Los anillos graduados capacitivos se encuentran entre los componentes más incomprendidos en el diseño de pasamuros de media tensión. Los ingenieros que han pasado años especificando aparamenta, transformadores y sistemas de protección a menudo se encuentran con anillos de clasificación como un elemento de línea en una hoja de datos de pasatapas - un anillo metálico unido al extremo de alta tensión del pasatapas - y proceden con una de dos suposiciones igualmente incorrectas: o bien que el anillo es un accesorio puramente mecánico sin función eléctrica crítica, o bien que su presencia en el pasatapas garantiza automáticamente la correcta clasificación del campo eléctrico independientemente de la geometría de la instalación, las estructuras a tierra adyacentes o la configuración de la tensión del sistema. Ambas suposiciones son erróneas, y ambas conducen al mismo resultado: fallo prematuro de los casquillos, degradación acelerada del aislamiento y, en proyectos de mejora de la red en los que los objetivos de fiabilidad son inflexibles, costosas interrupciones imprevistas que podrían haberse evitado con una comprensión correcta de lo que realmente hacen los anillos capacitivos graduados y de lo que necesitan para hacerlo correctamente. Este artículo aborda los conceptos erróneos específicos que los ingenieros en ejercicio arrastran en los proyectos de mejora de redes, explica la física subyacente de la nivelación sobre el terreno en términos de ingeniería accesibles y proporciona el marco de selección e instalación que garantiza que los anillos de nivelación ofrezcan el rendimiento diseñado durante toda la vida útil del pasamuros.
Índice
- ¿Qué es un anillo graduado capacitivo y qué hace realmente?
- ¿Cuáles son los errores de ingeniería más perjudiciales en el diseño de anillos graduados?
- ¿Cómo seleccionar y especificar correctamente los anillos graduados para aplicaciones de pasamuros de actualización de rejillas?
- ¿Qué errores de instalación y puesta en marcha merman el rendimiento del anillo graduado?
¿Qué es un anillo graduado capacitivo y qué hace realmente?
A anillo de clasificación capacitivo - también denominado anillo de control de tensión, anillo corona o electrodo de gradación de campo, es un electrodo metálico toroidal, normalmente fabricado en aleación de aluminio o acero inoxidable, instalado en el extremo del conductor de alta tensión de un pasamuros. Su función es remodelar la distribución del campo eléctrico en la región de mayor tensión geométrica del pasamuros - la unión entre el conductor energizado y el cuerpo aislante - de una distribución peligrosamente no uniforme a una distribución controlada y graduada que mantiene la tensión de campo local por debajo del umbral de inicio de descarga parcial del material aislante.
La física explica por qué son necesarios los anillos de clasificación:
Sin un anillo de clasificación, el campo eléctrico en la interfaz entre el conductor y el aislante de un pasamuros se concentra en las discontinuidades geométricas: bordes afilados del conductor, esquinas de la brida y la triple unión donde el conductor, el aislante y el aire se encuentran simultáneamente. En estos puntos, el campo eléctrico local puede superar el campo medio global en un factor de 3-8× en función de la geometría. Para un casquillo de pared de 12 kV con un campo medio nominal de 2-3 kV/mm, el aumento local del campo crea concentraciones de tensión de 6-24 kV/mm en las discontinuidades geométricas, muy por encima del descarga parcial1 umbral de incepción del aire (aproximadamente 3 kV/mm) y acercándose al umbral de descarga superficial de la resina epoxi (aproximadamente 15-20 kV/mm).
Qué hace físicamente el anillo de clasificación:
El anillo de clasificación aumenta el radio efectivo de curvatura del electrodo de alta tensión en la interfaz conductor-aislante. Al sustituir la geometría del borde afilado del conductor por una superficie toroidal de gran radio, el anillo distribuye las líneas equipotenciales que se concentran en el borde afilado sobre una superficie mucho mayor. El resultado es una reducción de la tensión de campo local máxima en un factor de 2-5× en la interfaz crítica, situando el campo local máximo por debajo del umbral de inicio de descarga parcial y eliminando la actividad corona que, de otro modo, iniciaría la degradación progresiva del aislamiento.
Parámetros técnicos básicos relevantes para la función del anillo de clasificación:
- Tensión nominal: 12 kV / 24 kV / 35 kV (en función de la aplicación)
- Frecuencia de potencia soportada: 42 kV (clase 12 kV) / 65 kV (clase 24 kV) / 95 kV (clase 35 kV)
- Resistencia al impulso del rayo: 75 kV / 125 kV / 170 kV
- Tensión inicial PD (sin anillo de graduación): Normalmente 0,8-1,0 × Un en discontinuidades geométricas
- Tensión inicial PD (con anillo de graduación correcto): ≥ 1,5 × Un (objetivo de diseño)
- Diámetro del tubo del anillo de clasificación: 20-80 mm (en función de la tensión y la geometría)
- Diámetro total del anillo de clasificación: 100-400 mm (en función de la tensión y la geometría)
- Material: Aleación de aluminio 6061-T6 / Acero inoxidable 316L
- Acabado superficial: Pulido liso (Ra ≤ 1,6 μm): fundamental para la eficacia de la clasificación sobre el terreno.
- Normas: IEC 60137, IEC 60270, IEC 60099-8
Donde los anillos de clasificación son obligatorios frente a opcionales:
- Obligatorio: Todos los pasamuros con capacidad ≥ 24 kV; todos los pasamuros de 12 kV instalados en aplicaciones de mejora de la red con niveles de fallo ≥ 20 kA; todos los pasamuros con distancia entre conductores y bridas < 150 mm.
- Recomendado: Pasatapas de 12 kV en aplicaciones de alta frecuencia de conmutación (energías renovables, control de motores industriales); cualquier pasatapas en el que las estructuras a tierra adyacentes reduzcan la separación efectiva por debajo del mínimo de diseño.
- Opcional: Pasatapas de 12 kV en aplicaciones estándar de distribución de servicios públicos con holguras normales y baja frecuencia de conmutación.
¿Cuáles son los errores de ingeniería más perjudiciales en el diseño de anillos graduados?
Los siguientes conceptos erróneos son los que se encuentran con más frecuencia en las especificaciones de proyectos de mejora de redes, prácticas de instalación e investigaciones posteriores a fallos que afectan a los anillos de nivelación de pasamuros. Cada concepto erróneo se describe con su mecanismo físico, su consecuencia de fallo y la interpretación de ingeniería correcta que lo sustituye.
Idea errónea 1 - “El anillo de graduación es un accesorio estándar - Cualquier anillo de aproximadamente el tamaño adecuado funcionará”
Éste es el error más generalizado y perjudicial. Los ingenieros que tratan el anillo graduado como un elemento de hardware genérico, seleccionándolo únicamente en función de la compatibilidad del diámetro del conductor, instalan sistemáticamente anillos que son geométricamente incorrectos para el diseño específico del casquillo. La eficacia de la redistribución de campos del anillo graduado viene determinada por tres parámetros geométricos interdependientes: el diámetro del tubo (d), el diámetro total del anillo (D) y la posición axial con respecto a la interfaz entre el conductor y el aislador. Estos tres parámetros deben optimizarse conjuntamente mediante elemento finito2 simulación del campo eléctrico para la geometría específica del casquillo, la clase de tensión y el entorno de instalación. Un anillo con D correcto pero d incorrecto, o d y D correctos pero posición axial incorrecta, puede proporcionar menos de 30% de la reducción de la tensión de campo del anillo especificado correctamente, al tiempo que parece visualmente idéntico al diseño correcto.
- Consecuencia del fracaso: Concentración de campo residual por encima del umbral de inicio de DP → erosión progresiva del aislamiento → flameo en un plazo de 2 a 5 años.
- Comprensión correcta: La geometría del anillo graduado es un parámetro de diseño eléctrico de precisión: especifique el número de pieza del casquillo y la clase de tensión, no sólo el diámetro del conductor.
Idea errónea 2 - “Un anillo de graduación más grande siempre proporciona una mejor graduación del campo”
Los ingenieros que entienden que los anillos de nivelación reducen la concentración de campo a veces concluyen que un anillo más grande - mayor diámetro total - siempre proporcionará una nivelación de campo superior. Esto es incorrecto. Un anillo de nivelación sobredimensionado colocado demasiado cerca de estructuras adyacentes puestas a tierra (la brida de la pared, el cerramiento del panel o el conductor puesto a tierra de una fase adyacente) crea una vía de acoplamiento capacitivo entre el anillo de alta tensión y la estructura puesta a tierra que concentra la tensión de campo en el borde de la estructura puesta a tierra en lugar de eliminarla. El resultado es un aumento del campo en la estructura puesta a tierra que puede superar el aumento del campo que el anillo pretendía eliminar en la interfaz del conductor: un resultado negativo neto de un anillo sobredimensionado.
- Consecuencia del fracaso: Aumento del campo en la estructura conectada a tierra → descarga superficial en la cara de la pared o en el panel del recinto → rastreo y flameo en la estructura conectada a tierra.
- Comprensión correcta: El diámetro del anillo graduado debe optimizarse para la geometría específica de la instalación: la distancia mínima entre la superficie del anillo y cualquier estructura conectada a tierra debe ser ≥ 1,5 × la distancia entre el anillo y el conductor.
Concepto erróneo 3 - “Los anillos de graduación sólo son necesarios a tensiones de transmisión, no a 12 kV o 24 kV”
Este concepto erróneo es especialmente común entre los ingenieros cuya experiencia principal se centra en el diseño de sistemas de distribución, en los que los equipos de 12 kV se han especificado históricamente sin anillos graduados en aplicaciones estándar de servicios públicos. Esta idea errónea no tiene en cuenta las condiciones específicas de las aplicaciones de mejora de la red (niveles de falta más elevados, frecuencias de conmutación más altas, espacios libres reducidos en diseños de aparamenta compacta y la proximidad de múltiples estructuras puestas a tierra en instalaciones modernas adyacentes a GIS) que elevan la tensión de campo local en la interfaz del conductor por encima del umbral de inicio de DP incluso a 12 kV.
- Consecuencia del fracaso: Actividad de DP no detectada en la interfaz del conductor de 12 kV → erosión acumulada del aislamiento → fallo durante el primer evento de fallo de gran magnitud en el servicio de mejora de la red.
- Comprensión correcta: La necesidad de un anillo de graduación viene determinada por la magnitud de la tensión de campo local, no sólo por la clase de tensión: calcule el pico de campo local en la interfaz del conductor para la geometría específica de la instalación antes de decidir omitir el anillo de graduación.
Error 4 - “El acabado superficial del anillo de clasificación es una especificación cosmética”
El acabado superficial del anillo graduado -especificado como Ra ≤ 1,6 μm (pulido liso) en los diseños conformes con la CEI- es tratado por muchos ingenieros de compras como un requisito cosmético o de calidad de aspecto que puede relajarse para reducir costes. Esto es físicamente incorrecto. La rugosidad de la superficie del anillo de clasificación crea un aumento de campo a microescala en las asperezas de la superficie: una superficie mecanizada con Ra = 6,3 μm tiene factores de aumento de campo locales de 2-4× en las puntas de las asperezas individuales, suficientes para iniciar una descarga de corona desde la propia superficie del anillo a la tensión de funcionamiento. La corona de la superficie del anillo de rectificado frustra todo el propósito del anillo: introduce la actividad de descarga parásita que se diseñó para eliminar.
- Consecuencia del fracaso: Corona de la superficie del anillo → generación de ozono → degradación acelerada de la superficie epoxídica adyacente al anillo → escalada de DP → flameo.
- Comprensión correcta: Ra ≤ 1,6 μm es un requisito eléctrico funcional, no una especificación cosmética - verificar el acabado superficial con la medición del perfilómetro en los anillos suministrados.
Error 5 - “Una vez instalado, el anillo de nivelación no requiere mantenimiento ni inspección”
Los anillos graduados son componentes metálicos instalados en el entorno exterior o semiexterior de una subestación. En entornos industriales y costeros, la superficie del anillo desarrolla corrosión, depósitos de contaminación y, en los diseños de aluminio, acumulación de capas de óxido que aumentan la rugosidad de la superficie con el tiempo. Un anillo con Ra = 1,2 μm en el momento de la instalación puede tener Ra = 4-8 μm después de 5 años de servicio a la intemperie en un entorno industrial costero, lo que es suficiente para iniciar la formación de corona desde la superficie del anillo a la tensión de funcionamiento. Además, el aflojamiento mecánico de la tornillería de montaje del anillo bajo ciclos térmicos y vibraciones puede desplazar la posición axial del anillo de su ubicación de diseño, reduciendo la eficacia de la graduación en campo.
- Consecuencia del fracaso: Degradación progresiva de la superficie del anillo → iniciación de la corona desde el anillo → envejecimiento acelerado del aislamiento del casquillo.
- Comprensión correcta: Los anillos graduados deben inspeccionarse cada 12-24 meses: debe verificarse el estado de la superficie, el par de montaje y la posición axial.
Error 6 - “Los anillos de graduación en ambos extremos del casquillo siempre son mejores que un solo anillo”
Algunos ingenieros, razonando que la concentración de campo se produce tanto en el extremo de alta tensión como en el de baja tensión del casquillo, especifican anillos de gradación en ambos extremos. Para los diseños de pasamuros estándar, esto es incorrecto: el extremo de baja tensión (brida conectada a tierra) del pasamuros ya está a potencial de tierra, y la distribución del campo en este extremo está inherentemente graduada por la geometría de la propia brida. La instalación de un anillo graduado en el extremo conectado a tierra introduce un electrodo metálico adicional a un potencial intermedio que puede crear un aumento del campo entre el anillo y la brida en lugar de reducirlo.
- Consecuencia del fracaso: Electrodo de potencial intermedio en el extremo conectado a tierra → aumento del campo entre el anillo y la brida → descarga superficial en el cuerpo del casquillo entre el anillo y la brida.
- Comprensión correcta: Para los diseños de pasamuros estándar, los anillos de gradación se especifican únicamente en el extremo del conductor de alta tensión; las configuraciones de doble anillo sólo son aplicables a los diseños de pasamuros de gradación capacitiva específicos en los que el fabricante los especifica explícitamente.
Resumen del impacto del concepto erróneo
| Concepto erróneo | Error físico | Modo de fallo | Tiempo hasta el fracaso |
|---|---|---|---|
| Tamaño genérico de los anillos | D/D/posición incorrecta | PD → flameo | 2-5 años |
| Más grande siempre es mejor | Mejora del campo de la estructura de tierra | Seguimiento de la superficie en la pared | 1-3 años |
| No es necesario a 12-24 kV | DP no detectada en la interfaz del conductor | Fault-event flashover | 3-8 años |
| El acabado de la superficie es cosmético | Corona de la superficie del anillo | Degradación epoxídica | 2-4 años |
| No requiere mantenimiento | Degradación progresiva de la superficie | Escalada de Corona | 5-10 años |
| Los anillos dobles siempre son mejores | Aumento del campo potencial intermedio | Descarga de la superficie corporal | 1-3 años |
Customer Story - Grid Upgrade Project, Asia Meridional:
El contratista EPC de un operador de red nacional se puso en contacto con Bepto Electric después de experimentar dos eventos de flameo de pasamuros en los 14 meses siguientes a la puesta en servicio de una subestación de actualización de la red de 24 kV. Ambos fallos se produjeron en la interfaz conductor-aislador de los pasamuros que se habían especificado con anillos de clasificación, lo que llevó al equipo del proyecto a concluir inicialmente que los anillos eran defectuosos. La investigación posterior al fallo realizada por el equipo técnico de Bepto reveló la verdadera causa: los anillos graduados se habían adquirido a un proveedor de hardware general basándose únicamente en la compatibilidad del diámetro del conductor, sin referencia a la especificación geométrica del fabricante del casquillo. Los anillos instalados tenían un diámetro total correcto, pero el diámetro del tubo 40% era inferior al especificado, lo que proporcionaba un radio de curvatura insuficiente para reducir la tensión de campo pico por debajo del umbral de inicio de DP. La sustitución por anillos graduados especificados por Bepto y ajustados a la geometría exacta del buje eliminó toda recurrencia a lo largo de 32 meses de funcionamiento posterior de la actualización de la red.
¿Cómo seleccionar y especificar correctamente los anillos graduados para aplicaciones de pasamuros de actualización de rejillas?
La correcta selección del anillo graduado para aplicaciones de pasamuros de actualización de red requiere integrar la geometría del pasamuros, el entorno de instalación, la clase de tensión y el cumplimiento de las normas IEC en una única especificación coherente. El siguiente marco proporciona el proceso de selección completo.
Paso 1: Determinar si es necesario un anillo de clasificación
Aplique los siguientes criterios de decisión a cada posición de casquillo en el diseño de mejora de la red:
- Clase de tensión ≥ 24 kV: Anillo de calificación obligatorio - sin excepciones
- Clase de tensión 12 kV, nivel de avería ≥ 20 kA: Anillo graduado muy recomendable
- Clase de tensión 12 kV, frecuencia de conmutación > 5.000 operaciones/año: Anillo graduado recomendado
- Distancia del conductor a la estructura más cercana a tierra < 150 mm: Anillo de graduación obligatorio independientemente de la clase de tensión
- Instalación compacta adyacente al GIS con distancia entre fases reducida: Realice una simulación de campo por elementos finitos antes de tomar una decisión: no se fíe de las tablas de holguras estándar.
Paso 2: Especifique la geometría del anillo graduado por número de pieza del casquillo
Nunca especifique anillos graduados independientemente del diseño del casquillo. El proceso de especificación correcto es:
- Seleccione el modelo de pasamuros para la aplicación (clase de tensión, corriente nominal, distancia de fuga, índice IP)
- Solicite el número de pieza del anillo graduado del fabricante para ese modelo específico de casquillo
- Verificar la simulación de campo FEM del fabricante que confirma una tensión de inicio de DP ≥ 1,5 × Un con el anillo especificado instalado.
- Especifique que tanto el casquillo como el anillo graduado son un conjunto emparejado; no permita la sustitución del anillo graduado por otro proveedor.
Paso 3: Verificar los requisitos de espacio libre para el anillo instalado
Antes de finalizar la posición de instalación del buje, verifique:
| Parámetro de holgura | Valor mínimo | Consecuencias del incumplimiento |
|---|---|---|
| Superficie del anillo a la cara de la pared conectada a tierra | ≥ 1,5 × distancia entre el anillo y el conductor | Aumento del campo en la pared → descarga superficial |
| Superficie del anillo al conductor de fase adyacente | ≥ Distancia entre fases por CEI 62271-13 | Riesgo de flameo entre fases |
| Superficie del anillo a la pared de la caja del panel | ≥ 100 mm (12 kV); ≥ 150 mm (24 kV) | Descarga de la superficie del recinto |
| Conexión de la superficie anular a la barra colectora | ≥ Distancia de fase a tierra según IEC 62271-1 | Riesgo de flameo entre barras |
Paso 4: Verificar el acabado de la superficie y las especificaciones del material
Exigir lo siguiente en el pliego de condiciones para la adquisición de anillos de clasificación:
- Acabado superficial: Ra ≤ 1,6 μm - verificar con el certificado de medición del perfilómetro en los anillos suministrados.
- Material: Aleación de aluminio 6061-T6 (estándar) o acero inoxidable 316L (entornos costeros/químicos)
- Tratamiento de la superficie: Anodizado (aluminio) o electropulido (acero inoxidable): mejora la resistencia a la corrosión sin aumentar la rugosidad de la superficie.
- Tratamiento de bordes: Todos los bordes y esquinas totalmente redondeados, sin aristas vivas en ninguna parte de la superficie del anillo.
- Herrajes de montaje: Elementos de fijación de acero inoxidable con especificación de par de apriete calibrada; no se aceptan elementos de fijación de aluminio debido al riesgo de corrosión y gripado.
Paso 5: Exigir la documentación de conformidad CEI
| Documento | Estándar | Qué verificar |
|---|---|---|
| Certificado de ensayo de tipo | CEI 601374 | PD < 5 pC a 1,2 × Un con anillo de clasificación instalado |
| Informe de simulación de campo FEM | IEC 60137 Anexo | Campo máximo < umbral de inicio de DP en todas las interfaces |
| Certificado de acabado superficial | ISO 4287 | Ra ≤ 1,6 μm medido en la superficie exterior del anillo. |
| Certificado de material | ASTM B209 / EN 573 | Confirmación del grado de aleación y del temple |
| Informe de inspección dimensional | Dibujo del fabricante | d, D, y posición axial dentro de ± 1 mm de la especificación |
¿Qué errores de instalación y puesta en marcha merman el rendimiento del anillo graduado?
Un anillo de nivelación correctamente especificado que se instala de forma incorrecta no proporciona ninguna ventaja significativa en la nivelación del terreno y, en algunas configuraciones, un anillo instalado incorrectamente crea una distribución del terreno peor que si no existiera ningún anillo. El siguiente protocolo de instalación y puesta en servicio evita los errores de instalación más comunes.
Lista de verificación previa a la instalación
- Confirme la referencia del anillo coincide con el modelo de buje que se va a instalar - rechace cualquier anillo que no pueda ser rastreado hasta la especificación del fabricante del buje para ese modelo exacto de buje.
- Inspeccionar la superficie del anillo bajo una iluminación adecuada - rechazar cualquier anillo con arañazos superficiales, marcas de mecanizado o corrosión que aumenten la rugosidad superficial efectiva por encima de Ra 1,6 μm.
- Verificar la geometría del anillo según el plano del fabricante - medir el diámetro del tubo (d) y el diámetro total del anillo (D) con calibres calibrados - rechazar si cualquiera de las dimensiones está fuera de ± 1 mm de la especificación.
- Inspeccionar la tornillería de montaje - verifique que los elementos de fijación sean de acero inoxidable, que la forma de la rosca sea correcta y que no haya daños en la rosca
- Medir las distancias de instalación antes de la instalación del anillo - confirme que todas las distancias a las estructuras conectadas a tierra cumplen los valores mínimos del paso 3 anterior
Procedimiento de instalación paso a paso
Paso 1: Posicionamiento axial
- Coloque el anillo en la posición axial especificada por el fabricante con respecto a la interfaz entre el conductor y el aislador; esta dimensión es crítica y debe verificarse con una regla calibrada o un calibrador de profundidad.
- Desviación máxima admisible de la posición axial: ± 2 mm respecto a la especificación del fabricante
- No estimar la posición axial a ojo - medir y registrar
Paso 2: Montaje del anillo
- Instale primero las fijaciones de montaje apretándolas con los dedos; compruebe que el anillo está centrado en el conductor antes de aplicar el par de apriete.
- Apriete las fijaciones de montaje según las especificaciones del fabricante utilizando una llave dinamométrica calibrada (normalmente 8-15 N-m para fijaciones inoxidables M8).
- Aplique un marcador de pintura de verificación del par de apriete a todas las cabezas de los tornillos después de la confirmación final del par de apriete.
- Verificar la concentricidad del anillo después del apriete - el anillo debe estar centrado en el conductor con una tolerancia de ± 1 mm.
Paso 3: Verificación de la autorización tras la instalación
- Mida y registre todas las distancias desde la superficie del anillo a las estructuras adyacentes conectadas a tierra con el anillo en su posición final de instalación.
- Documentar las mediciones de holgura en el registro de puesta en servicio: estos valores son la base de comparación para futuras inspecciones.
Paso 4: Prueba PD previa a la energización
- Realizar la medición de la descarga parcial por CEI 602705 a 1,2 × Un antes de activar el circuito de mejora de la red
- Criterio de aceptación: PD < 5 pC (casquillo epoxi APG con anillo graduado correctamente instalado)
- DP > 10 pC en una instalación nueva con anillo de graduación indica una geometría incorrecta del anillo, una posición axial incorrecta o una distancia insuficiente a una estructura conectada a tierra - investigar antes de la energización.
Protocolo de mantenimiento continuo de los anillos de nivelación instalados
| Actividad de mantenimiento | Intervalo | Criterio de aceptación | Acción en caso de fallo |
|---|---|---|---|
| Inspección visual de la superficie | Cada 12 meses | Sin corrosión, picaduras ni daños superficiales | Limpiar o sustituir el anillo |
| Verificación del par de montaje | Cada 24 meses | Dentro de ± 10% del par especificado | Reapriete según especificación |
| Medición de la posición axial | Cada 24 meses | Dentro de ± 2 mm de la posición especificada | Reposicionar y volver a apretar |
| Medición del espacio libre | Cada 24 meses | Todas las distancias ≥ valores mínimos | Investigar el movimiento estructural |
| Medición PD | Cada 24 meses | < 5 pC a 1,2 × Un | Investigar el estado y la posición del anillo |
| Evaluación de la rugosidad superficial | Cada 5 años | Ra ≤ 3,2 μm (límite en servicio) | Sustituir el anillo si Ra > 3,2 μm. |
Errores críticos de instalación que anulan el rendimiento del anillo graduado
- Instalación del anillo en una posición axial estimada a ojo en lugar de medida: Un error de 5 mm en la posición axial puede reducir la eficacia de la clasificación en 40-60%: mida y registre siempre la posición axial comparándola con la dimensión especificada por el fabricante.
- Permitir que la pintura, el sellador o la contaminación se depositen en la superficie del anillo durante la instalación: Cualquier recubrimiento en la superficie del anillo que aumente la rugosidad superficial efectiva por encima de Ra 1,6 μm inicia corona del anillo - enmascarar la superficie del anillo durante cualquier operación de pintura o sellado en las proximidades.
- Apriete de las fijaciones de montaje del anillo con una llave de impacto: El apriete por impacto crea una fuerza de apriete desigual que desplaza la concentricidad del anillo: utilice siempre una llave dinamométrica calibrada para el montaje del anillo.
- Omitir la prueba PD de preenergización tras la instalación del anillo: La prueba PD es la única medida de puesta en servicio que confirma directamente el correcto funcionamiento del anillo graduado; si se omite, el primer indicio de una instalación incorrecta será un fallo sobre el terreno.
Conclusión
Los anillos graduados capacitivos son componentes eléctricos de precisión cuyo rendimiento viene determinado por la geometría, el acabado superficial, la posición axial y la holgura de instalación, no por el tamaño, el aspecto o el simple hecho de su presencia en el casquillo. Los conceptos erróneos que los ingenieros trasladan a los proyectos de actualización de la red - tratar los anillos como hardware genérico, asumir que más grande siempre es mejor, creer que el acabado superficial es cosmético y omitir la verificación de la DP posterior a la instalación - son la causa directa de los fallos prematuros de los pasamuros en infraestructuras de red que se especificaron e instalaron de buena fe. En Bepto Electric, todos los pasamuros que suministramos para aplicaciones de mejora de la red se entregan como un conjunto de pasamuros y anillo graduado, con confirmación de simulación de campo FEM, certificación de ensayo de tipo IEC 60137, documentación de acabado superficial y guía de instalación completa, porque un anillo graduado que no esté correctamente especificado, correctamente instalado y correctamente mantenido no proporciona la protección contra arcos que requiere su infraestructura de mejora de la red.
Preguntas frecuentes sobre el diseño de anillos graduados capacitivos para aplicaciones de actualización de rejillas pasamuros
P: ¿A partir de qué clase de tensión es obligatorio un anillo de clasificación capacitivo para las instalaciones de pasamuros en aplicaciones de subestaciones de mejora de la red de media tensión?
A: Los anillos de nivelación son obligatorios para todas las instalaciones de pasamuros a 24 kV y superiores. A 12 kV, los anillos de nivelación son obligatorios cuando los niveles de falta superan los 20 kA, cuando la separación entre el conductor y la estructura puesta a tierra es inferior a 150 mm o cuando la frecuencia de conmutación supera las 5.000 operaciones al año, condiciones que son comunes en las aplicaciones de mejora de la red incluso a niveles de tensión de distribución.
P: ¿Por qué el diámetro del tubo del anillo graduado es tan importante como el diámetro total del anillo para una graduación correcta del campo eléctrico en un pasamuros?
A: El diámetro del tubo determina el radio de curvatura de la superficie del anillo, el parámetro que controla directamente el pico de campo eléctrico local en la superficie del anillo. Un anillo con un diámetro total correcto pero un diámetro de tubo insuficiente tiene una superficie de radio pequeño que concentra la tensión del campo en lugar de distribuirla, lo que puede provocar la formación de un efecto corona en el propio anillo. Tanto el diámetro del tubo como el diámetro total deben coincidir con las especificaciones del fabricante para el diseño específico del casquillo.
P: ¿Qué nivel de descarga parcial después de la instalación confirma que un anillo de nivelación está correctamente colocado y realiza su función de nivelación de campo diseñada en un pasamuros de mejora de rejilla?
A: Una DP < 5 pC a 1,2 × Un según IEC 60270 confirma el correcto funcionamiento del anillo graduado en un casquillo de pared epoxi APG. Las descargas parciales superiores a 10 pC en una instalación nueva con un anillo de nivelación instalado indican una geometría incorrecta del anillo, una posición axial incorrecta o una separación insuficiente con respecto a una estructura adyacente puesta a tierra.
P: ¿Cómo afecta la rugosidad superficial de un anillo graduado al rendimiento de los pasamuros y cuál es el valor Ra máximo aceptable para un anillo graduado en una aplicación de mejora de la rejilla?
A: La rugosidad de la superficie crea un aumento del campo a microescala en las puntas de las asperezas de la superficie del anillo. Ra > 1,6 μm introduce una tensión de campo local suficiente para iniciar una descarga de corona desde la superficie del anillo a la tensión de funcionamiento, generando ozono que acelera la degradación del epoxi e introduciendo la actividad de DP que el anillo fue diseñado para eliminar. Ra ≤ 1,6 μm es la especificación obligatoria para anillos de clasificación nuevos; Ra ≤ 3,2 μm es el valor máximo aceptable en servicio antes de que sea necesaria la sustitución del anillo.
P: ¿Es correcto especificar anillos de nivelación tanto en el extremo de alta tensión como en el de baja tensión de un pasamuros para mejorar el rendimiento de la nivelación de campo en una aplicación de mejora de la red?
A: No - para los diseños de pasamuros estándar, los anillos de graduación sólo se especifican en el extremo del conductor de alta tensión. El extremo de baja tensión (brida conectada a tierra) ya está a potencial de tierra y su distribución de campo está intrínsecamente gestionada por la geometría de la brida. La instalación de un anillo en el extremo conectado a tierra introduce un electrodo de potencial intermedio que crea un aumento de campo entre el anillo y la brida en lugar de reducirlo. Las configuraciones de doble anillo sólo se aplican a diseños específicos de casquillos con gradiente capacitivo cuando el fabricante lo especifica explícitamente.
-
Descarga eléctrica localizada que puentea parcialmente el aislamiento entre conductores. ↩
-
Método numérico para resolver problemas físicos complejos como la distribución del campo eléctrico. ↩
-
Especificaciones técnicas comunes para las normas de aparamenta de alta tensión. ↩
-
Norma exhaustiva para casquillos aislantes utilizados en sistemas de potencia. ↩
-
Norma internacional de ensayo para la medición de descargas parciales en aparatos eléctricos. ↩
