IEC 60071-1 divide las tensiones más elevadas para el equipo (Um) en dos rangos: el rango I, por encima de 1 kV y hasta 245 kV inclusive, y el rango II, por encima de 245 kV. En el rango I se especifican la tensión soportada de frecuencia industrial de corta duración y la de impulso de rayo; en el rango II, la de impulso de maniobra y la de impulso de rayo.
Respuesta corta
IEC 60071-1 (apartado 5.8) separa las tensiones más elevadas para el equipo en dos rangos. El rango I cubre desde más de 1 kV hasta 245 kV inclusive, tanto en transmisión como en distribución, y se resume en la Tabla 2. El rango II cubre más de 245 kV, sobre todo transmisión, y se resume en la Tabla 3. En el primero se especifican la tensión soportada de frecuencia industrial y la de impulso de rayo; en el segundo, la de impulso de maniobra y la de impulso de rayo.
Los dos rangos lado a lado
| Rango I | Rango II | |
|---|---|---|
| Um | Más de 1 kV hasta 245 kV inclusive | Más de 245 kV |
| Sistemas | Transmisión y distribución | Principalmente transmisión |
| Tabla de la norma | Tabla 2 | Tabla 3 |
| Valores que definen el nivel (asociaciones preferidas) | Impulso de rayo y frecuencia industrial de corta duración | Impulso de maniobra y impulso de rayo |
| Aislamiento entre fases | Los valores de frecuencia industrial y de rayo son iguales a los de fase-tierra | Impulso de maniobra con relación fase-fase/fase-tierra; rayo igual al de fase-tierra |
| Aislamiento longitudinal | Frecuencia industrial y rayo iguales a los de fase-tierra | Tensión combinada: impulso más componente de frecuencia industrial de polaridad opuesta |
Para el rango I, la norma advierte que las diferentes condiciones de operación de la transmisión y de la distribución deben tenerse en cuenta al escoger el nivel de aislamiento.
Por qué cambian los valores que se especifican
Todas las clases de sobretensión pueden presentarse en cualquier rango, y la norma de aplicación pide considerarlas todas desde el comienzo, sin importar la tensión del equipo. Solo al final, cuando se escogen los valores normalizados, se cubre cada esfuerzo con el valor de ensayo asignado al rango (IEC 60071-2, apartado 1.1).
Los apartados 5.11.1 y 5.11.2 de IEC 60071-1 explican la lógica:
- Rango I. La tensión soportada de frecuencia industrial de corta duración o la de impulso de rayo debe cubrir las tensiones soportadas requeridas de maniobra, tanto fase-tierra y fase-fase como longitudinales.
- Rango II. La tensión soportada de impulso de maniobra debe cubrir la requerida de frecuencia industrial de corta duración, si el comité de producto no exige un valor específico.
Para el rango II, la norma elige los valores de impulso de maniobra considerando si el equipo está protegido por pararrayos: las sobretensiones temporales esperadas, las características de los pararrayos disponibles y los factores de coordinación y seguridad entre el nivel de protección del pararrayos y la tensión soportada del equipo. Si no hay pararrayos, el criterio es el riesgo aceptable de descarga disruptiva y el grado de control de la sobretensión que resulte económico.
Cuándo se especifica algo distinto
El apartado 5.10 permite otras asociaciones si se justifican técnica y económicamente, siempre respetando las recomendaciones de los apartados 5.1 a 5.8. Los ejemplos de la norma:
- Aislamiento externo en las Um más altas del rango I: puede resultar más económico especificar una tensión soportada de impulso de maniobra en lugar de la de frecuencia industrial.
- Aislamiento interno en el rango II: las sobretensiones temporales altas pueden exigir especificar también una tensión soportada de frecuencia industrial de corta duración.
La norma además entrega más de una asociación preferida para casi cada Um, para que se pueda aplicar un criterio de desempeño o un patrón de sobretensiones distinto.
Qué tienen en común los dos rangos
Los dos rangos comparten las condiciones normales de ambiente del apartado 5.9.1: temperatura del aire que no pasa de 40 °C (promedio de 24 h de 35 °C como máximo), altitud de hasta 1 000 m, aire sin contaminación significativa por encima del nivel II (medio) y presencia habitual de condensación o precipitación. Los valores de las tablas valen en esas condiciones y en la atmósfera de referencia de 20 °C, 101,3 kPa y 11 g/m³.
Los ensayos entre fases y longitudinales también se separan por rango: en el rango I se ensayan, cuando los valores superan los de fase-tierra, con las variantes del apartado 6.5; en el rango II, con el ensayo de tensión combinada del apartado 6.6.
Dónde está el límite entre rangos
El límite es de 245 kV inclusive: un equipo de Um 245 kV pertenece al rango I y se especifica con frecuencia industrial e impulso de rayo. El primer valor del rango II en la Tabla 3 es Um 300 kV, que la norma marca como no preferido en IEC 60038; los preferidos son 362, 420, 550 y 800 kV. Por eso en la práctica el cambio de lógica de especificación se nota al pasar de 245 a 362 kV.
Qué significa en la práctica
- Si la especificación de un transformador de 145 kV muestra tensión soportada de frecuencia industrial e impulso de rayo, está expresada con la lógica del rango I.
- Si la de un interruptor de 550 kV muestra impulso de maniobra e impulso de rayo, está expresada con la lógica del rango II.
- Los límites 245 kV y 1 kV son límites de la Um del equipo, no de la tensión nominal del sistema.
Para ver los valores concretos, consulte las guías de niveles de aislamiento normalizados hasta 245 kV y sobre 245 kV. Para la tensión asignada de la aparamenta según IEC 62271-1, vea tensión asignada de la aparamenta: series y valores.
Para ampliar el tema, vea Coordinación de aislamiento: qué es y para qué sirve, Us, Um, Ucw, Urw y Uw: qué significa cada tensión y Impulso de rayo y de maniobra: formas de onda normalizadas.
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Referencias
- IEC 60071-1:2006, Insulation co-ordination - Part 1: Definitions, principles and rules: apartados 5.8, 5.10 y 5.11; Tablas 2 y 3.
- IEC 60071-2:1996, Insulation co-ordination - Part 2: Application guide: apartado 1.1.
Preguntas frecuentes
¿Qué tensiones abarca el rango I y cuáles el rango II?
El rango I va de más de 1 kV hasta 245 kV inclusive y cubre sistemas de transmisión y de distribución. El rango II abarca tensiones superiores a 245 kV y cubre principalmente sistemas de transmisión (IEC 60071-1, apartado 5.8).
¿Por qué en rango II se especifica el impulso de maniobra y en rango I la frecuencia industrial?
Porque el valor de ensayo asignado a cada rango debe cubrir las demás exigencias. En el rango I, la tensión soportada de frecuencia industrial o de rayo debe cubrir las tensiones de maniobra requeridas; en el rango II, la de impulso de maniobra debe cubrir la de frecuencia industrial si el comité de producto no pide un valor (apartado 5.11.1).
¿Se puede especificar algo distinto al valor típico de cada rango?
Sí, si se justifica técnica y económicamente. Dos ejemplos de la norma: especificar un impulso de maniobra en lugar de la frecuencia industrial para el aislamiento externo en las Um más altas del rango I, o exigir frecuencia industrial en el aislamiento interno del rango II cuando hay sobretensiones temporales altas (apartado 5.10).