Descargas parciales en cables de media tensión

Según IEC 60270:2025, una descarga parcial es «una descarga eléctrica localizada que sólo puentea parcialmente el aislamiento entre conductores». Es un evento de ionización en una región confinada del dieléctrico — una cavidad gaseosa, una interfase entre materiales, un punto de concentración de campo — donde el esfuerzo eléctrico local supera la rigidez del medio, pero sin establecer un camino conductor completo entre electrodos.

Cada evento dura entre 1 y 100 nanosegundos y libera energías de 13.6 eV (ionización del aire). Aunque microscópico, cada pulso daña el aislamiento de forma acumulativa e irreversible. El resultado, a lo largo de años, es la formación de árboles eléctricos — canales ramificados de XLPE carbonizado que avanzan hacia el conductor hasta la ruptura total.

El ciclo de una descarga parcial ocurre en tres fases muy rápidas dentro de una cavidad gaseosa embebida en el aislamiento sólido (XLPE):

• Fase 1 — Ionización (<1 ns): Cuando el campo eléctrico en la cavidad supera la rigidez dieléctrica del gas (~3 kV/mm en aire a presión atmosférica), una cascada de Townsend ioniza el gas. Se forman pares electrón-ion con energía de ionización de 13.6 eV. El proceso dura menos de 1 nanosegundo.
• Fase 2 — Conducción (0.1–10 ns): El plasma formado conduce una corriente pico de mA hasta amperios. La temperatura local supera los 1000 K en el canal de descarga. Este pulso de alta frecuencia (10 MHz–1 GHz) es el que detectan los sensores HFCT.
• Fase 3 — Extinción: La carga depositada en las paredes de la cavidad reduce el campo eléctrico efectivo por debajo del umbral de ionización, extinguiendo la descarga. El proceso se reinicia en cada semiciclo de voltaje AC (50/60 Hz).

La medición online se realiza con el cable en servicio a tensión nominal, sin interrupciones. Es el método recomendado por IEEE 400.3-2022 para cables en operación porque detecta los defectos activos bajo condiciones reales de temperatura y carga, sin introducir estrés adicional al aislamiento.

El sensor principal es el HFCT (High Frequency Current Transformer): un transformador de corriente de núcleo toroidal que se instala sobre el cable de puesta a tierra del cable de potencia sin necesidad de cortar el circuito. Captura los pulsos de alta frecuencia (100 kHz–30 MHz) generados por cada evento PD:

La medición offline se realiza con el cable desenergizado y con una fuente de prueba externa. Permite medición calibrada en pC y determinación precisa del PDIV, pero requiere corte de servicio y conlleva riesgo en cables envejecidos.

El gráfico PRPD (Phase-Resolved Partial Discharge) representa en el eje X la fase del voltaje AC (0°–360°) y en el eje Y la magnitud de cada pulso PD. Cada punto es un evento individual. La forma de la nube de puntos identifica el tipo de defecto con alta especificidad:

• Paso 1 — Inventario y priorización: catalogar todos los cables MT por edad, tipo (XLPE, EPR, papel-aceite), nivel de tensión y criticidad del circuito. Priorizar cables >15 años, alimentadores de circuitos críticos y cables con historia de problemas previos.
• Paso 2 — Medición inicial de base (baseline): primer ciclo de medición online con HFCT en todos los cables priorizados. Esta medición establece la magnitud de referencia para comparar evolución en el tiempo. Sin baseline, no hay tendencia.
• Paso 3 — Clasificación por nivel PRPD: interpretar cada resultado usando la escala de severidad. Clasificar como verde/amarillo/naranja/rojo/crítico. Confirmar el tipo de patrón (cavidad/superficial/árbol).
• Paso 4 — Frecuencia de medición diferenciada: verde = anual, amarillo = semestral, naranja = trimestral, rojo = mensual, crítico = análisis inmediato y plan de reemplazo de emergencia.
• Paso 5 — Integración con planificación de activos: los cables en naranja y rojo ingresan al plan de inversión con plazos definidos. Los datos de PD son la justificación técnica objetiva para presupuesto de reemplazos.