NORMA INTERNACIONAL
CEI IEC 60071-1 Séptima edición 1993-11
Versión oficial en español
Coordinación de aislamiento Parte 1: Definiciones, principios y reglas
Insulation co-ordination Part 1: Definitions, principles and rules
Coordination de l'isolement Partie 1: Définitions, principes et règles
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CÓDIGO DE PRECIO
N
Para información sobre el precio de esta norma, véase catálogo en vigor.
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ÍNDICE Página ANTECEDENTES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
1
OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
2
NORMAS PARA CONSULTA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
3
DEFINICIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
3.1
Coordinación de aislamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
3.2
Aislamiento externo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
3.3
Aislamiento interno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
3.4
Aislamiento autorregenerable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
3.5
Aislamiento no autorregenerable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
3.6
Borne de la configuración del aislamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
3.7
Configuración del aislamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
3.8
Tensión nominal de una red . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
3.9
Tensión más elevada de una red . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
3.10
Tensión más elevada para el material (Um) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
3.11
Red con neutro aislado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
3.12
Red con neutro puesto directamente a tierra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
3.13
Red con neutro puesto a tierra a través de una impedancia . . . . . . . . . . . . . . .
8
3.14
Red con neutro puesto a tierra compensada mediante bobina de extinción . . . . .
8
3.15
Factor de defecto a tierra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
3.16
Sobretensión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
3.17
Clasificación de tensiones y sobretensiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
3.18
Formas de tensión normalizadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
3.19
Sobretensiones representativas (Urp) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
3.20
Dispositivo de limitación de sobretensiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
3.21
Nivel de protección a los impulsos tipo rayo (o maniobra) . . . . . . . . . . . . . . . .
10
3.22
Criterio de comportamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
3.23
Tensión soportada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
3.24
Tensión soportada de coordinación (Ucw) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
3.25
Factor de coordinación (Kc) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
3.26
Condiciones atmosféricas normalizadas de referencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
3.27
Tensión soportada especificada (Urw) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
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Página 3.28
Factor de corrección atmosférico (Ka) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
3.29
Factor de seguridad (Ks) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
3.30
Tensión soportada normalizada (Uw) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
3.31
Factor de conversión de ensayo (Kt) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
3.32
Nivel de aislamiento asignado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
3.33
Nivel de aislamiento normalizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
3.34
Ensayos de tensión soportada normalizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
4
PROCEDIMIENTO PARA LA COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO . . . . . .
11
4.1
Generalidades sobre el procedimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
4.2
Determinación de las sobretensiones representativas (Urp) . . . . . . . . . . . . . . . .
12
4.3
Determinación de las tensiones soportadas de coordinación (Ucw) . . . . . . . . . . .
12
4.4
Determinación de las tensiones soportadas especificadas (Urw) . . . . . . . . . . . . .
13
4.5
Elección del nivel de aislamiento asignado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
4.6
Lista de tensiones soportadas normalizadas de corta duración a frecuencia industrial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
4.7
Lista de tensiones soportadas a los impulsos normalizados . . . . . . . . . . . . . . . .
14
4.8
Gamas de la tensión más elevada para el material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
4.9
Elección de los niveles de aislamiento normalizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
5
REQUISITOS PARA LOS ENSAYOS DE TENSIÓN SOPORTADA NORMALIZADOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16
5.1
Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16
5.2
Ensayos normalizados de tensión soportada de corta duración a frecuencia industrial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ensayos normalizados de tensión soportada a los impulsos . . . . . . . Situación de ensayo alternativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ensayos normalizados de tensión soportada de aislamiento entre fases y de aislamiento longitudinal para el material de la gama I . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16 17 17
. . . . . . . .
18
Ensayos normalizados de tensión soportada de aislamiento entre fases y de aislamiento longitudinal para el material de la gama II . . . . . . . . . . .
18
Figura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
Tablas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21
ANEXO A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24
5.3 5.4 5.5 5.6
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COMISIÓN ELECTROTÉCNICA INTERNACIONAL
Coordinación de aislamiento Parte 1: Definiciones, principios y reglas
ANTECEDENTES
1) CEI (Comisión Electrotécnica Internacional) es una organización mundial para la normalización, que comprende todos los comités electrotécnicos nacionales (Comités Nacionales de CEI). El objetivo de CEI es promover la cooperación internacional sobre todas las cuestiones relativas a la normalización en los campos eléctrico y electrónico. Para este fin y también para otras actividades, CEI publica Normas Internacionales. Su elaboración se confía a los comités técnicos; cualquier Comité Nacional de CEI que esté interesado en el tema objeto de la norma puede participar en su elaboración. Organizaciones internacionales gubernamentales y no gubernamentales relacionadas con CEI también participan en la elaboración. CEI colabora estrechamente con la Organización Internacional de Normalización (ISO), de acuerdo con las condiciones determinadas por acuerdo entre ambas. 2) Las decisiones formales o acuerdos de CEI sobre materias técnicas, expresan en la medida de lo posible, un consenso internacional de opinión sobre los temas relativos a cada comité técnico en los que existe representación de todos los Comités Nacionales interesados. 3) Los documentos producidos tienen la forma de recomendaciones para uso internacional y se publican en forma de normas, informes técnicos o guías y se aceptan en este sentido por los Comités Nacionales. 4) Con el fin de promover la unificación internacional, los Comités Nacionales de CEI se comprometen a aplicar de forma transparente las Normas Internacionales de CEI, en la medida de lo posible en sus normas nacionales y regionales. Cualquier divergencia entre la Norma CEI y la correspondiente norma nacional o regional debe indicarse de forma clara en ésta última. 5) CEI no establece ningún procedimiento de marcado para indicar su aprobación y no se le puede hacer responsable de cualquier equipo declarado conforme con una de sus normas. 6) Se debe prestar atención a la posibilidad de que algunos de los elementos de esta Norma Internacional puedan ser objeto de derechos de patente. No se podrá hacer responsable a CEI de identificar alguno o todos esos derechos de patente.
La Norma Internacional CEI 71-1 ha sido elaborada por el comité técnico 28 de CEI: Coordinación de aislamiento. Esta séptima edición anula y sustituye a la sexta edición publicada en 1976 que se refería únicamente a la coordinación del aislamiento entre fase y tierra, y asimismo a la primera parte de la primera edición -publicada en 1982- de la norma 71-3 de CEI que se ocupaba de la coordinación del aislamiento entre las fases. Esta publicación es una revisión técnica y constituye la Parte 1 de la Norma 71 de CEI. La Norma 71-2 de CEI (en preparación) constituirá la Guía de Aplicación para la coordinación del aislamiento de los materiales eléctricos. El texto de esta norma se basa en los siguientes documentos: DIS
Informe de Voto
28(CO)58
28(CO)60
El informe de voto indicado en la tabla anterior contiene toda la información sobre la votación para la aprobación de esta norma. El anexo A tiene únicamente carácter informativo.
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1 OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN
Esta parte de la Norma Internacional CEI 71 se aplica a las redes de tensión alterna trifásica cuya tensión más elevada para el material es superior a 1 kV. Especifica el procedimiento para la elección de tensiones soportadas normalizadas para el aislamiento fase-tierra, el aislamiento entre fases y el aislamiento longitudinal del material e instalaciones de estas redes. Establece igualmente las listas de valores normalizados de entre los cuales deben elegirse las tensiones soportadas normalizadas. Esta parte recomienda que las tensiones soportadas elegidas se asocien a las tensiones más elevadas para el material. Esta asociación está destinada únicamente a fines de la coordinación del aislamiento. Los requisitos referentes a las reglas para la seguridad de las personas no están amparados por esta norma. A pesar de que los principios de esta parte se aplican igualmente al aislamiento de las líneas de transporte de energía, los valores de las tensiones soportadas pueden ser diferentes de las tensiones soportadas normalizadas. Corresponde a los comités encargados de materiales, especificar las tensiones soportadas y los procedimientos de ensayo adecuados a los materiales correspondientes, tomando en consideración las recomendaciones de esta norma. NOTA – Todas las reglas para la coordinación de aislamiento dadas en esta norma están justificadas detalladamente en la Guía de aplicación CEI 71-2 (en revisión), especialmente en lo que se refiere a la asociación de tensiones soportadas normalizadas con las tensiones más elevadas para el material. Cuando varias series de tensiones soportadas normalizadas están asociadas al mismo valor de la tensión más elevada para el material, se da una guía para la elección de la serie más apropiada.
2 NORMAS PARA CONSULTA
Las normas que a continuación se relacionan contienen disposiciones válidas para esta Norma Internacional. En el momento de la publicación las ediciones indicadas estaban en vigor. Toda norma está sujeta a revisión por lo que las partes que basen sus acuerdos en esta Norma Internacional deben estudiar la posibilidad de aplicar la edición más reciente de las normas indicadas a continuación. Los miembros de CEI e ISO poseen el registro de Normas Internacionales en vigor en cada momento. CEI 38:1983 – Tensiones normales de CEI. CEI 60-1:1989 – Técnicas de ensayo de alta tensión. Parte 1: Definiciones y prescripciones generales relativas a los ensayos. 3 DEFINICIONES
Para las necesidades de esta Norma Internacional, se aplican las definiciones siguientes. 3.1 coordinación de aislamiento: Selección de la rigidez dieléctrica de los materiales, en función de las tensiones que pueden aparecer en la red a la cual estos materiales están destinados y teniendo en cuenta las condiciones ambientales y las características de los dispositivos de protección disponibles. (VEI 604-03-08, modificada) NOTA – La "rigidez dieléctrica" de los materiales se considera aquí en el sentido de nivel de aislamiento asignado o de nivel de aislamiento normalizado tal como se define respectivamente en 3.32 y 3.33.
3.2 aislamiento externo: Distancias en el aire atmosférico y en las superficies de los aislamientos sólidos de un material en contacto con la atmósfera, que se someten a los esfuerzos dieléctricos y a la influencia de las condiciones ambientales u otros agentes externos tales como polución, humedad, insectos, etc. (VEI 604-03-02, modificada) NOTA – El aislamiento externo es, protegido o bien expuesto, según sea diseñado para utilizarse en el interior o en el exterior de recintos cerrados.
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3.3 aislamiento interno: Elementos internos sólidos, líquidos o gaseosos del aislamiento de un material que están al amparo de la influencia de las condiciones ambientales u otros agentes externos. (VEI 604-03-03) 3.4 aislamiento autorregenerable: Aislamiento que recupera íntegramente sus propiedades aislantes después de una descarga disruptiva. (VEI 604-03-04) 3.5 aislamiento no autorregenerable: Aislamiento que pierde sus propiedades aislantes, o no las recupera íntegramente, después de una descarga disruptiva. (VEI 604-03-05) NOTA – Las definiciones 3.4 y 3.5 se aplican únicamente cuando la descarga está provocada por la aplicación de una tensión de ensayo en un ensayo dieléctrico. No obstante, las descargas que aparecen en funcionamiento pueden conducir a un aislamiento autorregenerable a perder parcial o completamente sus propiedades aislantes originales.
3.6 borne de la configuración del aislamiento: Uno de los dos electrodos entre los cuales puede aplicarse una tensión que permite el aislamiento. Los tipos de borne son:
a)
borne de fase, entre él y el neutro se aplica en funcionamiento la tensión fase-neutro de la red;
b)
borne de neutro, que representa, o está conectado al punto neutro de la red (borne de neutro de transformador, etc.);
c)
borne de tierra, siempre conectado directamente a tierra en funcionamiento (cuba del transformador, zócalo de seccionador, estructura de poste, placa de conexión a tierra, etc.).
3.7 configuración del aislamiento: Configuración geométrica completa del aislamiento en funcionamiento que comprende el aislamiento y todos sus bornes. Incluye todos los elementos (aislantes y conductores) que influyen en su comportamiento dieléctrico. Se distinguen las configuraciones del aislamiento siguientes:
– trifásica: que tiene tres bornes de fase, un borne neutro y un borne de tierra; – fase-tierra: configuración de aislamiento trifásica en la cual no se tienen en cuenta los bornes de dos fases y, excepto en casos especiales, en la cual el borne de neutro se conecta a tierra; – entre fases: configuración de aislamiento trifásico en la cual no se considera un borne de fase. En ciertos casos, los bornes de neutro y de tierra no son tampoco considerados; – longitudinal: teniendo dos bornes de fase y un borne de tierra. Los bornes de fase pertenecen a la misma fase de una red trifásica, separada temporalmente en dos partes independientes bajo tensión (aparatos de conexión abiertos). Los cuatro bornes que pertenecen a las otras dos fases no se tienen en cuenta o se conectan a tierra. En ciertos casos, uno de los dos bornes de fase considerados se conecta a tierra. 3.8 tensión nominal de una red: Valor aproximado adecuado de la tensión utilizado para designar o identificar una red. (VEI 601-01-21) 3.9 tensión más elevada de una red: Valor máximo de la tensión que se presenta en un instante y en un punto cualquiera de la red en condiciones de funcionamiento normales. (VEI 601-01-23) 3.10 tensión más elevada para el material (Um): Valor eficaz máximo de la tensión entre fases para el cual está especificado el material en relación a su aislamiento así como a algunas otras características que están provisionalmente conectadas a esta tensión en las normas propuestas para cada material. (VEI 604-03-01)
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3.11 red con neutro aislado: Red en la que ningún punto neutro tiene conexión intencionado con la tierra, a excepción de las conexiones a alta impedancia destinadas a dispositivos de protección o de medida. (VEI 601-02-24) 3.12 red con neutro puesto directamente a tierra: Red cuyo(s) punto(s) neutros están conectados directamente a tierra. (VEI 601-02-25) 3.13 red con neutro puesto a tierra a través de una impedancia: Red cuyo(s) punto(s) neutro(s) están conectados a tierra mediante impedancias destinadas a limitar las corrientes de defecto a tierra. (VEI 601-02-26) 3.14 red con neutro puesto a tierra compensado mediante bobina de extinción: Red en la que uno o varios puntos neutros están conectados a la tierra mediante reactancias que compensan aproximadamente la componente capacitiva de la corriente de defecto monofásica a tierra. (VEI 601-02-27) NOTA –
Para una red compensada mediante bobina de extinción, la corriente residual de defecto se limita hasta el punto que un arco de defecto en el aire es generalmente autoextinguible.
3.15 factor de defecto a tierra: En un lugar dado de una red trifásica, y para un esquema de explotación dado de esta red, la relación entre, la tensión eficaz más elevada, a la frecuencia de la red, entre una fase sana y la tierra durante un defecto a tierra que afecte a una fase cualquiera o varias fases en un punto cualquiera de la red, y por otra parte el valor eficaz de la tensión entre fase y tierra a la frecuencia de la red que se obtendrá en el lugar considerado en ausencia de defecto. (VEI 604-03-06) 3.16 sobretensión: Cualquier tensión entre un conductor de fase y la tierra, o entre conductores de fase, cuyo valor de cresta sobrepasa el valor de cresta correspondiente a la tensión más elevada para el material. (VEI 604-03-09, modificada) NOTAS 1
Salvo indicación contraria (tal como para los pararrayos), los valores de sobretensiones expresados en p.u. deben ser referidos a Um ×
2
.
Para toda configuración de aislamiento, una sobretensión es cualquier tensión, entre sus bornes, superior al valor de cresta de la tensión a frecuencia industrial existente entre estos bornes cuando todos los bornes de fase del material se llevan a la tensión más elevada para el material.
3.17 clasificación de tensiones y sobretensiones
Las tensiones y sobretensiones se distribuyen según las categorías siguientes según su forma y su duración (véase también la tabla 1): a)
tensión permanente (a frecuencia industrial): Tensión a la frecuencia de la red, considerada como que tiene un valor eficaz constante, aplicada permanentemente a cualquier par de bornes de una configuración de aislamiento;
b)
sobretensión temporal: Sobretensión a frecuencia industrial de duración relativamente larga. (VEI 604-03-12, modificada); NOTA –
c)
La sobretensión puede ser no amortiguada o amortiguada débilmente. En algunos casos, su frecuencia puede ser algunas veces inferior o superior a la frecuencia industrial.
sobretensión transitoria: Sobretensión de corta duración, que no sobrepasa de unos milisegundos, oscilatoria o no, generalmente fuertemente amortiguada. (VEI 604-03-13) NOTA –
Las sobretensiones transitorias pueden ser inmediatamente seguidas por sobretensiones temporales. Si es así, los dos tipos de sobretensiones se consideran como acontecimientos separados.
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Las sobretensiones transitorias se dividen en: – sobretensión de frente lento: Sobretensión transitoria, generalmente unidireccional, de duración Tp hasta el valor de cresta tal que 20 µs < Tp ≤ 5 000 µs y de duración de cola T2 ≤ 20 ms; – sobretensión de frente rápido: Sobretensión transitoria, generalmente unidireccional, de duración T1 hasta el valor de cresta tal que 0,1 µs < T1 ≤ 20 µs y de duración de cola T2 < 300 µs; – sobretensión de frente muy rápido: Sobretensión transitoria, generalmente unidireccional, de duración hasta el valor de cresta Tf ≤ 0,1 µs, de duración total < 3 ms y con oscilaciones superpuestas de frecuencia 30 kHz < f < 100 MHz; d)
sobretensión combinada (temporal, de frente lento, de frente rápido, de frente muy rápido), que consiste en dos componentes de tensión aplicadas simultáneamente entre cada uno de los dos bornes de fase de un aislamiento entre fases (o longitudinal) y la tierra. Dicha sobretensión se clasifica como su componente de valor de cresta más elevado.
3.18 formas de tensión normalizadas
Las formas normalizadas de tensión son las siguientes: a)
La tensión normalizada de corta duración a frecuencia industrial: una tensión sinusoidal de frecuencia comprendida entre 48 Hz y 62 Hz y de duración igual a 60 s.
b)
La tensión normalizada de impulso tipo maniobra: una tensión de impulso que tenga un tiempo hasta la cresta de 250 µs y un tiempo hasta la mitad del valor de 2 500 µs.
c)
La tensión normalizada de impulso tipo rayo: una tensión de impulso que tenga un tiempo de frente de 1,2 µs y un tiempo hasta la mitad del valor de 50 µs. NOTA –
d)
En la CEI 60-1 se dan definiciones más detalladas de las formas de tensión normalizadas (véase también la tabla 1)
La tensión normalizada de impulso tipo maniobra combinada: Una tensión de impulso combinada que tenga dos componentes de valores de cresta iguales y de polaridades opuestas. La componente positiva es una tensión de impulso de maniobra normalizada y la componente negativa es una tensión de impulso de maniobra cuyos tiempos hasta la cresta y hasta la mitad del valor no son inferiores a los de la componente positiva. Conviene que las dos tensiones de impulso alcancen su valor de cresta en el mismo instante. En consecuencia, el valor de cresta de la tensión combinada es la suma de los valores de cresta de sus componentes.
3.19 sobretensiones representativas (Urp): Sobretensiones que se supone producen el mismo efecto dieléctrico en el aislamiento que las sobretensiones de una categoría dada que aparecen en funcionamiento y de diversos orígenes. Están constituidas por tensiones que tienen la forma normalizada de la categoría en cuestión y pueden definirse por un valor, un conjunto de valores o una distribución estadística de los valores que caracterizan las condiciones de funcionamiento. NOTA – Esta definición se aplica igualmente a la tensión permanente a frecuencia industrial que representa el efecto de la tensión de funcionamiento sobre el aislamiento.
3.20 dispositivo de limitación de sobretensiones: Dispositivo que limita los valores de cresta de las sobretensiones, o sus duraciones o ambos. Estos dispositivos se clasifican en dispositivos de prevención (tal como resistencia de preinserción) o en dispositivos de protección (tal como pararrayos).
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3.21 nivel de protección a los impulsos tipo rayo (o maniobra): Valor de cresta máximo de la tensión admisible en los bornes de un dispositivo de protección sometido, en condiciones especificadas, a impulsos de tipo rayo (o maniobra). (VEI 604-03-56 y 604-03-57) 3.22 criterio de comportamiento: Base sobre la cual se elige el aislamiento de forma que se reduzca a un nivel aceptable, desde el punto de vista de la economía y del funcionamiento, la probabilidad de que los esfuerzos producidos por la tensión resultante sobre los materiales causen daños en los aislamientos de los materiales o afecten la continuidad del funcionamiento. Este criterio se expresa habitualmente en términos de una tasa de defecto aceptable (número de defectos por año, número de años entre defectos, riesgo de defecto, etc.) de la configuración del aislamiento. 3.23 tensión soportada: Valor de la tensión de ensayo a aplicar, en condiciones especificadas, en un ensayo de tensión soportada durante el cual se tolera un número especificado de descargas disruptivas. La tensión soportada se designa mediante:
a)
tensión soportada prevista convencional, cuando el número de descargas disruptivas tolerado es nulo. Esto se supone que corresponde a una probabilidad de resistencia Pw = 100%;
b)
tensión soportada estadística, cuando el número de descargas disruptivas tolerado corresponde a una probabilidad de resistencia especificada. En esta norma, la probabilidad especificada es Pw = 90%. NOTA –
En esta norma, las tensiones soportadas que se estiman convencionales están especificadas para el aislamiento no autorregenerable y las tensiones soportadas estadísticas son para el aislamiento autorregenerable.
3.24 tensión soportada de coordinación (Ucw): Para cada categoría de tensión, valor de la tensión soportada de la configuración del aislamiento, en las condiciones reales de funcionamiento, que satisface el criterio de comportamiento. 3.25 factor de coordinación (Kc): Factor por el cual el valor de la sobretensión representativo debe multiplicarse para obtener el valor de la tensión soportada de coordinación. 3.26 condiciones atmosféricas normalizadas de referencia: Las condiciones atmosféricas normalizadas de referencia son:
– temperatura – presión – humedad absoluta
to = 20 º C bo = 101,3 kPa (1 013 mbar) hao = 11 g/m3
3.27 tensión soportada especificada (Urw): Tensión de ensayo que el aislamiento debe mantener en un ensayo de tensión soportada normalizado para asegurarse de que el aislamiento satisfará el criterio de comportamiento cuando se someta a una categoría dada de sobretensiones en las condiciones reales de funcionamiento y durante todo el tiempo de funcionamiento. La tensión soportada especificada tiene la forma de tensión soportada de coordinación y se especifica en relación a todas las condiciones del ensayo de tensión soportada normalizado elegido para verificarla. 3.28 factor de corrección atmosférico (Ka): Factor a aplicar a la tensión soportada de coordinación para tener en cuenta la diferencia entre las condiciones atmosféricas medias en funcionamiento y las condiciones atmosféricas normalizadas de referencia. Este factor sólo se aplica al aislamiento externo. 3.29 factor de seguridad (Ks): Factor global a aplicar a la tensión soportada de coordinación, después de la aplicación del factor de corrección atmosférico (donde sea necesario), para obtener la tensión soportada especificada teniendo en cuenta todas las otras diferencias entre las condiciones de funcionamiento y las del ensayo de tensión soportada normalizado.
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3.30 tensión soportada normalizada (Uw): Valor normalizado de la tensión de ensayo aplicado en un ensayo de tensión soportada normalizado. Es un valor asignado del aislamiento que permite verificar que el aislamiento satisface una o varias de las tensiones soportadas especificadas. 3.31 factor de conversión de ensayo (Kt): Factor aplicado a la tensión soportada especificada, en el caso en que la tensión soportada normalizada es de forma diferente, para obtener el valor límite inferior de la tensión de ensayo de tensión soportada normalizada que puede suponerse para verificar esta resistencia. 3.32 nivel de aislamiento asignado: Conjunto de tensiones soportadas normalizadas que caracterizan la rigidez dieléctrica de aislamiento. 3.33 nivel de aislamiento normalizado: Nivel de aislamiento asignado cuyas tensiones soportadas normalizadas están asociadas a Um como se recomienda en las tablas 2 y 3. 3.34 ensayos de tensión soportada normalizados: Ensayo dieléctrico efectuado en las condiciones especificadas para demostrar que el aislamiento satisface a la tensión soportada normalizada.
Esta norma cubre: – los ensayos a la tensión de corta duración a frecuencia industrial; – los ensayos a los impulsos tipo maniobra; – los ensayos a los impulsos tipo rayo; – los ensayos a la tensión combinada. NOTAS 1
Las informaciones detalladas complementarias sobre los ensayos de tensión soportada normalizados se dan en la CEI 60-1 (véase igualmente la tabla 1 para las formas de la tensión de ensayo).
2
Conviene que los ensayos normalizados de tensión soportada a los impulsos muy rápidos sean especificados por los comités encargados de los referidos materiales, cuando sea aplicable.
4 PROCEDIMIENTO PARA LA COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO 4.1 Generalidades sobre el procedimiento
El procedimiento para la coordinación del aislamiento consiste en elegir un conjunto de tensiones soportadas normalizadas que caracteriza el aislamiento del material que entra en el campo de aplicación de esta norma. Este procedimiento se indica en la figura 1 y sus etapas se describen en los apartados 4.2 a 4.5. La optimización del procedimiento puede precisar la reconsideración de algunos datos de entrada y la repetición de una parte de este procedimiento. Las tensiones soportadas normalizadas deben elegirse en las listas de los apartados 4.6 y 4.7. El conjunto de tensiones normalizadas elegidas constituye un nivel de aislamiento asignado. Si las tensiones soportadas normalizadas están igualmente asociadas al mismo valor de Um de acuerdo con el apartado 4.9, este conjunto constituye un nivel de aislamiento normalizado.
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4.2 Determinación de las sobretensiones representativas (Urp)
Las tensiones y las sobretensiones que esfuercen el aislamiento deben determinarse en amplitud, forma y duración, mediante un análisis de red que incluye la elección y la localización de los dispositivos de limitación de las sobretensiones. Para cada categoría de sobretensión, este análisis debe permitir por tanto, determinar una sobretensión representativa que tenga en cuenta las características de aislamiento. La sobretensión representativa puede caracterizarse por: – un valor máximo estimado, o – un conjunto de valores de cresta, o – una distribución estadística completa de valores de cresta. NOTA 1 – En el último caso, las características complementarias referentes a las formas de sobretensión pueden tener que ser tomadas en consideración.
Cuando se considera adecuada la adopción de un valor máximo estimado, la sobretensión representativa de las diferentes categorías debe ser: – para la tensión permanente a frecuencia industrial: Una tensión a frecuencia industrial de valor eficaz igual a la tensión máxima de la red y de duración que corresponda a la vida del material; – para la sobretensión temporal: Una tensión normalizada de corta duración a frecuencia industrial de valor eficaz igual al valor máximo estimado de las sobretensiones temporales, dividido por
;
– para la sobretensión de frente lento: Una tensión normalizada de impulso de maniobra de valor de cresta igual al valor de cresta máximo estimado de sobretensiones de frente lento; – para la sobretensión de frente rápido: Una tensión normalizada de impulso tipo rayo de valor de cresta igual al valor de cresta máximo estimado de las sobretensiones de frente rápido; – para la sobretensión de frente muy rápido: Las características de esta categoría de sobretensión son especificadas por los comités encargados de los referidos materiales; – para la sobretensión entre fases de frente lento: Una tensión normalizada de impulso tipo maniobra combinada de valor de cresta igual al valor de cresta máximo previsto de las sobretensiones entre fases de frente lento; NOTA 2 – Una característica útil es la relación real α , en funcionamiento, del valor de cresta de la componente negativa U-, al valor de cresta U+ + U- de la sobretensión máxima prevista entre fases: α = U-/(U+ + U-).
– para la sobretensión longitudinal de frente lento (o de frente rápido): Una tensión combinada compuesta de una tensión normalizada de impulso tipo maniobra (o de impulso tipo rayo) y de una tensión de frecuencia industrial, cada una de valor de cresta igual a los dos valores de cresta máximos previstos correspondientes y en el que el instante que corresponde a la cresta de la tensión de impulso coincide con el de la cresta de la tensión de frecuencia industrial de polaridad opuesta. 4.3 Determinación de las tensiones soportadas de coordinación (Ucw)
La determinación de las tensiones soportadas de coordinación consiste en fijar los valores mínimos de las tensiones soportadas del aislamiento que satisfacen el criterio de comportamiento cuando el aislamiento se somete a las sobretensiones representativas en las condiciones de funcionamiento.
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Las tensiones soportadas de coordinación del aislamiento tienen la forma de sobretensiones representativas de la categoría considerada y sus valores se obtienen multiplicando los valores de las sobretensiones representativas por un factor de coordinación. El valor del factor de coordinación depende de la precisión de la evaluación de las sobretensiones representativas y de una estimación empírica o estadística de la distribución de las sobretensiones y de las características del aislamiento. Las tensiones soportadas de coordinación pueden determinarse, ya sea como tensiones soportadas previstas convencionales, o bien como tensiones soportadas estadísticas. Esto influye en el procedimiento de determinación y en los valores del factor de coordinación. La simulación de los fenómenos de sobretensión, combinado con la evaluación simultánea del riesgo de defecto, utilizando las características adecuadas del aislamiento, permite determinar directamente las tensiones soportadas de coordinación estadísticas sin las etapas intermedias de determinación de las sobretensiones representativas. 4.4 Determinación de las tensiones soportadas especificadas (Urw)
La determinación de las tensiones soportadas especificadas del aislamiento consiste en convertir las tensiones soportadas de coordinación en condiciones de ensayo normalizadas adecuadas. Esto se realiza multiplicando las tensiones soportadas de coordinación por factores que compensen las diferencias entre las condiciones reales de servicio del aislamiento y las de los ensayos de tensiones soportadas normalizados. Los factores a aplicar deben compensar: – las diferencias en el montaje del material; – la dispersión en la calidad de producción; – la calidad de la instalación; – el envejecimiento del aislamiento durante la vida esperada; – otras influencias desconocidas. Si, no obstante, estos factores no pueden evaluarse individualmente, debe adoptarse un factor de seguridad global, deducido de la experiencia. Para el aislamiento externo únicamente, debe aplicarse un factor adicional para tener en cuenta las diferencias entre las condiciones ambientales normalizadas de referencia y las esperadas en funcionamiento. 4.5 Elección del nivel de aislamiento asignado
La elección del nivel de aislamiento asignado consiste en seleccionar el conjunto de tensiones soportadas normalizadas (Uw) del aislamiento más económico, suficiente para demostrar que se satisfacen todas las tensiones soportadas especificadas. La tensión soportada permanente del aislamiento, a frecuencia industrial, que es su tensión más elevada para el material, se elige entonces como la más próxima al valor normalizado de Um igual o superior a la tensión soportada permanente a frecuencia industrial especificada. La normalización de los ensayos, así como la elección de tensiones de ensayo adecuadas, para demostrar la conformidad a Um, son efectuadas por los comités encargados de los materiales referidos (por ejemplo, ensayos de polución o ensayos de la tensión de aparición de descargas parciales).
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Las tensiones soportadas para demostrar que se satisfacen las tensiones soportadas especificadas temporales, de frente lento y de frente rápido, para el aislamiento fase-tierra, el aislamiento entre fases y el aislamiento longitudinal, pueden elegirse de la misma forma que la tensión soportada especificada, o de forma diferente teniendo en cuenta, para esta última elección, las características intrínsecas del aislamiento. El valor de la tensión soportada se elige entonces de la lista de tensiones soportadas normalizadas que figuran en los apartados 4.6 y 4.7, como el valor más próximo igual o superior a: – la tensión soportada especificada, en el caso en que se elija la misma forma; – la tensión soportada especificada multiplicada por el factor de conversión de ensayo adecuado, en los casos en que se elige una forma diferente. NOTA –
Esto puede permitir la adopción de una sola tensión soportada normalizada para demostrar la conformidad a más de una tensión soportada especificada, dando así la posibilidad de reducir el número de tensiones soportadas normalizadas que conducen a definir un nivel de aislamiento asignado (véase el apartado 4.9, por ejemplo).
La elección de la tensión soportada normalizada para demostrar la conformidad con la tensión soportada especificada de frente muy rápido debe ser estudiado por los comités encargados de los referidos materiales. 4.6 Lista de tensiones soportadas normalizadas de corta duración a frecuencia industrial
Los valores eficaces siguientes, expresados en kV, están normalizados: 10
20
28
38
50
70
95
140
185
230
275
325
360
395
460
510
570
630
680
145 850 1 800
170 950 1 950
4.7 Lista de tensiones soportadas a los impulsos normalizados
Los valores de cresta siguientes, expresados en kV, están normalizados: 20 250 1 050 2 100
40 325 1 175 2 250
60 450 1 300 2 400
75 550 1 425
95 650 1 550
125 750 1 675
4.8 Gamas de la tensión más elevada para el material
Las tensiones normalizadas más elevadas para el material se dividen en dos gamas: Gama I:
Por encima de 1 kV hasta 245 kV inclusive. Esta gama cubre a la vez las redes de transporte y las redes de distribución. Los diferentes aspectos referentes a la explotación deben, en consecuencia, tomarse en consideración cuando se elige el nivel de aislamiento asignado del material.
Gama II: Por encima de 245 kV. Esta gama cubre principalmente las redes de transporte. 4.9 Elección de los niveles de aislamiento normalizados
La asociación de tensiones soportadas normalizadas a la tensión más elevada para el material se ha normalizado para beneficiarse de la experiencia adquirida a partir del funcionamiento de las redes diseñadas según las normas de la CEI y para enfatizar la normalización.
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Las tensiones soportadas normalizadas se asocian a la tensión más elevada para el material según la tabla 2 para la gama I y la tabla 3 para la gama II. Las asociaciones obtenidas relacionando las tensiones soportadas normalizadas de todas las columnas sin cruzar las líneas horizontales marcadas se definen estando normalizados los niveles de aislamiento. NOTAS 1
En algunos países, se utilizan todavía otros valores de Um y de tensiones soportadas asignados para la gama I. La tabla A.1 del anexo A indica estos valores, así como las asociaciones correspondientes, que, no obstante, no constituyen niveles de aislamiento normalizados.
2
Si, para el ensayo de la tensión soportada a los impulsos tipo maniobra, los comités encargados de los materiales especifican una componente positiva inferior a la componente negativa, la tensión soportada especificada del aislamiento externo no queda demostrada a menos que se introduzca un factor de conversión de ensayo adecuado.
Además, están normalizadas las asociaciones siguientes para el aislamiento entre fases y el aislamiento longitudinal: – Para el aislamiento entre fases, gama I, las tensiones soportadas normalizadas de corta duración a frecuencia industrial y a los impulsos tipo rayo entre fases son iguales a las tensiones soportadas fase-tierra correspondientes (tabla 2). No obstante, los valores entre paréntesis pueden ser insuficientes para demostrar que las tensiones soportadas especificadas son satisfactorias y pueden ser necesarios ensayos complementarios de tensión soportada entre fases. – Para el aislamiento entre fases, gama II, la tensión soportada normalizada a los impulsos tipo rayo entre fases es igual a la tensión soportada a los impulsos tipo rayo fase-tierra. – Para el aislamiento longitudinal, gama I, las tensiones soportadas normalizadas de corta duración a frecuencia industrial y a los impulsos tipo rayo son iguales a las tensiones soportadas fase-tierra correspondientes (tabla 2). – Para el aislamiento longitudinal, gama II, la componente normalizada de impulso tipo maniobra de la tensión soportada combinada se da en la tabla 3, mientras que el valor de cresta de la componente a frecuencia industrial , y la componente normalizada de impulso tipo rayo de la tensión de polaridad opuesta es igual a Um × soportada combinada es igual a la tensión soportada fase-tierra correspondiente (tabla 3), mientras que el valor de cresta de la componente a frecuencia industrial de polaridad opuesta es igual a 0,7 × Um ×
.
Para la mayor parte de las tensiones más elevadas para el material, está prevista más de una asociación preferente a fin de permitir aplicar diferentes criterios de comportamiento o diferentes valores de sobretensiones. Para las asociaciones preferentes, solamente son suficientes dos tensiones soportadas normalizadas para definir el nivel de aislamiento normalizado del material: – Para los materiales de la gama I: a) tensión soportada normalizada a los impulsos tipo rayo, y b) tensión soportada normalizada de corta duración a frecuencia industrial. – Para los materiales de la gama II: a) tensión soportada normalizada a los impulsos tipo maniobra, y b) tensión soportada normalizada a los impulsos tipo rayo. Si esto se justifica técnica y económicamente, pueden adoptarse otras asociaciones. Las recomendaciones de los apartados 4.2 a 4.8 deben seguirse en cada caso. El conjunto resultante de las tensiones soportadas normalizadas debe designarse, en consecuencia, como nivel de aislamiento asignado. Dos ejemplos particulares son:
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– Para el aislamiento externo, para los valores de Um situados en lo alto de la gama I, puede ser más económico especificar una tensión soportada normalizada a los impulsos de maniobra en lugar de una tensión soportada normalizada de corta duración a frecuencia industrial. – Para el aislamiento interno en la gama II, las sobretensiones temporales elevadas pueden requerir la especificación de una tensión soportada normalizada de corta duración a frecuencia industrial. 5 REQUISITOS PARA LOS ENSAYOS DE TENSIÓN SOPORTADA NORMALIZADOS 5.1 Generalidades
Los ensayos de tensión soportada normalizados se efectúan para demostrar, con un grado de confianza adecuado, que la tensión soportada real del aislamiento no es inferior a la tensión soportada especificada correspondiente. Las tensiones aplicadas para los ensayos de tensión soportada son tensiones soportadas normalizadas, salvo especificación contraria del comité de producto concerniente. En general, los ensayos de tensión soportada son ensayos realizados en seco, efectuados en una situación normalizada (disposiciones de ensayo especificadas por el comité de producto concerniente y condiciones atmosféricas normalizadas de referencia). No obstante, para el aislamiento externo expuesto, los ensayos normalizados de corta duración a frecuencia industrial y a los impulsos tipo maniobra se efectúan bajo lluvia, en las condiciones especificadas en la CEI 60-1. Durante los ensayos bajo lluvia, la lluvia debe aplicarse simultáneamente sobre todos los aislamientos al aire y sobre las superficies aislantes en tensión. Si las condiciones atmosféricas en el laboratorio de ensayo difieren de las condiciones normalizadas, las tensiones de ensayo deben corregirse de acuerdo con la CEI 60-1. Todas las tensiones soportadas a los impulsos deben verificarse en las dos polaridades, a menos que el comité de producto concerniente solo especifique una polaridad. Cuando se demuestre que una condición (en seco o bajo lluvia) o una polaridad, o una combinación de las dos, da la tensión soportada más baja, es suficiente verificar la tensión soportada en esta situación particular. Los defectos del aislamiento que se produzcan durante el ensayo son la base de la aceptación o del rechazo del objeto ensayado. Los comités de producto concernientes o el Comité Técnico 42 de la CEI deben definir lo que constituye un defecto y los métodos para detectarlo. Si la tensión soportada normalizada del aislamiento entre fases (o longitudinal) es igual a la del aislamiento fasetierra, se recomienda efectuar simultáneamente los ensayos de aislamiento entre fases (o longitudinal) y del aislamiento fase-tierra, conectando uno de los dos bornes de fase a la tierra. 5.2 Ensayos normalizados de tensión soportada de corta duración a frecuencia industrial
Un ensayo normalizado de tensión soportada de corta duración a frecuencia industrial consiste en una sola aplicación de la tensión soportada normalizada adecuada, a los bornes de la configuración del aislamiento. Salvo especificación distinta del comité de producto concerniente, el aislamiento se considera como que ha satisfecho el ensayo si no se produce ninguna descarga disruptiva. No obstante, si se produce una descarga disruptiva en el aislamiento autorregenerable durante un ensayo con lluvia, el ensayo puede repetirse una vez y el material se considera como que ha satisfecho el ensayo si no se produce ninguna otra descarga disruptiva. Cuando el ensayo no puede efectuarse (por ejemplo para los transformadores de aislamiento no uniforme), el comité de producto concerniente puede especificar frecuencias que tengan hasta algunas centenas de hertz y tiempos inferiores a un minuto. Salvo justificación contraria, las tensiones de ensayo deben ser las mismas.
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5.3 Ensayos normalizados de tensión soportada a los impulsos
Un ensayo normalizado de tensión soportada a los impulsos consiste en un número especificado de aplicaciones de la tensión soportada normalizada adecuada, en los bornes de la configuración del aislamiento. Pueden elegirse procedimientos distintos de ensayo para demostrar que las tensiones soportadas se satisfacen con un grado de confianza que la experiencia adquirida ha demostrado como aceptable. El procedimiento de ensayo debe ser elegido por el comité de producto entre los procedimientos siguientes que están normalizados y completamente descritos en la CEI 60-1: – Ensayo de tensión soportada bajo 3 impulsos, en el cual no se tolera ninguna descarga disruptiva. – Ensayo de tensión soportada bajo 15 impulsos, en el cual no se toleran más de dos descargas disruptivas sobre el aislamiento autorregenerable. – Ensayo de tensión soportada bajo 3 impulsos en el cual se tolera una sola descarga disruptiva sobre el aislamiento autorregenerable. Si esto se produce, se aplican otros nueve impulsos para los cuales no se tolera ninguna descarga disruptiva. – Ensayo de tensión soportada de subida y descenso con siete impulsos por nivel, en el cual se toleran descargas disruptivas sobre el aislamiento autorregenerable. – Ensayo de subida y descenso con un impulso por nivel solamente recomendado si la desviación de tipo convencional, z, definida por la CEI 60-1, es conocida. Los valores sugeridos aquí, z = 6% para los impulsos tipo maniobra y z = 3% para los impulsos tipo rayo, deben utilizarse si, y solamente si, se sabe que respectivamente z ≤ 6% y z ≤ 3%. De otra forma, deben utilizarse otros métodos. En todos los procedimientos de ensayo descritos arriba no se tolera ninguna descarga disruptiva en el aislamiento no autorregenerable. No se puede dar ningún significado estadístico al ensayo de tensión soportada bajo tres impulsos en el cual no se tolera ninguna descarga (Pw se supone del 100%). Su utilización se limita a los casos en los que el aislamiento no autorregenerable podría ser dañado por un gran número de aplicaciones de tensión. Cuando se elige un ensayo para un material en el cual el aislamiento no autorregenerable está en paralelo con el aislamiento autorregenerable, conviene hacer una seria consideración sobre el hecho de que, en algunos procedimientos de ensayo, pueden aplicarse tensiones superiores a la tensión soportada asignada y que pueden producirse numerosas descargas disruptivas. 5.4 Situación de ensayo alternativo
Cuando resulta demasiado caro o difícil, o incluso imposible, efectuar los ensayos de tensión soportada en las condiciones de ensayo normalizadas, los comités de producto o el Comité Técnico 42 de la CEI deben especificar la mejor solución para probar las tensiones soportadas asignadas concernientes. Una posibilidad es efectuar el ensayo en otra situación de ensayo. Una situación de ensayo alternativo consiste en una o varias condiciones de ensayo diferentes a las condiciones normalizadas (disposición de ensayo, valor o tipo de tensiones de ensayo, etc.). Es preciso, por tanto, demostrar que las condiciones físicas para el desarrollo de una descarga disruptiva, correspondiente a la situación normalizada, no varían. NOTA – Un ejemplo típico de variante es el empleo de una única fuente de tensión aislando el chasis en lugar de un ensayo de tensión combinado para los ensayos del aislamiento longitudinal. En este caso, la demostración citada arriba en relación con el desarrollo de una descarga disruptiva es una condición muy estricta de la aceptación de la variante.
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5.5 Ensayos normalizados de tensión soportada de aislamiento entre fases y de aislamiento longitudinal para el material de la gama I
a)
Ensayos a frecuencia industrial.
El aislamiento entre fases (o longitudinal) de algunos materiales para los cuales 123 kV ≤ Um ≤ 245 kV puede precisar una tensión soportada a frecuencia industrial superior a la tensión soportada a frecuencia industrial fase-tierra dada por la tabla 2. En dichos casos, es preferible efectuar el ensayo con dos fuentes de tensión. Un borne debe llevarse a la tensión soportada a frecuencia industrial fase-tierra y el otro a una tensión igual a la diferencia entre las tensiones soportadas a frecuencia industrial entre fases (o longitudinal) y fase-tierra. El borne de tierra debe conectarse a tierra. Alternativamente, el ensayo puede efectuarse: – con dos fuentes de tensiones a frecuencia industrial iguales y opuestas, aplicándose cada una en un borne de fase la mitad de la tensión soportada a frecuencia industrial del aislamiento entre fases (o longitudinal). El borne a tierra debe conectarse a tierra; – con una sola fuente de tensión a frecuencia industrial. Está permitido llevar el borne de tierra a una tensión suficiente para evitar una descarga disruptiva a tierra o al borne de tierra. NOTA –
b)
Si, durante el ensayo, el borne conectado a tierra en funcionamiento se lleva a una tensión que repercute en la solicitación eléctrica sobre el borne de fase (tal como ocurre en los aislamientos longitudinales en un gas comprimido que corresponde a Um ≥ 72,5 kV), deben emplearse medios para mantener esta tensión tan cerca como sea posible de la diferencia entre la tensión de ensayo del aislamiento entre fases (o longitudinal) y aquella del aislamiento fase-tierra.
Ensayos a los impulsos tipo rayo del aislamiento entre fases (o longitudinal).
El aislamiento entre fases (o longitudinal) puede exigir una tensión soportada a los impulsos tipo rayo superior a la tensión soportada fase-tierra normalizada de la tabla 2. En dichos casos, los ensayos relativos deben efectuarse inmediatamente después de los ensayos del aislamiento fase-tierra aumentando la tensión sin cambiar la disposición de ensayo. En la evaluación del ensayo, no se consideran los impulsos que hayan engendrado una descarga disruptiva a tierra. Cuando el número de descargas a tierra impida efectuar el ensayo, debe utilizarse un ensayo combinado con una componente de impulso igual a la tensión soportada a los impulsos tipo rayo entre fase y tierra y una componente a frecuencia industrial cuya cresta sea de polaridad opuesta y de valor igual a la diferencia entre las tensiones soportadas a los impulsos tipo rayo entre fases (o longitudinal) y fase-tierra. Alternativamente, el comité de producto concerniente puede especificar un aumento del aislamiento externo fase-tierra. 5.6 Ensayos normalizados de tensión soportada de aislamiento entre fases y de aislamiento longitudinal para el material de la gama II
El ensayo de tensión soportada combinado debe efectuarse teniendo en cuenta las indicaciones siguientes: – la configuración de ensayo debe reproducir convenientemente la configuración en funcionamiento, especialmente en relación con la influencia del plano de tierra; – cada componente de la tensión de ensayo debe tener el valor especificado en 4.9; – el borne de tierra debe conectarse a tierra; – para los ensayos entre fases, el borne de la tercera fase debe extraerse, o bien conectarse a tierra; – para los ensayos del aislamiento longitudinal, los bornes de las otras dos fases deben extraerse o conectarse a tierra.
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El ensayo debe repetirse para todas las combinaciones posibles de los bornes de fase, a menos que consideraciones de simetría eléctrica las hagan innecesarias. El ensayo de tensión soportada bajo los impulsos tipo rayo del aislamiento longitudinal del material de la gama II prueba igualmente la resistencia a los impulsos tipo rayo entre fase y tierra en posición abierto. En la evaluación de los resultados de ensayo, cualquier descarga disruptiva debe tenerse en cuenta. Los comités de producto y la CEI 60-1 dan recomendaciones más detalladas para los ensayos. Para aplicaciones especiales, los comités de producto concernientes pueden extender a la gama II los procedimientos de ensayo de tensión soportada a los impulsos tipo rayo del aislamiento longitudinal aplicables a los materiales de la gama I.
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Origen y clasificación de las tensiones soportadas
(véase 3.16)
Nivel de protección de los dispositivos limitadores de sobretensión
(véase 3.21)
Análisis de la red
(véase 4.2)
Tensiones y sobretensiones representativas, Urp
(véase 3.19)
Características del aislamiento
Características del aislamiento Criterio de comportamiento
(véase 3.22)
Distribución estadística (+) Elección del aislamiento que satisface el criterio de comportamiento
Imprecisión de datos de entrada (+) (+) Efectos combinados en un factor de coordinación Kc
(véase 4.3)
(véase 3.25)
Tensiones soportadas de coordinación, Ucw (véase 3.24) Factor de corrección atmosférico, Ka
(véase 3.28)
Montaje del material ensayado* Dispersión en fabricación* Calidad de instalación*
Aplicación de factores teniendo en cuenta las diferencias entre condiciones de ensayo de tipo y condiciones reales de servicio (véase 4.4)
Envejecimiento en servicio* Otros factores desconocidos* *Efectos combinados en un factor de seguridad, K s
(véase 3.29)
Tensiones soportadas especificadas, Urw Condiciones de ensayo
(véase 5)
Factor de conversión de ensayo K t
(véase 3.31)
Tensiones soportadas normalizadas (véase 4.6 y 4.7) Gamas de valores de Um
(véase 3.27)
(véase 4.8)
Elección de tensiones soportadas normalizadas, U w
Nivel de aislamiento asignado o normalizado: conjunto de Uw
(véase 4.5 y 4.9)
(véase 3.32 y 3.33)
NOTA - Entre paréntesis, apartados donde se define el término o se describe la acción.
rectángulos que indican los datos a tener en cuenta. rectángulos que indican las acciones a efectuar. rectángulos que indican los resultados obtenidos.
Fig. 1 – Organigrama de determinación de los niveles de aislamiento asignados y normalizados
Tabla 1 Clases y formas de solicitaciones de tensión y de sobretensión
Clase
Baja frecuencia
Transitoria
Permanente
Temporal
De frente lento
De frente rápido
De frente muy rápido
f = 50 Hz ó 60 Hz
10 Hz < f < 500 Hz
5 000 µs ≥ Tp > 20 µs
20 µs ≥ T1 > 0,1 µs
Tt ≥ 3 600 s
3 600 s ≥ Tt ≥ 0,03 s
T2 ≤ 20 ms
T2 ≤ 300 µs
100 ns ≥ Tf > 3 ns 0,3 MHz < f1 < 100 MHz 30 kHz < f2 < 300 kHz Tt ≤ 3 ms
Forma normalizada de tensión
f = 50 Hz ó 60 Hz
48 Hz ≤ f ≤ 62 Hz
Tp = 250 µs
T1 = 1,2 µs
Tt*
Tt = 60 s
T2 = 2 500 µs
T2 = 50 µs
Ensayo de tensión soportada normalizada
*
Ensayo de corta duración a frecuencia industrial
Ensayo de impulsos tipo maniobra
Ensayo de impulsos tipo rayo
Forma de tensión
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Rango de formas de tensión
*
*
* A especificar por el comité de producto concerniente.
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Tabla 2 Niveles de aislamiento normalizados para la gama I (1 kV < Um ≤ 245 kV) Tensión más elevada para el material Um kV (valor eficaz)
Tensión soportada normalizada de corta duración a frecuencia industrial kV (valor eficaz)
Tensión soportada normalizada a los impulsos tipo rayo kV (valor de cresta)
3,6
10
20 40
7,2
20
40 60
12
28
60 75 95
17,5
38
75 95
24
50
95 125 145
36
70
145 170
52
95
250
72,5
140
325
(185)
450
230
550
(185)
(450)
230
550
275
650
(230)
(550)
275
650
325
750
(275)
(650)
(325)
(750)
360
850
395
950
460
1 050
123 145
170
245
NOTA –
Si los valores entre paréntesis son insuficientes para probar que las tensiones soportadas especificadas entre fases se cumplen, se requieren ensayos complementarios de tensiones soportadas entre fases.
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Tabla 3 Niveles de aislamiento normalizados para la gama II (Um > 245 kV)
Tensión soportada normalizada a los impulsos tipo maniobra Tensión más elevada para el material Um
Tensión soportada normalizada a los impulsos tipo rayo
Entre fases (relación al valor de cresta fase-tierra)
Aislamiento longitudinal (nota 1)
Fase-tierra
kV (valor eficaz)
kV (valor de cresta)
kV (valor de cresta)
300
750
750
1,50
850 950
750
850
1,50
950 1 050
850
850
1,50
950 1 050
850
950
1,50
1 050 1 175
850
850
1,60
1 050 1 175
950
950
1,50
1 175 1 300
950
1 050
1,50
1 300 1 425
950
950
1,70
1 175 1 300
950
1 050
1,60
1 300 1 425
950
1 175
1,50
1 425 1 550
1 175
1 300
1,70
1 675 1 800
1 175
1 425
1,70
1 800 1 950
1 175
1 550
1,60
1 950 2 100
362
420
525
765
kV (valor de cresta)
NOTAS 1
Valor de la componente de impulso del ensayo combinado aplicable.
2
La introducción de Um = 550 kV (en lugar de 525 kV), de 800 kV (en lugar de 765 kV), de 1 200 kV, de un valor comprendido entre 765 kV y 1 200 kV y las tensiones soportadas normalizadas asociadas está en estudio.
71-1 © CEI 1993
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ANEXO A (Informativo) Tabla A.1 Valores de niveles de aislamiento asignados para 1 kV < Um ≤ 245 kV para tensiones más elevadas para el material Um no normalizado por la CEI, basados en la práctica existente en algunos países
Tensión más elevada para el material Um kV (valor eficaz)
Tensión soportada normalizada de corta duración a frecuencia industrial
Tensión soportada normalizada a los impulsos tipo rayo
kV (valor eficaz)
kV (valor de cresta)
2,75
15
30 45 60
5,5
19
45 60 75
8,25
27
60 75 95
15,5
35
75 85 110
27,0
50
95 125 150
30,0
70
160
38,0
70
125 150 200
40,5
80
190
48,3
105
150 200 250
82,5
150
380
100
150
380
185
450
275
650
325
750
204
ICS
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29.080
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