen bajo lluvia, aplicada simultáneamente sobre todo el aire y las superficies bajo tensión (IEC 60060-1).
• Polaridad. Los impulsos se verifican en ambas polaridades, salvo que el comité de producto indique una sola, o que se haya demostrado que una condición o polaridad es la más exigente.
• Atmósfera. Si el laboratorio difiere de la atmósfera de referencia, se corrige la tensión de ensayo según IEC 60060-1.
• Ensayo conjunto. Si el valor entre fases o longitudinal es igual al de fase-tierra, se recomienda hacer ambos ensayos a la vez, conectando uno de los bornes de fase a tierra.

Frecuencia industrial de corta duración

Es una sola aplicación del valor asignado en los bornes de la configuración de aislamiento. El aislamiento aprueba si no ocurre descarga disruptiva, salvo que el comité de producto diga otra cosa. Si ocurre una descarga en aislamiento autorrecuperable durante un ensayo bajo lluvia, el ensayo puede repetirse una vez, y se aprueba si no hay más descargas.

Cuando el ensayo no puede hacerse a frecuencia industrial, por ejemplo en transformadores con aislamiento no uniforme, el comité de producto puede especificar frecuencias hasta unos cientos de hertz y duraciones menores a un minuto, con las mismas tensiones salvo que se justifique otra cosa.

Impulsos: los procedimientos

El comité de producto escoge uno de los procedimientos normalizados, descritos en IEC 60060-1:

El procedimiento de un impulso por nivel se recomienda únicamente si se conoce la desviación convencional. La norma sugiere z = 6 % para maniobra y 3 % para rayo, valores que se usan solo si se sabe que la desviación real no los supera.

En todos los procedimientos no se tolera ninguna descarga en el aislamiento no autorrecuperable. El de tres impulsos sin descarga no tiene significado estadístico (se asume probabilidad de soportar de 100 %).

Dos de quince: el caso del aislamiento mixto

Cuando un equipo combina aislamiento autorrecuperable y no autorrecuperable, se adapta el de quince impulsos. Por cada polaridad:

• se aplican al menos 15 impulsos;
• no puede haber descargas en la parte no autorrecuperable, lo que se confirma con cinco impulsos consecutivos sin descarga tras la última;
• las descargas no pueden pasar de dos.

El máximo posible es de 25 impulsos por polaridad.

Ensayos entre fases y longitudinales

• Rango I. Si el valor entre fases o longitudinal es mayor que el de fase-tierra (los valores entre paréntesis de la Tabla 2), en frecuencia industrial se prefiere ensayar con dos fuentes de tensión; en impulso de rayo, se hace inmediatamente después del ensayo a tierra, subiendo la tensión sin cambiar el montaje, y los impulsos que descargan a tierra se consideran no eventos. Si las descargas a tierra impiden el ensayo, se usa un ensayo combinado.
• Rango II. Se hace el ensayo combinado, con una configuración que reproduzca la de servicio, el borne de tierra conectado a tierra, el de la tercera fase retirado o a tierra, y repetido para todas las combinaciones de bornes salvo que la simetría justifique no hacerlo. Aquí cuenta cualquier descarga disruptiva.
• Situación alternativa. Cuando el ensayo normalizado es demasiado caro, difícil o imposible, el comité de producto especifica la mejor solución, demostrando que las condiciones físicas del desarrollo de la descarga no cambian.

De fábrica a campo

Estos ensayos demuestran el nivel de aislamiento de un equipo en condiciones normalizadas, y la norma deja a los comités de producto definir cuáles son de tipo y cuáles de rutina. Para ver cómo se aplica en aparamenta, lea ensayos de tipo de la aparamenta y ensayos de rutina de la aparamenta. En campo se usan otros valores y fines: vea prueba de tensión soportada en sitio.

Para ampliar el tema, vea Impulso de rayo y de maniobra: formas de onda normalizadas y Coordinación de aislamiento: qué es y para qué sirve.

Cuándo llamarnos

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Referencias

• IEC 60071-1:2006, Insulation co-ordination - Part 1: Definitions, principles and rules: apartados 6.1 a 6.6.
• IEC 60060-1, High-voltage test techniques - Part 1: General definitions and test requirements (citada por la norma).

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