Definición: La coordinación de aislamiento se refiere al proceso de determinar los niveles de aislamiento de los componentes del sistema eléctrico. En esencia, se trata de establecer la resistencia aislante del equipo. El aislamiento interno y externo del equipo eléctrico está sometido tanto a un voltaje normal continuo como a un voltaje anormal temporal.
El aislamiento del equipo está diseñado para soportar el voltaje más alto de la frecuencia de la red, sobretensiones ocasionales temporales de la frecuencia de la red y sobretensiones ocasionales por rayos. Al equipo del sistema eléctrico se le asigna un nivel de aislamiento nominal, y su rendimiento puede verificarse mediante diversos tipos de pruebas. Los requisitos de aislamiento se determinan teniendo en cuenta los siguientes factores:
Voltaje Más Alto de la Frecuencia de la Red
Las redes de corriente alterna presentan diferentes niveles nominales de voltaje de la frecuencia de la red, como 400V, 3.3kV, 6.6kV, etc. Cuando el sistema está poco cargado, el voltaje de la frecuencia de la red en el extremo receptor de la línea aumenta. El equipo del sistema eléctrico está diseñado y probado para resistir el voltaje más alto de la frecuencia de la red (440V, 3.6kV, 7.2kV, etc.) sin experimentar un fallo del aislamiento interno o externo.
Sobretensiones Temporales de la Frecuencia de la Red
Las sobretensiones temporales en el sistema eléctrico pueden ser desencadenadas por rechazo de carga, fallas, resonancia, etc. Estas sobretensiones generalmente tienen una frecuencia de alrededor de 50 Hz, con picos relativamente bajos, una tasa de subida más lenta y una duración más larga (que va desde segundos hasta incluso minutos). La protección contra las sobretensiones temporales de la frecuencia de la red se proporciona mediante un relé de tiempo inverso definido mínimo (IDMT).
El relé IDMT está conectado a la secundaria del transformador de potencial de la barra y a los interruptores. El relé e interruptores responden en milisegundos, protegiendo el sistema de las sobretensiones temporales.
Sobretensiones Transitorias
Las sobretensiones transitorias en el sistema eléctrico pueden inducirse por fenómenos como rayos, operaciones de conmutación, restrikes y ondas viajeras. Estas sobretensiones en el sistema eléctrico se caracterizan por valores pico altos, una tasa de subida rápida y una duración que dura desde unos pocos decenas hasta cientos de microsegundos, por lo que se les llama transitorios.
Estas sobretensiones tienen el potencial de causar voltajes de chispa y descargas entre fases y tierra, o en los puntos más débiles del sistema. También pueden provocar la ruptura del aislamiento gaseoso, líquido o sólido, así como el fallo de transformadores y máquinas eléctricas rotativas.
A través de una adecuada coordinación de aislamiento y el uso de pararrayos, las tasas de fallo causadas por rayos y operaciones de conmutación se han reducido significativamente. Se instalan varios dispositivos protectores en la red eléctrica. Estos dispositivos están diseñados para interceptar los rayos y disminuir la tasa de subida pico de las sobretensiones que llegan al equipo, protegiéndolo de posibles daños.
Niveles de Resistencia del Equipo
El nivel básico de aislamiento (BIL) es un nivel de referencia, representado por el voltaje de cresta de una onda estándar que no excede 1.2/50 μs. Los aparatos y equipos deben ser capaces de soportar ondas de prueba con amplitudes mayores que el BIL.
La coordinación de aislamiento implica elegir un aislamiento adecuado para el equipo según su uso previsto. Esto se hace para minimizar eventos indeseables dentro del sistema que resultan de tensiones de voltaje (causadas por sobretensiones del sistema). El fallo del aislamiento se refiere a la relación entre el fallo del aislamiento de varios componentes del sistema eléctrico y el aislamiento de los dispositivos protectores empleados para proteger ese equipo contra sobretensiones.
Para la operación segura del equipo, su resistencia aislante debe ser igual o superior al nivel estándar básico de aislamiento. El equipo protector para subestaciones de estación debe seleccionarse para proporcionar una protección aislante efectiva correspondiente a estos niveles, siendo lo más económico posible.
