Interruptor de Vacío: Causas y Soluciones

Análisis de Fallas y Solución de Problemas de Interruptores de Media Tensión al Vacío

Las ventajas de los interruptores de media tensión al vacío van más allá del diseño sin aceite. También ofrecen larga vida eléctrica y mecánica, alta resistencia dieléctrica, fuerte capacidad de interrupción consecutiva, tamaño compacto, peso ligero, adecuación para operaciones frecuentes, prevención de incendios y bajo mantenimiento—beneficios rápidamente reconocidos por los operadores de sistemas de energía, personal de mantenimiento e ingenieros. Los primeros interruptores de media tensión al vacío producidos en China sufrían de calidad inestable, sobretensión excesiva de corte de corriente durante la operación y fugas ocasionales de los interruptores al vacío.

Sin embargo, para la Conferencia de Promoción de Aplicación de Interruptores al Vacío de Tianjin en 1992, la tecnología de fabricación de interruptores de media tensión al vacío en China había avanzado hasta el frente internacional, marcando un punto de inflexión en su aplicación y desarrollo. Con el uso generalizado de interruptores de media tensión al vacío, ocasionalmente se presentan fallas. Este artículo analiza las fallas comunes y proporciona soluciones correspondientes.

Condiciones de Operación Anormales Comunes

1. El interruptor no cierra o no abre (Fallo en la operación)：Después de recibir una orden de cierre (o apertura), el solenoide de cierre (o apertura) opera, el émbolo libera el pasador, y el resorte de cierre (o apertura) libera energía para impulsar el mecanismo. Sin embargo, el interruptor al vacío no cierra (o no abre).

2. Apertura Involuntaria (Falso viaje)：El interruptor se abre sin ninguna señal de control externa ni operación manual durante el servicio normal.

3. El motor de almacenamiento continúa funcionando después de la carga del resorte：Después del cierre, el motor comienza a cargar el resorte. Aun después de que el resorte esté completamente cargado, el motor sigue funcionando.

4. Aumento de la Resistencia DC：Después de una operación prolongada, la resistencia de contacto del interruptor al vacío aumenta gradualmente.

5. Aumento del Tiempo de Rebotado al Cerrar：Con el tiempo, la duración del rebotado de los contactos durante el cierre aumenta.

6. Descarga desde la Superficie del CT al Soporte en la Cámara Intermedia：Durante la operación, se produce arco entre la superficie del transformador de corriente (CT) y la estructura de soporte en la cámara intermedia.

7. El interruptor al vacío no abre：Después de una orden de apertura, el interruptor no abre o lo hace solo parcialmente (operación monofásica o bifásica).

Análisis de Causas de Fallos

1. Fallo en Cerrar o Abrir

Cuando el mecanismo de operación no funciona, primero se debe determinar si la causa está en el circuito de control secundario (por ejemplo, relé de protección) o en los componentes mecánicos. Después de confirmar que el circuito secundario es normal, se encontró un exceso de juego en la articulación universal que conecta el brazo principal del mecanismo. Aunque el mecanismo opera normalmente, no logra accionar el mecanismo, resultando en un fallo en el cierre o apertura.

2. Apertura Involuntaria

En operación normal, el interruptor no debería abrirse sin una orden externa. Después de descartar errores humanos, la inspección reveló un cortocircuito en los contactos del interruptor auxiliar dentro de la caja del mecanismo. El bobinado de apertura se energizó a través de este cortocircuito, causando una apertura falsa. La causa raíz fue la entrada de agua de lluvia en la caja del mecanismo, que fluyó por el brazo de salida y directamente sobre el interruptor auxiliar, causando un cortocircuito en los contactos.

3. El Motor de Almacenamiento Continúa Funcionando Después de la Carga del Resorte

Después del cierre, el motor de almacenamiento de energía comienza. Cuando el resorte está completamente cargado, una señal indica la finalización. El circuito de almacenamiento incluye un contacto auxiliar normalmente abierto del interruptor y un contacto de conmutador de límite normalmente cerrado. Después del cierre, el contacto auxiliar se cierra, iniciando el motor. Una vez que el resorte está completamente cargado, el brazo del mecanismo abre el contacto normalmente cerrado del conmutador de límite, cortando la alimentación al motor. Si el brazo no abre este contacto, el circuito permanece energizado y el motor sigue funcionando.

4. Aumento de la Resistencia DC

Los contactos del interruptor al vacío son de tipo frontal. Una resistencia de contacto excesiva causa sobrecalentamiento bajo carga, deteriorando la conductividad y el rendimiento de interrupción. La resistencia debe mantenerse por debajo de las especificaciones del fabricante. La presión del resorte de contacto afecta significativamente la resistencia y debe medirse en condiciones de sobretraviesa adecuadas. Un aumento gradual de la resistencia refleja la erosión del contacto. El desgaste del contacto y los cambios en el espacio entre contactos son las principales causas del aumento de la resistencia DC.

5. Aumento del Tiempo de Rebotado al Cerrar

Alguno rebotado de los contactos es normal durante el cierre, pero un rebotado excesivo puede causar quemaduras o soldadura de los contactos. El estándar técnico limita el rebotado al cerrar a ≤2ms. Con el tiempo, las principales causas del aumento del rebotado son la reducción de la fuerza del resorte de contacto y el desgaste que provoca un exceso de juego en las palancas y pernos.

6. Descarga desde la Superficie del CT al Soporte

La cámara intermedia aloja un transformador de corriente (CT). Durante la operación, pueden formarse campos eléctricos irregulares en la superficie del CT. Para prevenir esto, los fabricantes recubren la superficie con pintura semiconductora para igualar el campo. Durante el ensamblaje, las restricciones de espacio pueden causar que el recubrimiento semiconductor alrededor de los tornillos de montaje se desgaste, lo que lleva a la distorsión del campo y a la descarga entre la superficie y el soporte durante la operación.

7. El interruptor al vacío no abre

En condiciones normales, el interruptor debe interrumpir confiablemente la corriente, ya sea que se active manualmente o por el relé de protección.

Los interruptores de media tensión al vacío difieren de otros tipos al usar el vacío como medio de aislamiento y extinción de arco. Si el nivel de vacío disminuye, se produce ionización dentro de la cámara, generando partículas cargadas que reducen la resistencia dieléctrica, impidiendo la interrupción correcta de la corriente.

Solución de Problemas y Soluciones

1. Fallo en Cerrar o Abrir：Inspeccione todas las partes de conexión en el mecanismo de operación para detectar exceso de juego. Reemplace las piezas desgastadas con nuevas, de alta dureza y calificadas.

2. Apertura Involuntaria：Sellene todos los puntos potenciales de entrada de lluvia; instale mangas protectoras de silicona en el enlace del brazo de salida; active el dispositivo de calefacción y eliminación de humedad dentro de la caja del mecanismo.

3. El Motor de Almacenamiento Continúa Funcionando Después de la Carga del Resorte：Ajuste la posición del conmutador de límite para que el brazo abra completamente su contacto normalmente cerrado cuando el resorte esté completamente cargado.

4. Aumento de la Resistencia DC：Ajuste el espacio entre contactos y la sobretraviesa del interruptor. Mida la resistencia de contacto usando el método de caída de tensión DC (con corriente de prueba ≥100A) según lo especificado en los estándares. Si el ajuste no reduce la resistencia, reemplace el interruptor al vacío.

5. Aumento del Tiempo de Rebotado al Cerrar：Aumente ligeramente la presión inicial del resorte de contacto o reemplácelo. Si el juego de las palancas o pernos excede 0.3mm, reemplace estas piezas. Ajuste el mecanismo de accionamiento desplazándolo ligeramente hacia el punto muerto en la posición cerrada—donde la relación de transmisión es mínima—para reducir el rebotado.

6. Descarga desde la Superficie del CT al Soporte：Vuelva a aplicar uniformemente una capa de pintura semiconductora en la superficie del CT para restaurar la distribución uniforme del campo eléctrico.

7. El interruptor al vacío no abre

Si la integridad del vacío se confirma por debajo de los niveles requeridos, reemplace el interruptor al vacío. Siga estos pasos:

• Asegúrese de que el nuevo interruptor al vacío pase la prueba de integridad del vacío antes de la instalación.

• Remueva el interruptor viejo e instale el nuevo verticalmente. Asegúrese de la alineación entre el eje de contacto móvil y el interruptor. Evite el estrés torsional durante la instalación.

• Después de la instalación, mida el espacio entre contactos y la sobretraviesa. Ajuste según sea necesario:① Ajuste la sobretraviesa a través de la conexión roscada del varilla aislante.② Ajuste el espacio entre contactos modificando la longitud del eje conductor móvil.

• Use un analizador de interruptores para medir la velocidad de apertura/cierre, la sincronización trifásica y el rebotado al cerrar. Realice ajustes adicionales si los resultados están fuera de especificación.