Régimen jurídico
El reglamento español sobre condiciones técnicas y garantías de seguridad en líneas aéreas de alta tensión exige comprobar el aislamiento principal y el de cubierta antes de poner en servicio líneas de conductores aislados y con pantalla (art. 3.1 ITC-LAT 05).
Además el reglamento pide que se hagan los demás ensayos previstos en el resto de normas de obligado cumplimiento. Estas normas pueden ser las particulares de la empresa distribuidora a la que se cederán las líneas una vez construidas, pero solo si su obligatoriedad ha sido sancionada por la autoridad correspondiente. En tal caso podrían ser exigibles otros ensayos como:
- Comprobación de continuidad y orden de fases.
- Comprobación de continuidad y resistencia de la pantalla
- Ensayo de rigidez dieléctrica de la cubierta
- Ensayo de tangente de delta (tgδ)
- Ensayo de descargas parciales
- Ensayo de capacidad
Modelo de cable subterráneo
Los cables empleados en las líneas subterráneas de media y alta tensión se componen de un conductor rodeado de un dieléctrico aislante, apantallado por una redecilla metálica y protegido con una cubierta.
Cable de Prysmian. Reproducido de su catálogo MT.
A lo largo de centenares y miles de metros, un cable en tensión se comporta como un condensador que además tiene ciertas pérdidas a través del aislamiento. Esas pérdidas deben medirse para asegurar su durabilidad. Hay varios métodos:
Comprobación del aislamiento de la cubierta
Valores de aislamiento de cubierta bajos indican posibles deterioros de la capa externa, con el consiguiente riesgo de daños irreversibles en el conductor a medio o largo plazo.
Es conveniente medir primero la continuidad de la pantalla metálica, uniéndola temporalmente en el final del cable a su conductor principal, y verificando el paso de la corriente de prueba de una al otro desde el inicio de la línea. Alternativamente pueden unirse las pantallas de los tres cables de una línea trifásica entre sí, y medir la continuidad desde el otro extremo.
Verificada la continuidad, y con ambas puntas de cada cable separadas y al aire, se somete cada pantalla a la tensión continua de 10 000 V, aplicada entre la pantalla y un electrodo auxiliar exterior al cable que esté al potencial de tierra, durante al menos 1 minuto. Usualmente se dan por buenos los conductores cuya corriente de fuga no supera 1.5 mA/km.
Este ensayo está al alcance de cualquier instalador pues no requiere equipamiento sofisticado, y cumple con las exigencias del reglamento español.
Comprobación del aislamiento principal: resistencia de aislamiento
Este método es el habitual en cables de baja tensión. Mediante un ohmímetro se somete al cable, desconectado y con las puntas al aire, a una tensión continua de 500 ó 1000 V entre el conductor y su pantalla, o entre el conductor y tierra, y se mide la resistencia de aislamiento. Conocida la longitud, se expresa el valor resultante en MΩ·km (mega ohmios kilómetro), siendo en general aceptables valores superiores a 15 MΩ·km en cables a partir de 95 mm2 de sección.
Las mediciones deben hacerse para cada uno de los conductores de la línea.
Este ensayo también está al alcance de cualquier instalador pues no requiere equipamiento sofisticado, y cumple con las exigencias del reglamento español.
Comprobación del aislamiento principal: método de la tangente de delta (tgδ)
Este es un ensayo que podrá ser exigido por las empresas distribuidoras amparadas en la obligatoriedad de sus normas particulares, si es el caso.
El circuito de la figura representa un modelo de un cable subterráneo de alta tensión sometido a una tensión V entre el conductor principal y su pantalla metálica protectora. La configuración concéntrica de ambos lo asemeja a un condensador, por el que circula IC, y las fugas a través del dieléctrico que los separa se representan por la corriente IR a través de una resistencia en paralelo.
Cuanto más pequeña sea IR más efectivo es el aislamiento del cable. Para estimar su valor se indica la relación IR/ IC que es la tangente del ángulo δ. La medida se hace utilizando una fuente de tensión alterna en escalones de 0,2 veces la tensión nominal simple (fase-tierra), desde 0,2Vn hasta 2Vn. De esta forma se está seguro de permanecer por debajo de tensiones que darían lugar a descargas parciales a través del aislamiento, que desvirtuarían la medida. Son admisibles valores de tg δ<1,2 x 10-3 para la tensión 2Vn.
Puede consultarse como referencia la norma UNE 20894:1996.
Comprobación del aislamiento principal: método de las descargas parciales
De nuevo otro ensayo que puede ser exigido por las empresas distribuidoras en sus normas particulares.
Aplicando tensión alterna al cable, desde 0,2Vn hasta 2Vn, se miden los pequeñísimos picos de corriente que se producen cuando, superada la rigidez dieléctrica del aire encerrado en las pequeñas burbujas de los defectos del aislamiento, el campo eléctrico consigue hacer circular carga eléctrica atravesando dichos defectos. Cada pequeña descarga causa un leve pico de intensidad sobrepuesta a la onda de corriente que ya circula por razón de las pérdidas del aislamiento, y que un osciloscopio muy sensible puede registrar. El producto de la sobreintensidad por el tiempo que dura la mini descarga es una cantidad de carga que, si no supera los 50 pC (pico culombios), permite aceptar el cable como válido.
Usualmente se miden también los reflejos de la onda de tensión asociada a esas descargas, para determinar la distancia entre el punto de medida y aquel donde se producen. Así se determina si éstas son causadas por un empalme en el cable, en cuyo caso se admiten valores de hasta 500 pC.
Pueden consultarse las normas UNE EN 60270 (para instaladores) y UNE EN 60885 (para fabricantes).