La prueba de tensión soportada en sitio aplica al aislamiento una tensión mayor que la de servicio durante un tiempo definido, para comprobar que el transporte y el montaje no dejaron defectos. Es una prueba pasa o no pasa. Se hace en alterna, en continua o en muy baja frecuencia (VLF) según el equipo; en transformadores de medida se distingue la tensión aplicada de la inducida. Sus valores salen de la norma del equipo y del fabricante, y en sitio son una fracción de los de fábrica.
Qué es la prueba de tensión soportada en sitio
La prueba de tensión soportada, también llamada prueba dieléctrica o hipot (withstand voltage test), aplica al aislamiento de un equipo una tensión mayor que la de servicio durante un tiempo definido. Si el aislamiento la resiste sin descarga disruptiva ni contorneo, pasa. Si tiene un defecto grave, falla durante la prueba, en condiciones controladas, y no en servicio. Conviene no llamarla «prueba de resistencia de tensión», porque se confunde con la resistencia de aislamiento, ni «rigidez dieléctrica», que es el nombre del ensayo del aceite.
En fábrica, cada equipo pasa su ensayo dieléctrico de rutina al valor completo de su nivel de aislamiento. En sitio se repite la prueba, con un valor reducido, porque el transporte, el montaje y las conexiones hechas en campo pueden introducir defectos que el ensayo de fábrica no vio. Es parte de la puesta en servicio de celdas, GIS y cables, y complementa las pruebas de interruptores de potencia.
Qué mide y qué defecto detecta
Es una prueba pasa o no pasa. Detecta:
- Partículas y contaminación dentro de compartimientos de gas, típicas después del montaje de una GIS.
- Aisladores dañados en el transporte o en el montaje.
- Distancias reducidas por piezas mal posicionadas o conexiones mal hechas.
- Terminales y empalmes de cables mal instalados.
- Humedad en el aislamiento, en borneras o en cajas de terminales.
Lo que no hace: no mide el grado de envejecimiento ni ubica el defecto. Un aislamiento con descargas parciales pequeñas puede pasar la prueba. Por eso, en GIS y cables, se combina con la medición de descargas parciales, y antes de aplicarla se mide la resistencia de aislamiento para no someter a alta tensión un equipo con un problema evidente.
Alterna, continua o VLF
- Tensión alterna de frecuencia industrial o cercana a ella: somete el aislamiento al mismo tipo de esfuerzo que en servicio. Para equipos con mucha capacitancia, como una GIS o un cable largo, se usan sistemas resonantes que reducen la potencia de la fuente.
- Tensión continua: el equipo es liviano y la corriente es pequeña, pero el reparto del esfuerzo en el aislamiento es distinto al de servicio. No es adecuada para cables de dieléctrico extruido envejecidos, porque deja cargas atrapadas.
- Muy baja frecuencia (VLF, por debajo de 1 Hz, típicamente 0,1 Hz): reduce la potencia necesaria para cargar capacitancias grandes. IEEE 400.2 la describe para cables apantallados e IEC 60502-2 incluye la prueba a 0,1 Hz después de la instalación de cables de media tensión.
A qué equipos y niveles aplica
| Nivel | Equipos | Fábrica | Puesta en servicio | Mantenimiento |
|---|---|---|---|---|
| BT | Tableros y aparamenta de baja tensión | Ensayo dieléctrico de rutina | Lo habitual es la resistencia de aislamiento | Resistencia de aislamiento |
| MT | Celdas y RMU, cables, CT y PT | Ensayo de rutina a frecuencia industrial | Celdas en alterna o VLF si el fabricante la acepta; cables en VLF; secundarios de CT y PT si la especificación lo pide | Después de reparaciones; en cables, como diagnóstico |
| AT | GIS, cables, CT y PT | Ensayo de rutina | GIS y cables en alterna, con sistemas resonantes | Después de reparaciones o ampliaciones |
| EAT | GIS, cables, líneas aisladas en gas | Ensayo de rutina | Sí, en alterna con sistemas resonantes | Después de reparaciones o ampliaciones |
En media tensión, IEC 62271-200 prevé ensayos después del montaje en sitio para las celdas de media tensión; lo propio de una RMU está en la guía del interruptor-seccionador de media tensión. En una subestación GIS de más de 52 kV, IEC 62271-203 tabula las tensiones de ensayo en sitio y dedica un anexo a las consideraciones técnicas y prácticas de esos ensayos.
En equipos de subestación al aire, como interruptores y seccionadores, el aislamiento se verifica en fábrica y en campo se evalúa con resistencia de aislamiento y, donde aplica, con factor de potencia. En transformadores de potencia, las pruebas de tensión aplicada e inducida son de fábrica y en sitio solo se hacen en casos especiales.
VLF en cables y celdas de media tensión
La VLF es la forma más práctica de probar en sitio un cable de media tensión: a 0,1 Hz la potencia reactiva que exige la capacitancia del cable es unas 500 a 600 veces menor que a 50 o 60 Hz, y un equipo portátil prueba tramos largos. IEEE 400.2 fija los niveles de tensión VLF por clase de cable, distintos para instalación, aceptación y mantenimiento, con duraciones del orden de decenas de minutos. Con el mismo equipo se puede medir la tangente delta VLF, que clasifica el envejecimiento del cable sin llevarlo a la falla; ese diagnóstico está en las pruebas de diagnóstico de cables.
Si el cable se prueba conectado a la celda, el valor debe servir para ambos, y la celda solo admite VLF si su fabricante lo acepta: el valor en sitio de la celda lo define el fabricante con base en IEC 62271-200. Antes de aplicar tensión se desconectan los PT, los descargadores de sobretensiones y los equipos de medida conectados al cable.
En transformadores de medida
En un CT o un PT hay que distinguir dos pruebas:
- Tensión aplicada: una fuente externa somete a tensión el aislamiento entre un devanado y tierra. Prueba el aislamiento a tierra.
- Tensión inducida: se alimenta un devanado y el propio transformador genera la tensión de prueba en el primario. Prueba el aislamiento entre espiras y el principal de un PT inductivo puesto a tierra, cuyo borne N tiene aislamiento reducido y no admite una tensión aplicada alta. Para no saturar el núcleo, la inducida se hace a una frecuencia mayor que la nominal, con un tiempo de prueba más corto. En los CT, el aislamiento entre espiras se comprueba en fábrica con su propia prueba de sobretensión entre espiras.
Ambas son ensayos de rutina de fábrica según IEC 61869-1 y sus partes específicas (IEC 61869-2 para CT e IEC 61869-3 para PT), que eligen la tensión del primario según la tensión máxima del equipo (Um) con base en los niveles de coordinación de aislamiento de IEC 60071-1. En campo, el aislamiento principal de un CT o un PT de alta tensión al aire rara vez se vuelve a probar con tensión soportada: se evalúa con resistencia de aislamiento y factor de potencia. Lo habitual en la puesta en servicio es probar los secundarios y su cableado a una tensión baja, si la especificación lo exige, para encontrar borneras húmedas, cables dañados o distancias insuficientes en la caja de bornes. En una GIS, los CT y PT entran en la prueba de la instalación completa según IEC 62271-203. Después de una prueba inducida, el fabricante puede pedir repetir la medición de descargas parciales.
Norma y criterios
- IEC 62271-203: GIS de más de 52 kV, con tabla de tensiones de ensayo en sitio y anexo sobre los ensayos en sitio.
- IEC 62271-200: aparamenta bajo envolvente metálica de 1 kV a 52 kV, con ensayos después del montaje en sitio.
- IEC 61869-1, -2 y -3: ensayos dieléctricos de rutina de transformadores de medida, primario y secundarios.
- IEC 60502-2: cables de 6 kV a 30 kV, con prueba después de la instalación en alterna (incluida la de 0,1 Hz) o en continua.
- IEEE 400 e IEEE 400.2: pruebas de campo de cables apantallados de 5 kV en adelante, con niveles y duraciones VLF por clase de tensión.
- IEC 60840 e IEC 62067: cables de más de 30 kV, con prueba en alterna del aislamiento después de la instalación; IEC 62067 agrega descargas parciales en sitio.
- ANSI/NETA ATS: incluye pruebas de tensión soportada en la aceptación de aparamenta y cables, cuando el contrato la toma como referencia.
El criterio es que el aislamiento resista la tensión durante el tiempo especificado sin descarga disruptiva, que la corriente se mantenga estable, que la fuente no dispare y que la resistencia de aislamiento después sea parecida a la de antes. El valor en sitio es una fracción del de fábrica que define la norma del equipo; se toma de la norma vigente y del manual del fabricante, y nunca se improvisa. En alterna y en VLF la corriente es sobre todo capacitiva y depende del tamaño del objeto, así que no hay un límite universal en microamperios: lo que importa es que sea estable.
Qué puede falsear el resultado
- Equipos que no deben recibir la tensión conectados al circuito: transformadores de tensión, descargadores, indicadores de presencia de tensión, relés o medidores.
- Tierras de servicio que siguen puestas en un secundario o en el borne N: la fuente dispara de inmediato sin que el aislamiento tenga problema.
- Descargas externas por humedad, suciedad o bordes agudos en los puntos de conexión al aire.
- Capacidad insuficiente del equipo de prueba para la capacitancia del objeto: la tensión no llega al valor requerido.
- Valor o duración equivocados, tomados de otra norma o de otra edición.
Qué hacer si sale mal
Primero se descartan causas externas: conexiones, tierras, equipos que debían estar desconectados y descargas al aire. Si la falla es interna, el equipo no se energiza. En una GIS se ubica el compartimiento, por ejemplo con medición de descargas parciales, se abre, se limpia o se cambia la pieza dañada y se repite la prueba completa. En cables se localiza el punto de falla, se repara el terminal o el empalme y se repite. En transformadores de medida se revisan borneras y cableado secundario y, si el defecto está en el devanado, se consulta al fabricante.
- ¿La falla tiene una causa externa: conexiones, tierras, equipos que debían estar desconectados o descargas al aire?
- SíCorrija la causa y repita la prueba
- NoFalla interna, el equipo no se energiza. ¿En qué equipo está?
- GISUbique el compartimiento, por ejemplo con descargas parciales; ábralo, limpie o cambie la pieza dañada y repita la prueba completa
- CableLocalice el punto de falla, repare el terminal o el empalme y repita
- Transformador de medidaRevise borneras y cableado secundario; si el defecto está en el devanado, consulte al fabricante
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Referencias
- IEC 62271-203:2022, High-voltage switchgear and controlgear – Part 203: AC gas-insulated metal-enclosed switchgear for rated voltages above 52 kV.
- IEC 62271-200:2021, High-voltage switchgear and controlgear – Part 200: AC metal-enclosed switchgear and controlgear for rated voltages above 1 kV and up to and including 52 kV.
- IEC 61869-1:2023, Instrument transformers – Part 1: General requirements; IEC 61869-2 e IEC 61869-3.
- IEC 60071-1, Insulation co-ordination – Part 1: Definitions, principles and rules.
- IEEE Std 400-2023, Guide for Field Testing and Evaluation of the Insulation of Shielded Power Cable Systems Rated 5 kV and Above.
- IEEE Std 400.2-2024, Guide for Field Testing of Shielded Power Cable Systems Using Very Low Frequency (VLF) (less than 1 Hz).
- IEC 60502-2:2014, Power cables with extruded insulation and their accessories for rated voltages from 1 kV up to 30 kV – Part 2.
- IEC 60840:2020 e IEC 62067:2022, cables de potencia con aislamiento extruido de más de 30 kV.
- ANSI/NETA ATS, Standard for Acceptance Testing Specifications for Electrical Power Equipment and Systems.
Preguntas frecuentes
¿La prueba de tensión soportada daña el aislamiento?
Al valor y la duración que fija la norma del equipo, no daña un aislamiento sano; está pensada para que falle solo el que tiene un defecto. Por eso en sitio se aplica una fracción del valor de fábrica y no el valor completo, y repetir el valor pleno sin autorización del fabricante somete el aislamiento a un esfuerzo innecesario.
¿Por qué la VLF se hace a 0,1 Hz?
Porque la potencia reactiva que pide la capacitancia de un cable es proporcional a la frecuencia. A 0,1 Hz es unas 500 veces menor que a 50 Hz y unas 600 veces menor que a 60 Hz, así que un equipo portátil puede probar tramos largos que a frecuencia industrial exigirían un sistema resonante pesado.
¿Qué diferencia hay entre la tensión soportada y la resistencia de aislamiento?
La resistencia de aislamiento se mide con una tensión continua moderada y da un valor en megaohmios que sirve para tendencia. La tensión soportada somete el aislamiento a un esfuerzo mayor que el de servicio y responde una sola pregunta: resiste o no resiste. Por eso la resistencia se mide antes y después de la soportada.