5.3.1 Relación entre el procedimiento de ensayo y el tipo de aislamiento. La verificación de la rigidez dieléctrica
del aislamiento se realiza mediante ensayos. La elección del tipo de ensayo para un equipo determinado debe tener en cuenta la naturaleza de su aislamiento o aislamientos. Los apartados 3.4 y 3.5 de la Norma CEI 60071-1 subdividen los tipos de aislamiento en "autorregenerables" y "no autorregenerables". Esto impone la selección del procedimiento de ensayo a adoptar para un equipo particular a partir de la lista de ensayos dada en el apartado 5.3 de la Norma CEI 60071-1 descrita con mayor amplitud en la Norma CEI 60060-1.
Las informaciones y recomendaciones siguientes se dan como ayuda para la selección óptima de los ensayos de tipo a partir de consideraciones sobre la coordinación de aislamiento. Se ha tenido en cuenta el hecho de que muchos equipos comprenden tanto aislamientos autorregenerables como no autorregenerables.
5.3.2 Aislamiento no autorregenerable. Con el aislamiento no autorregenerable, una descarga disruptiva degrada las
propiedades aislantes del aislamiento e incluso puede ser afectado por tensiones de ensayo que no causan descargas dis- ruptivas. Por ejemplo, los ensayos de sobretensión a frecuencia industrial y los ensayos a impulso con inversión de po- laridad pueden iniciar arborescencias en los aislamientos poliméricos y dará lugar a la generación de gases en los aisla- mientos líquidos o impregnados. Por estas razones, el aislamiento no autorregenerable se ensaya mediante la aplicación un número limitado de tensiones de ensayo al nivel de soportabilidad normalizado, es decir por el procedimiento A del apartado 20.1.1 de la Norma CEI 60060-1, en el cual se aplican tres impulsos de cada polaridad y el ensayo se considera satisfactorio si no se producen descargas disruptivas.
A los efectos de la coordinación de aislamiento, conviene considerar que el equipo que satisface este ensayo tiene una tensión soportada prevista igual a la tensión de ensayo aplicada (es decir, la tensión de ensayo asignada). Dado que el número de impulsos de ensayo es reducido y que no se permite ningún fallo, no se puede deducir ninguna información estadística útil respecto a la tensión soportada real del equipo.
Algunos equipos que contienen tanto aislamientos no autorregenerables como autorregenerables pueden considerarse, a los efectos de ensayo, como no autorregenerables si una descarga disruptiva durante el ensayo produce un daño signifi- cativo a la parte no autorregenerable del aislamiento (por ejemplo transformadores ensayados con pasatapas que tiene una mayor tensión soportada a impulso normalizada).
5.3.3 Aislamiento autorregenerable. En el aislamiento autorregenerable es posible efectuar un gran número de apli-
caciones de la tensión de ensayo, este número está limitado solo por las restricciones de ensayo y no por el aislamiento en sí, incluso en caso de descargas disruptivas. La ventaja de aplicar muchas veces la tensión de ensayo es la informa- ción estadística que puede obtenerse sobre el comportamiento del aislamiento. La Norma CEI 60060-1 normaliza tres métodos alternativos que conducen a la estimación de la tensión soportada del 90%. A los efectos de la coordinación de aislamiento, el método preferente para determinar U50 es el de subida y bajada con siete impulsos por grupo y al menos
ocho grupos. Se puede deducir U10 suponiendo un valor de la desviación típica (véase apartado 3.1.4) o bien esta última
puede determinarse por medio de un ensayo de niveles múltiples. Para evaluar el significado estadístico de este método de ensayo se puede consultar el anexo A de la Norma CEI 60060-1.
5.3.4 Aislamiento mixto. En los equipos cuyos aislamientos autorregenerables no pueden ensayarse separadamente de
los no autorregenerables (por ejemplo pasatapas y transformadores de medida), es necesario un compromiso para la elección del método de ensayo. Esto es necesario para no dañar un aislamiento no autorregenerable satisfactorio mien- tras, al mismo tiempo, se intenta asegurar que el ensayo discrimine adecuadamente entre aislamientos autorregenerables satisfactorios y no satisfactorios. Por una parte, el aislamiento no autorregenerable conduce a efectuar pocas aplicacio- nes de la tensión de ensayo. Por otra parte el aislamiento autorregenerable requiere muchas aplicaciones de la tensión de ensayo (con fines de selectividad). La experiencia muestra que un compromiso aceptable es el procedimiento de ensayo de soportabilidad B, 20.1.2 de la Norma CEI 60060-1 (15 impulsos y sólo dos descargas disruptivas permitidas en las partes autorregenerables).
La selectividad de este procedimiento puede expresarse como la diferencia entre los niveles reales de soportabilidad que resultarían en probabilidades del 5% y de 95% de satisfacer el ensayo tal como se indica en la tabla 4.
Tabla 4
Selectividad de los procedimientos de ensayo B y C de la Norma CEI 60060-1
Procedimiento de ensayo de CEI Número de impulsos Probabilidad en % de satisfacer el ensayo a U10 Nivel de soportabilidad para una probabilidad del 95% de satisfacer
el ensayo
Nivel de soportabilidad para una probabilidad del 5% de satisfacer el ensayo Selectividad B 15/2 82 U5,5 (Uw+0,32 Z) U36 Uw –0,92 Z 1,24 Z C 3+9 82 U4,6 (Uw+0,40 Z) U63 (Uw – 1,62 Z) 2,02 Z
Así, un equipo ensayado según el procedimiento B, cuya tensión soportada real esté en el límite de ser aceptado (la ten- sión soportada asignada y la tensión de ensayo del cual son ambas U10), tiene una probabilidad del 82% de satisfacer el
ensayo. Un equipo mejor, con una tensión soportada U10 que supera en 0,32 Z la tensión normalizada Uw (cuyas tensio-
nes asignada y de ensayo son ambas U5,5 ), tiene una probabilidad del 95% de satisfacer el ensayo. Un equipo mediocre,
con una tensión soportada menor en 0,92 Z que el valor normalizado Uw (cuyas tensiones asignadas y de ensayo son
ambas U36), tiene una probabilidad del 5% de satisfacer el ensayo. Esta selectividad del ensayo (1,24 Z) puede cuantifi-
carse mejor suponiendo valores de Z de un 3% y un 6% de U50 para los impulsos tipo rayo y tipo maniobra respectiva-
mente. (Debe tenerse en cuenta que Z no puede determinarse a partir de este ensayo) La selectividad del ensayo 15/2 se ilustra mejor en la figura 10 donde se compara con el ensayo ideal.
Una alternativa al procedimiento de ensayo anterior es el procedimiento de ensayo C de tensión soportada, 20.1.3 de la Norma CEI 60060-1, que es una modificación del procedimiento americano. En este procedimiento se aplican tres im- pulsos de ensayo y se admite una sola descarga disruptiva en el aislamiento autorregenerable, en este caso se aplican nueve impulsos más y el ensayo se considera satisfactorio si no se produce ninguna descarga disruptiva. En la tabla 4 y en la figura 10, se compara la selectividad de este procedimiento con la del ensayo 15/2.
Fig. 10 − Probabilidad P de que un equipo satisfaga un ensayo en función de la diferencia K entre la tensión soportada a impulso real y asignada
5.3.5 Limitaciones de los procedimientos de ensayo. Dado que el restablecimiento del aislamiento después de una
descarga disruptiva es un proceso dependiente del tiempo, debe dejarse un intervalo de tiempo adecuado entre las aplicaciones de la tensión de ensayo para permitir que los aislamientos autorregenerables recuperen su rigidez dieléc- trica plena. Es conveniente que los comités de producto especifiquen los límites de aceptabilidad (si los hay) de los in- tervalos de tiempo entre aplicaciones sucesivas de la tensión de ensayo, que dependen del tipo de aislamiento. Conviene también tener en cuenta la posible degradación de los aislamientos no autorregenerables por la repetida aplicación de las tensiones de ensayo, incluso sin que se produzcan descargas disruptivas.
5.3.6 Selección de los procedimientos de ensayo de tipo. Teniendo en cuenta las consideraciones precedentes, se ha-
cen las siguientes recomendaciones para los ensayos realizados para los fines de la coordinación de aislamiento:
− debería ensayarse el aislamiento autorregenerable con el método de subida y bajada (uno de los métodos descritos en el procedimiento de ensayo D de tensión soportada, 20.1.4 de la Norma CEI 60060-1);
− debería ensayarse el aislamiento no autorregenerable con el ensayo de tensión soportada a tres impulsos (procedi- miento de ensayo A de tensión soportada, 20.1.1 de la Norma CEI 60060-1);
− en general, debería ensayarse los equipos que contienen tanto aislamientos autorregenerables como no autorrege- nerables (es decir aislamientos mixtos) con el ensayo 15/2 (procedimiento de ensayo B de tensión soportada, 20.1.2 de la Norma CEI 60060-1). Sin embargo, cuando el riesgo de propagación de arborescencias en el aislamiento no autorregenerable es una preocupación esencial, y el número de aplicaciones de la tensión se considera excesivo, el ensayo 3 + 9 (procedimiento de ensayo C, 20.1.3 de la Norma CEI 60060-1) es una alternativa aceptable;
− además, cuando para los fines de la coordinación de aislamiento se requieren ensayos a frecuencia industrial, debería aplicarse los ensayos de tensión soportada a frecuencia industrial de corta duración (CEI 60071-1) tanto al aisla- miento autorregenerable como al no autorregenerable y al mixto.
5.3.7 Selección de las tensiones de ensayo de tipo. Para los equipos que contienen sólo aislamiento externo al aire, el
ensayo se realiza con la tensión soportada normalizada aplicando los factores de corrección atmosféricos especificados en la Norma CEI 60060-1.
Para los equipos que contienen sólo aislamientos internos, el ensayo se realiza con la tensión soportada normalizada sin corrección.
Para los equipos que contienen tanto aislamientos internos como externos, debería aplicarse el factor de corrección atmosférico y realizar el ensayo con el valor corregido, siempre que el factor de corrección esté comprendido entre 0,95 y 1,05. Cuando el factor de corrección esté fuera de este rango, las alternativas indicadas a continuación son aceptables para los fines de la coordinación de aislamiento.
5.3.7.1 Tensión de ensayo del aislamiento externo superior a la del aislamiento interno (factor de corrección at- mosférico > 1,05 ). El aislamiento externo sólo se puede ensayar correctamente cuando el interno está sobredimensio-
nado. Si no es así, debería ensayarse el aislamiento interno con el valor normalizado y para el aislamiento externo los comités técnicos de producto pueden considerar las alternativas siguientes o se puede llegar a un acuerdo sobre ellas:
− ensayo del aislamiento externo sobre maquetas;
− interpolación a partir de resultados conocidos;
− estimación de las tensiones soportadas a partir de las dimensiones.
En general, el ensayo de aislamiento externo no es necesario si las distancias en el aire son iguales o mayores que las dadas en las tablas A.1, A.2, y A.3 del anexo A.
En los ensayos de aisladores verticales bajo lluvia, la forma del aislador debería cumplir algunos requisitos adicionales. Hasta que no se disponga de más información, puede considerarse que estos requisitos se satisfacen si la forma del ais- lador está de acuerdo con las especificaciones de la Norma CEI 60815.
En los ensayos a frecuencia industrial bajo lluvia, no son necesarios ensayos adicionales del aislamiento externo si las distancias en el aire son mayores a la tensión soportada a frecuencia industrial asignada dividida por 230 kV/m y la for- ma del aislador cumple con los requisitos de la Norma CEI 60815.
5.3.7.2 Tensión de ensayo del aislamiento externo inferior a la del aislamiento interno (factor de corrección at- mosférico < 0,95). El aislamiento interno sólo puede ensayarse correctamente cuando el externo está sobredimensio-
nado. Si no es así, debería ensayarse el aislamiento externo con los valores corregidos y, para el aislamiento interno, los comités técnicos de producto pueden considerar las alternativas siguientes o se puede llegar a un acuerdo sobre ellas:
− ensayo del aislamiento interno con impulsos de una sola polaridad (generalmente negativa);
− ensayo del aislamiento interno aumentando la tensión soportada del aislamiento externo, por ejemplo por medio de electrodos de control de efecto corona con diferente separación. Estas medidas de refuerzo no deberían afectar al comportamiento del aislamiento interno.
6 CONSIDERACIONES GENERALES PARA LÍNEAS AÉREAS 6.1 Consideraciones generales
Aunque el procedimiento de coordinación de aislamiento de las líneas aéreas sigue el criterio general de la coordinación de aislamiento, deben tenerse en cuenta las siguientes consideraciones especiales:
− cuando se utilizan aisladores de suspensión, conviene que en la rigidez dieléctrica de las distancias en el aire se ten- ga en cuenta el movimiento de los conductores;
− las normas de aisladores especifican las dimensiones de los aisladores individuales sin hacer referencia a la tensión más elevada para el material o a la tensión más elevada de la red. Por consiguiente, el procedimiento de coordina- ción de aislamiento termina con la determinación de la tensión soportada especificada Urw. No es necesario seleccio-
nar una tensión asignada de la lista de la Norma CEI 60071-1 y no son de aplicación en este caso las tablas 2 y 3 de la Norma CEI 60071-1;
− el comportamiento del aislamiento de las líneas aéreas tiene un gran impacto sobre el de las subestaciones. La tasa de disparos de las líneas de transporte debidos al rayo determina la frecuencia de los reenganches y la tasa de descar- gas de rayo en la proximidad de la subestación determina la frecuencia de sobretensiones de frente rápido que llegan a ella.