La coordinación de aislamiento en subestaciones de alta tensión es el proceso de selección del nivel de aislamiento de los equipos eléctricos en relación con las sobretensiones que pueden presentarse en el sistema, garantizando la protección de los equipos más costosos. En Chile, la coordinación de aislamiento sigue los lineamientos de la norma IEC 60071, aplicada sobre las condiciones de altitud, temperatura y nivel ceráunico de cada proyecto.

Tipos de sobretensiones en subestaciones eléctricas

• Sobretensiones atmosféricas (impulso de rayo): originadas por descargas directas o inducidas. Son las de mayor amplitud pero de corta duración (frente 1,2 μs, cola 50 μs según IEC). Son el criterio de diseño dominante para el BIL
• Sobretensiones de maniobra: generadas por la apertura o cierre de interruptores, especialmente en sistemas de alta tensión (≥ 300 kV)
• Sobretensiones temporales (TOV): de origen industrial, producidas por fallas a tierra en sistemas con neutro aislado. Pueden durar segundos o minutos

Niveles de aislamiento normalizados (BIL y BSL)

BIL — Nivel Básico de Impulso de Rayo

El BIL es la tensión de cresta que el equipo debe soportar durante el ensayo de impulso tipo rayo (1,2/50 μs) sin falla de aislamiento. Valores en la práctica chilena:

• Sistema 23 kV: BIL 125 kV o 150 kV
• Sistema 66 kV: BIL 325 kV o 350 kV
• Sistema 110 kV: BIL 450 kV o 550 kV
• Sistema 220 kV: BIL 950 kV o 1.050 kV

BSL — Nivel Básico de Impulso de Maniobra

Relevante principalmente en sistemas de 300 kV y superiores. Para el SEN chileno (220 kV como nivel máximo actual), el BSL tiene menor relevancia.

Dispositivos de protección: pararrayos MOV

El principal dispositivo de protección es el pararrayo de óxido metálico (MOV). Sus parámetros clave son:

• Tensión de servicio continuo (Uc): tensión máxima de línea a tierra que el pararrayo soporta indefinidamente
• Tensión nominal (Ur): referencia para las sobretensiones temporales (TOV)
• Tensión residual: tensión a la que el pararrayo limita el impulso de rayo normalizado
• Energía absorbida: capacidad de absorber la energía de múltiples sobretensiones sin degradación

Proceso de coordinación según IEC 60071-2

1. Determinar las sobretensiones representativas en el punto de instalación
2. Seleccionar el nivel de protección del pararrayo (Up)
3. Calcular el nivel de aislamiento de coordinación: Ucw = Up × Kc (generalmente 1,15)
4. Aplicar factores de altitud para instalaciones sobre 1.000 msnm
5. Seleccionar el BIL comercial normalizado inmediatamente superior

Corrección por altitud en proyectos chilenos

Chile presenta subestaciones desde el nivel del mar hasta más de 4.000 msnm en proyectos mineros de la Cordillera. Para alturas sobre 1.000 msnm, la IEC 60071-2 exige aplicar el factor de corrección Ka = e^[m × (H-1000)/8150]. En la práctica, una subestación a 3.500 msnm puede requerir un BIL 15 a 20% mayor.

La especificación del transformador de poder —el equipo más afectado por la coordinación de aislamiento— se aborda en nuestro artículo sobre selección de transformadores de poder para subestaciones. Para el contexto normativo, consulte las etapas clave del proyecto de ingeniería de subestaciones.

Conclusión

La coordinación de aislamiento en subestaciones de alta tensión es un proceso sistemático que garantiza que los equipos soporten las sobretensiones de diseño con margen adecuado. En Transmission Line realizamos estudios de coordinación de aislamiento incluyendo selección de pararrayos según IEC 60071. Conoce nuestros servicios de ingeniería.