ESPECIFICACIONES DE ENSAYOS EN ALTA TENSION
Consideraciones básicas
El objetivo principal de someter los equipamientos a determinados ensayos es demostrar si ellos son aptos para soportar los requisitos especificados. De esta forma, se tiene una cierta garantía de que los equipamientos podrán operar satisfactoriamente en las condiciones reales del sistema, simuladas durante los ensayos.
Los ensayos a que cada equipamiento deberá ser sometido están establecidos por las Normas referentes a cada equipamiento. Las normas están preparadas por entidades especializadas, normalmente con la colaboración de fabricantes y usuarios, estableciendo todas las características eléctricas, métodos de ensayo y de cálculo de ciclos de trabajo que representan lo que el equipamiento deberá realizar en servicio. Evidentemente, esta normalización tiene efecto directo en la reducción del costo de los equipamientos.
En este capítulo, haremos referencia a los tipos de ensayos a que pueden ser sometidos los equipamientos eléctricos, como así también un vistazo general de los ensayos dieléctricos para los distintos tipos de equipamientos. Los ensayos requeridos en una especificación técnica (ensayos de tipo, de rutina y especiales) están relacionados con cada uno de los equipos en particular.
Clasificación de los ensayos
Los ensayos se pueden clasificar básicamente en:
A. Ensayos de rutina
Son los ensayos que deben ser realizados en todas las muestras que representan los equipamientos comprados, o en una determinada cantidad de la partida total, con el fin de verificar la calidad y la uniformidad de fabricación y de los materiales utilizados en la fabricación.
B. Ensayos de tipov
Son los ensayos realizados apenas en uno o dos equipamientos idénticos o de tipo semejante, con el fin de verificar una determinada característica. Se trata en general de ensayos costosos, o de difícil interpretación.
C. Ensayos especiales
Son los ensayos que la norma pertinente no considera ni de tipo ni de rutina, requiriendo para ser realizados un acuerdo previo entre fabricante y comprador.
D. Ensayos de mantenimiento
Son los ensayos realizados con equipamientos que ya están en servicio, a fin de verificar su estado de conservación después de un cierto período de operación, o a la primera puesta en servicio los eventuales posibles daños resultantes del transporte y de la instalación.
Estos ensayos se realizan con niveles inferiores de solicitación que corresponden a equipamientos nuevos.
E. Ensayos de campo
Estos ensayos son realizados para evaluar el desempeño global de un sistema eléctrico, incluyendo la operación y ajuste de los sistemas de protección y control.
Generalidades
En la norma IEC 60-1: "High-Voltage test techniques" Parte 1, se establecen las definiciones, prescripciones y modalidad seguida para los ensayos de materiales cuya tensión máxima Um es superior a 1 kV.
El campo de aplicación cubre:
- Ensayos dieléctricos con tensión continua
- Ensayos dieléctricos con tensión alterna
- Ensayos dieléctricos con tensión de impulso
- Ensayos con impulso de corriente
- Ensayos combinados con los indicado arriba
Su objeto es:
- Definir los términos de aplicación general y particular
- Presentar las prescripciones generales referentes al objeto a ensayar y la modalidad de ensayo
- Describir los métodos para producir y medir las tensiones y las corrientes de ensayo
- Describir la modalidad de los ensayos
- Describir los métodos de interpretación de los resultados de los ensayos e indicar los criterios de aceptación o rechazo
Características referentes a la descarga disruptiva y tensión de ensayo
Pueden requerirse a veces variantes de los procedimientos de ensayo para obtener resultados reproducibles y significativos, que dependen de las particularidades del equipo que se ensaya.
El término descarga disruptiva (o rotura del dieléctrico), es aplicable a los fenómenos asociados con la falla de la aislación bajo condiciones de solicitación eléctrica, en la cual la descarga cortocircuita completamente la aislación ensayada, reduciendo la tensión aplicada entre los electrodos a un valor prácticamente nulo. Es aplicable a la falla de dieléctricos sólidos, líquidos y gaseosos o sus combinaciones.
Se pueden producir descargas fugitivas durante las cuales el objeto en ensayo es momentáneamente cortocircuitado por un encendido o un arco. La tensión en bornes del objeto en ensayo entonces se reduce momentáneamente a cero o a un valor muy pequeño. Según las características del circuito de ensayo y del objeto el dieléctrico puede restablecer sus características, asimismo, la tensión de ensayo puede ser superada. Esto en principio debe considerarse como una descarga disruptiva.
El término "salto de chispa" (sparkover) se utiliza cuando una descarga disruptiva se produce en un medio gaseosos o líquido.
El término "contorneo" (flashover) se utiliza cuando una descarga se produce en la superficie de un dieléctrico en un medio gaseoso o líquido.
El término "perforación" (puncture) se utiliza cuando una descarga disruptiva se produce a través de un diléctrico sólido.
Una descarga disruptiva en un dieléctrico sólido conduce a la pérdida permanente de su característica dieléctrica en cambio en un dieléctrico líquido o gaseoso la pérdida puede ser solamente temporaria.
Descargas no disruptivas como aquellas entre electrodos o conductores pueden producirse sin reducción de la tensión a cero. Esta situación no debe considerarse como una descarga disruptiva a menos que un Comité de Estudios pertinente especifique lo contrario.
Ciertas descargas no disruptivas son denominadas "descargas parciales" que son tratadas por la Publicación IEC 270: "Partial Discharge Measurements".
Características presuntas de una tensión de ensayo
Las características presuntas de una tensión de ensayo en la cual se produce una descarga disruptiva, son aquellas que se hubieran tenido si no hubiese ocurrido ninguna descarga.
Características estadísticas de las tensiones de descarga disruptiva
Las tensiones de descarga disruptivas están sujetas a variaciones aleatorias y, en general, se deben realizar un cierto número de observaciones para determinar el valor de la tensión que tenga un significado estadístico.
Los procedimientos de ensayos, descriptos en esta norma, están generalmente fundados en las condiciones estadísticas, y la información sobre la evaluación estadística de los resultados de los ensayos se dan en el Anexo A de este documento.
Probabilidad de descarga disruptiva de un objeto ensayado
La distribución de la rigidez del aislamiento de un componente de los sistemas eléctricos, por ejemplo de una cadena de aisladores, se determina mediante ensayos en los laboratorios de alta tensión, aplicando un impulso de tensión de polaridad y forma definidas, cuyo valor pico se va incrementando lentamente para cada nivel de tensión.
El número de descargas disruptivas que se presentan para cada nivel de tensión dividido por el número de veces que se aplicó esta solicitación se denomina probabilidad de descarga p.
La curva de distribución acumulativa 1 que se indica en la figura 143 muestra a modo de ejemplo la probabilidad p de descarga disruptiva en función de la tensión aplicada U, mientras que la curva 2 es la probabilidad q de soportar la descarga, siendo q igual a (1-p). Se puede demostrar que ambas curvas satisfacen a la denominada distribución normal o gaussiana.
El punto p = 50% tiene particular importancia, indica que de un número total de impulsos aplicados, la mitad de ellos no será resistido por el objeto ensayado.
La abscisa se puede indicar en kV o bien con la variable normalizada 
, siendo 
la tensión presunta que tiene una probabilidad 50% de producir una descarga disruptiva, para el ejemplo es igual a 300 kV, n el número de ensayos y 
la desviación estándar que para este ejemplo resulta s = 10 kV.
, siendo la tensión presunta que tiene una probabilidad 50% de producir una descarga disruptiva, para el ejemplo es igual a 300 kV, n el número de ensayos y la desviación estándar que para este ejemplo resulta s = 10 kV.
La ventaja de la distribución normal o gaussiana consiste en que conocida la tensión U50 y la desviación estándar se puede estimar la probabilidad de descarga disruptiva para cualquier tensión.
Por ejemplo para el caso analizado se puede determinar el valor de la tensión de descarga U10% o la tensión resistida U90% mediante la relación:
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