Prueba Hipot AC vs DC en Generadores: IEEE 95-2002 e IEC 60034-1

Hipot (High Potential Test) es una prueba dieléctrica de aceptación que aplica una tensión significativamente superior a la nominal entre los devanados del estator y tierra, con el propósito de validar la rigidez dieléctrica del sistema de aislamiento. Sirve como prueba de aceptación en comisionamiento de generadores nuevos, prueba post-rebobinado, prueba post-mantenimiento mayor y diagnóstico ante eventos de falla. Es una prueba pasa/no-pasa: el aislamiento soporta la tensión o falla.

Hipot AC aplica corriente alterna a 50/60 Hz — replica más fielmente el estrés operativo real del aislamiento, pero requiere una fuente de alta potencia con capacidad reactiva (kVA grande) y es más severa para el material aislante. Hipot DC aplica corriente continua — solo requiere fuente de baja potencia (kW pequeño), no estresa los efectos capacitivos del aislamiento y permite medir la corriente de fuga durante la prueba para detectar degradación. La elección entre uno y otro depende del propósito de la prueba y del equipo disponible.

IEEE Std 95-2002 (Recommended Practice for Insulation Testing of AC Electric Machinery 2300 V and Above with High Direct Voltage), práctica recomendada en estado inactiva-reservada, es la referencia principal para Hipot DC en máquinas de CA de 2300 V o más. IEC 60034-1 cubre los aspectos generales de máquinas eléctricas rotativas incluyendo Hipot AC como prueba estándar de aceptación de fábrica. IEEE 4 (Standard for High-Voltage Testing Techniques) provee los procedimientos generales de medición en alta tensión.

La fórmula industrial estándar para Hipot AC de aceptación es: V_test = 2 × V_nominal + 1000 V, aplicada por 1 minuto. Ejemplo: para un generador de 13.8 kV, V_test = 2 × 13800 + 1000 = 28,600 V AC. Este nivel corresponde a la prueba dieléctrica de máquina nueva de IEC 60034-1; para aislamiento post-rebobinado o en servicio, la tensión y la duración se definen en el protocolo acordado con el cliente y las indicaciones del fabricante.

IEEE 95-2002 recomienda: V_DC = 1.7 × V_AC_test, donde V_AC_test es el valor que se aplicaría en Hipot AC (típicamente 2×Vn+1000). Para nuestro ejemplo de 13.8 kV: V_AC_test = 28,600 V; V_DC = 1.7 × 28,600 = 48,620 V DC. El factor 1.7 viene de la diferencia en el estrés efectivo entre AC y DC sobre el aislamiento. La prueba se aplica por 1 minuto o hasta que se estabilice la corriente de fuga.

Hipot DC es preferible cuando: (1) No tienes fuente AC con capacidad reactiva suficiente — generadores grandes tienen capacitancia significativa, una fuente AC para 100 MVA puede pesar 5 toneladas. (2) Quieres medir corriente de fuga durante la prueba como diagnóstico (no solo pasa/no-pasa). (3) Trabajas en campo donde no hay infraestructura para fuente AC pesada. (4) Quieres minimizar el estrés sobre aislamiento envejecido (DC menos severo que AC para el aislamiento principal).

Hipot AC es preferible cuando: (1) Estás en aceptación de fábrica de generador nuevo o post-rebobinado mayor — replica el estrés real operativo. (2) Quieres validar el sistema completo incluyendo efectos capacitivos. (3) IEC 60034-1 lo exige como prueba de aceptación. (4) Tienes infraestructura disponible (fuente AC con capacidad reactiva). (5) El cliente o normativa local lo requiere específicamente.

Durante la aplicación de tensión DC, la corriente medida es la suma de tres componentes: corriente capacitiva (decae rápido a cero), corriente de absorción dieléctrica (decae en minutos) y corriente de conducción (estable). Si la corriente NO se estabiliza después de 30-60 segundos, indica conducción excesiva = aislamiento comprometido. Si la corriente aumenta abruptamente, es señal de inicio de ruptura dieléctrica = falla. La curva de corriente vs tiempo es el diagnóstico principal.

El aislamiento ha sido comprometido durante la prueba — generalmente requiere intervención antes de re-energizar. Opciones: (1) Diagnóstico complementario (DP offline, índice de polarización, factor de potencia) para localizar la zona de falla. (2) Si la falla es localizada en una barra específica, reparación o reemplazo de esa barra. (3) Si la falla es generalizada o catastrófica, rebobinado total del estator. TEMISA documenta el evento con curva de corriente, hora exacta y diagnóstico complementario para auditoría.

La modalidad AC o DC, tensión, duración y criterios de aceptación deben definirse para la máquina y el estado de su aislamiento, con el procedimiento aplicable y las indicaciones del fabricante. El protocolo debe identificar equipo, instrumentos, procedimiento, resultados y responsable técnico.