Con los contactos abiertos y tensión aplicada, una ampolla de vacío puede emitir rayos X. IEC 62271-1 (edición 2017) fija el límite en 5 µSv/h a 1 m con la tensión asignada y exige medirla en un banco de ensayo con los contactos bloqueados a la distancia mínima. No es la prueba de integridad del vacío.
Respuesta corta
Una ampolla de vacío con los contactos abiertos y una tensión alta entre ellos puede emitir rayos X. IEC 62271-1, edición 2017, trata esa emisión en dos cláusulas: la 6.20 exige que las ampollas se diseñen para cumplir los criterios de aceptación, y la 7.11 define el ensayo. El criterio central es corto: no más de 5 µSv/h a 1 m con la tensión asignada.
No confunda este ensayo con la prueba de integridad del vacío. Aquel verifica que la ampolla sigue sellada, y este mide la radiación que emite una ampolla nueva bajo tensión.
A quién se le exige y cuándo
La cláusula 7.11.1.1 pide el ensayo sobre ampollas de vacío nuevas. No hay requisito de ensayar la aparamenta completa cuando el tipo de ampolla ya fue ensayado con éxito como componente. En la práctica, el informe de la ampolla es el que respalda a varios fabricantes de celdas e interruptores.
Cómo se prepara el ensayo
La ampolla se monta en un banco de ensayo diseñado para ajustar la separación de contactos abiertos a la distancia mínima que tendrá en la aparamenta. Las ampollas que operan en un medio aislante distinto del aire, como aceite o SF₆, pueden ensayarse en ese medio si hace falta para soportar la tensión. El recipiente del medio debe ser de un material aislante cuya atenuación de radiación no sea mayor que la de 9,5 mm de metacrilato de metilo. Entre la ampolla y el instrumento solo debe haber el medio mínimo necesario para el aislamiento (cláusula 7.11.1.2).
El instrumento de medida
Se usa un instrumento de medida de radiación, blindado contra radiofrecuencia, con estas características mínimas (7.11.1.3):
- Rango de medida de 5 µSv/h hasta 150 µSv/h, con una exactitud de ±25 % en todo el rango.
- Tiempo de respuesta que no pase de 15 s.
- Respuesta en energía de al menos 25 keV a 0,5 MeV.
El elemento sensor se coloca en el plano de los contactos separables y apuntando a ellos. La distancia preferida entre el instrumento y la pared de la ampolla es 1 m. También se admite cualquier distancia hasta 15 m, y en ese caso la lectura se ajusta con la ley del inverso del cuadrado de la distancia (7.11.1.4).
Procedimiento y criterio
Con la ampolla en el banco, los contactos bloqueados abiertos a la distancia mínima y el instrumento en su lugar, se aplica entre los contactos una tensión igual a la tensión asignada Ur de la aparamenta. Pasados al menos 15 s se toma la lectura de radiación. Luego la tensión sube hasta la tensión soportada de corta duración a frecuencia industrial Ud de las tablas de niveles de aislamiento y, pasados otros 15 s como mínimo, se registra la lectura en el informe (cláusula 7.11.2).
- Ampolla nueva en el banco. Contactos bloqueados a la distancia mínima
- Instrumento a 1 m. En el plano de los contactos, apuntando a ellos
- Tensión asignada Ur. Al menos 15 s; lectura hasta 5 µSv/h a 1 m
- Tensión soportada Ud. Al menos 15 s; lectura registrada en el informe
- Informe. Valor declarado si pasa de 150 µSv/h
| Condición de la aparamenta | Tensión aplicada | Límite a 1 m |
|---|---|---|
| Cualquiera | Tensión asignada Ur | 5 µSv/h |
| Ud de hasta 160 kV inclusive | Tensión soportada Ud | 150 µSv/h |
| Ud mayor que 160 kV | Tensión soportada Ud | Se mide; si pasa de 150 µSv/h, el fabricante declara el valor real |
La edición 2017 cambió este criterio respecto de la anterior para reconocer las ampollas de mayor tensión asignada: los criterios de aceptación se modificaron para ellas, según la lista de cambios de la propia norma.
Qué significa para quien prueba en campo
La nota de la cláusula 7.11.3 da una pista práctica. El valor declarado por el fabricante puede usarse para organizar un entorno de trabajo seguro, según la reglamentación local. Aplica cuando se hace una prueba de tensión soportada a frecuencia industrial entre los contactos abiertos de una ampolla. Y la nota de la cláusula 6.22 recuerda que, al ensayar aparamenta con dispositivos de vacío, se toman precauciones para que la posible emisión durante el ensayo de alta tensión quede en límites seguros, y que las normas nacionales pueden influir en esas medidas.
Esto no sirve para improvisar. Antes de aplicar tensión entre contactos abiertos:
- Pida al fabricante la información de emisión del modelo de ampolla.
- Defina una distancia y un tiempo de permanencia del personal acordes con esa información y con la normativa local.
- Aplique la tensión solo a la ampolla en prueba, con el resto del equipo despejado.
Para saber cómo se hace la prueba de campo, vea la guía de prueba de integridad del vacío, y para la verificación dieléctrica del interruptor, la prueba de tensión soportada en sitio.
El ensayo de rayos X es un ensayo de tipo, y el mapa completo de estos ensayos está en ensayos de tipo de la aparamenta. La comprobación de estanqueidad que se hace en fábrica se resume en los ensayos de rutina de la aparamenta.
Para ver cómo encaja con el resto de la serie IEC 62271, consulte las normas para pruebas a equipos primarios.
Relación con la integridad del vacío
La norma no pide pruebas de estanqueidad específicas para las ampollas, porque su hermeticidad se verifica en la fabricación y se considera que tienen fuga cero durante su vida. Cuando una norma específica pide una prueba de estanqueidad como verificación de estado (por ejemplo, después de un ensayo mecánico), la integridad del vacío se comprueba con la prueba dieléctrica de verificación de estado de la cláusula 7.2.12 (cláusula 7.8.4 b). Esa prueba se hace a 80 % de la tensión soportada asignada a frecuencia industrial para equipos de hasta 245 kV. Es otro objetivo: aquí se busca saber si la ampolla conserva el vacío, no cuánta radiación emite.
Qué no hacer
- No use el informe de integridad del vacío como prueba de rayos X, ni al revés.
- No aplique tensión entre contactos abiertos sin conocer la emisión declarada de la ampolla.
- No mida a una distancia distinta de 1 m sin corregir la lectura.
- No dé por probada una celda por una ampolla de otro modelo: el ensayo es por tipo de ampolla.
Cuándo llamarnos
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Referencias
- IEC 62271-1, High-voltage switchgear and controlgear - Part 1: Common specifications for alternating current switchgear and controlgear, edición 2017, cláusulas 6.20, 6.22, 7.2.12, 7.8.4 y 7.11 (7.11.1 a 7.11.3).
Preguntas frecuentes
¿Qué límite de rayos X fija la norma para una ampolla de vacío?
La emisión no debe pasar de 5 µSv/h a 1 m de distancia con la tensión asignada Ur. Con la tensión soportada a frecuencia industrial Ud, el límite es 150 µSv/h a 1 m para aparamenta con Ud de hasta 160 kV inclusive. Sobre 160 kV se mide, y si pasa de 150 µSv/h, el fabricante declara el valor real (IEC 62271-1, edición 2017, cláusula 7.11.3).
¿El ensayo de rayos X se hace sobre la celda terminada?
No hace falta. El ensayo se hace sobre ampollas nuevas, en un banco, y la norma no exige ensayar la aparamenta si el tipo de ampolla ya pasó el ensayo como componente (cláusula 7.11.1.1).
¿Qué debo hacer al aplicar tensión a una ampolla en campo?
Tenga en cuenta que puede emitir rayos X. La norma indica que el valor declarado por el fabricante sirve para organizar un entorno de trabajo seguro según la normativa local al hacer una prueba de tensión soportada entre los contactos abiertos (nota de la cláusula 7.11.3). Siga las instrucciones del fabricante y las reglas de protección radiológica de su país.