Cómo Instalar y Poner en Marcha los Aisladores GW4

En las subestaciones, el número de interruptores de seccionamiento generalmente es de 2 a 4 veces el de los interruptores de circuito. Debido a su gran cantidad, la carga de trabajo para la instalación y puesta en marcha es considerable. Para niveles de tensión inferiores a 110 kV, el interruptor de seccionamiento tipo GW4 es el equipo dominante. Si el trabajo de instalación y los ajustes dimensionales mecánicos del interruptor de seccionamiento no cumplen con los requisitos, pueden ocurrir problemas como apertura/cierre incompleto, contactos sobrecalentados o incluso rotura de aisladores de porcelana. Por lo tanto, es altamente necesario resumir los métodos de instalación y puesta en marcha de los interruptores de seccionamiento. A continuación, se resumen los procedimientos de instalación y puesta en marcha de este tipo de interruptor de seccionamiento, basados en la experiencia práctica del autor, para referencia de los colegas.

1.Estructura y principio de funcionamiento del interruptor de seccionamiento tipo GW4
Para dominar mejor las técnicas de instalación y los métodos de puesta en marcha, es esencial tener un conocimiento suficiente de la estructura y el principio de funcionamiento del interruptor.

1.1 Estructura del interruptor de seccionamiento

1.1.1 Estructura del interruptor de seccionamiento
El interruptor de seccionamiento tipo GW4 presenta una estructura de doble columna con rotación horizontal, compuesta por tres unidades monofásicas. Cada unidad monofásica consta de una base, columnas aislantes, y partes conductoras, y está equipada con mecanismos de operación manual o eléctrica.

1.1.2 Estructura del interruptor de tierra
El interruptor de tierra consta de un contacto fijo fijado en el tubo conductor del interruptor de seccionamiento y un varilla de contacto móvil montada en la base.

1.1.3 Estructura del mecanismo de operación manual
El mecanismo de operación manual incluye una manivela que gira 90° (o 180°) en un plano horizontal (o vertical), una cubierta a prueba de lluvia y un interruptor auxiliar alojado en su interior.

1.1.4 Mecanismo de operación eléctrica
Los componentes principales del mecanismo de operación eléctrica incluyen un motor eléctrico, reductor de engranajes, interruptor auxiliar, interruptor de límite, interruptor selector, contactor e interruptor automático.

1.2 Principio de funcionamiento del interruptor de seccionamiento

1.2.1 Principio de funcionamiento del interruptor de seccionamiento
Cuando el eje de salida del mecanismo de operación gira 90° (o 180°), impulsa el tubo vertical → el eje de operación gira 90° (o 180°) → el brazo de manivela de operación → el polo activo de la fase operada gira 90° → el vástago de conexión horizontal → los polos activos de las otras fases giran 90° → el vástago de conexión transversal → los polos accionados giran 90° en sentido contrario, logrando una operación interconectada de tres polos.

1.2.2 Principio de funcionamiento del interruptor de tierra
El mecanismo de operación impulsa el eje de transmisión y el vástago de conexión horizontal para hacer girar el eje de rotación del interruptor de tierra por cierto ángulo, logrando así la apertura o cierre.

1.2.3 Principio de funcionamiento del mecanismo de operación manual
Cuando se opera la manivela, el eje de salida del mecanismo gira, impulsando el interruptor auxiliar conectado al eje principal. Durante las operaciones de apertura o cierre, los contactos correspondientes se abren o cierran para enviar las señales respectivas de apertura o cierre.

1.2.4 Principio de funcionamiento del mecanismo de operación eléctrica
El motor se inicia, impulsando la unidad de reducción de engranajes de tornillo sin fin; el eje principal gira, actuando sobre el interruptor de seccionamiento conectado para abrir o cerrar.

2.Instalación del interruptor de seccionamiento

2.1 Principios de instalación
Una instalación y puesta en marcha adecuadas son requisitos previos para el funcionamiento normal del interruptor de seccionamiento. En cierto sentido, una buena instalación constituye la mitad de una puesta en marcha exitosa. Por lo tanto, durante la instalación, debe seguirse estrictamente el principio de "nivel horizontal y vertical plomo".

(1) Las bases de las tres fases deben estar alineadas verticalmente—es decir, deben estar en el mismo plano horizontal—para asegurar que los vástagos de conexión horizontal permanezcan coplanarios.

(2) Las bases de las tres fases deben estar alineadas de frente a espaldas—es decir, los polos accionados y accionantes de cada fase deben estar respectivamente en el mismo plano vertical—para asegurar que los vástagos de conexión horizontal permanezcan coplanarios.

(3) Las bases de las tres fases deben ser paralelas de izquierda a derecha para asegurar una coordinación adecuada de las longitudes de los vástagos de conexión horizontal.

(4) Los aisladores de porcelana de las tres fases deben ser perfectamente verticales—para mantener los vástagos de conexión horizontal coplanarios y asegurar una alineación correcta de las superficies de contacto.

(5) El eje de salida del mecanismo de operación debe ser coaxial con el eje de operación de la fase operada—para minimizar el par de operación requerido.

2.2 Requisitos de instalación para componentes individuales

(1) Partes aislantes—deben estar intactas y cumplir con las especificaciones.
(2) Partes rotativas (de transmisión)—deben estar lubricadas, flexibles y libres de atascos; si no, se debe aplicar grasa de MoS₂ o similar.
(3) Partes fijas—deben estar firmemente sujetas sin holguras.

2.3 Precauciones durante la instalación

(1) La corriente nominal debe cumplir con los requisitos de diseño.
(2) La dirección de instalación del interruptor de tierra debe cumplir con los requisitos. Para la puesta a tierra de un solo lado, puede ser a la izquierda o a la derecha; generalmente, el interruptor de tierra se encuentra del lado del interruptor.
(3) La dirección de apertura del interruptor de seccionamiento debe cumplir con los requisitos. Al mirar hacia el mecanismo de operación, la dirección de apertura del interruptor de seccionamiento debe alinearse con la línea de visión del observador.
(4) Las posiciones de contacto izquierdo y derecho deben estar correctamente instaladas: el contacto izquierdo (lado de contacto en forma de dedo) se monta en el lado del polo accionante, y el contacto derecho (lado de la cabeza de contacto) en el lado del polo accionado.
(5) El mecanismo de operación de la hoja principal generalmente se instala debajo del eje de operación de la fase A.
(6) Distancia entre fases: no menos de 2 m para 110 kV, y no menos de 1.2 m para 35 kV.

3.Puesta en marcha del interruptor de seccionamiento

3.1 Esencia de la puesta en marcha
La esencia de la puesta en marcha es, basándose en una instalación correcta y razonable, ajustar todas las dimensiones mecánicas y ángulos para cumplir con los requisitos estándar.

3.2 Procedimiento de puesta en marcha (de abajo hacia arriba)

3.2.1 Ajuste de la base

(1) Ajuste la planitud de la base.

(2) La longitud y el ángulo del Brazo de Manivela 1 (conectado al brazo de conexión horizontal) y el Brazo de Manivela 2 (conectado al brazo de conexión transversal) deben ser consistentes en las tres fases. El Brazo de Manivela 3 (conectado al brazo de manivela operativo principal) varía según el fabricante: algunos lo instalan en el eje de la base (como se muestra en la Figura 1); otros requieren soldadura in situ al brazo de conexión horizontal. Cuando la documentación del producto proporciona instrucciones de ajuste, siga esas instrucciones; de lo contrario, ajuste de manera que, después de conectar el mecanismo al cuerpo del interruptor, los ángulos de apertura/cierre y la sincronización sean apropiados. (Si los Brazos de Manivela 1 y 2 están soldados al eje, su ángulo y longitud no son ajustables.)

(3) Ajuste el tornillo de posicionamiento para que el espacio entre este y la placa de parada de posicionamiento sea de 1–3 mm.

3.2.2 Ajuste de los aisladores de porcelana

El ajuste puede realizarse utilizando calzos, pero tenga en cuenta que el grosor de los calzos añadidos en cualquier ubicación no debe exceder los 3 mm, y todos los calzos añadidos en la misma ubicación deben soldarse juntos.

(1) La verticalidad de los aisladores de porcelana debe cumplir con los requisitos.
(2) Las alturas de los dos aisladores de porcelana en un solo poste deben ser idénticas.

3.2.3 Ajuste de los contactos conductores
Afloje los tornillos en el bloque terminal que aseguran la barra conductora, luego gire o desplace la barra conductora para lograr una alineación adecuada.

(1) Las dos barras conductoras (izquierda y derecha) en un solo poste deben estar alineadas, es decir, sus alturas deben ser consistentes, con una diferencia de altura vertical menor a 5 mm, y deben estar en línea recta horizontal, como se muestra en la Figura 2.
(2) Las longitudes de las barras conductoras izquierda y derecha en las tres fases deben ser idénticas.
(3) La profundidad de inserción de los dedos de contacto en los contactos debe ser la misma en las tres fases. Si el manual del fabricante especifica un valor numérico, ajuste de acuerdo a ese valor; si no se da un valor pero se proporciona la Figura 3, ajuste de acuerdo a la Figura 3; si no hay ni un valor numérico ni la Figura 3 disponibles, ajuste según la experiencia. Si la inserción es demasiado superficial, el área de contacto después de cerrar será insuficiente; si es demasiado profunda, la fuerza de impacto durante el cierre puede dañar el aislador. Por lo tanto, después de cerrar, se debe mantener un espacio (margen) de 4–6 mm entre los dedos de contacto y la base de contacto, y la profundidad de inserción de los dedos de contacto durante el cierre no debe ser menor al 90% de la profundidad total de contacto.

3.2.4 Ajuste del polo operativo

(1) Ajuste de la distancia de apertura:
Después de que el interruptor de aislamiento esté abierto, el ángulo entre la barra conductora y la línea central de la base debe estar dentro de 90°–92°. Si es difícil medir el ángulo con precisión, un método simple es usar una cinta métrica para verificar si las barras conductoras izquierda y derecha son paralelas en ambos extremos. Una diferencia de ±10 mm entre las distancias en los dos extremos es aceptable.

(2) Ajuste entre el polo operativo y el mecanismo operativo:
Coloque tanto el cuerpo del polo operativo como el mecanismo en la posición cerrada, luego conéctelos (si se usa una conexión flexible). Si es una conexión rígida, primero haga una soldadura provisional en la unión (realice la soldadura completa solo después de que se hayan completado todos los ajustes). Realice un ciclo completo de apertura-cierre y observe si el polo operativo alcanza las posiciones de apertura o cierre completas.

• Si el polo no cierra completamente, ajuste la longitud del brazo de conexión transversal: “alargue si la cerradura es insuficiente; acorte si está sobrecerrado”.

• Si el polo no se abre completamente, ajuste la longitud del brazo de manivela operativo (es decir, Brazo de Manivela 3 en la Figura 1): “acorte si el ángulo de apertura es demasiado pequeño; alargue si es demasiado grande”.

Nota: “Acortar para apertura insuficiente” se puede lograr de dos maneras: aumentando la longitud del brazo de manivela operativo o aumentando su ángulo incluido; por el contrario, “alargar” se puede hacer reduciendo el ángulo o acortando el brazo.

Además, el recorrido angular del cuerpo del polo y el mecanismo deben ser consistentes. Por lo tanto, al ajustar el brazo de manivela operativo, se deben considerar simultáneamente el ángulo de apertura y el recorrido angular del mecanismo.

• Si el cuerpo del polo ha alcanzado la posición de apertura/cierre correcta pero el mecanismo no, esto indica que el recorrido (o ángulo) del mecanismo es menor que el del cuerpo. En este caso, reduzca el recorrido requerido del cuerpo del polo acortando el brazo de manivela operativo.

• Por el contrario, si el mecanismo alcanza la posición pero el cuerpo del polo no, alargue el brazo de manivela operativo.

3.2.5 Ajuste de interbloqueo de tres polos

El ajuste de interbloqueo de tres polos debe realizarse bajo la condición de que todas las placas terminales del interruptor de aislamiento estén sometidas a la tensión normal de la barra colectora. De lo contrario, será necesario readjustar después de conectar las barras colectoras.

Después de que el polo operativo (por ejemplo, Fase A) esté ajustado correctamente, coloque los tres polos en la posición cerrada, instale los brazos de conexión horizontal y realice un ciclo completo de apertura-cierre. Observe si los otros dos polos alcanzan las posiciones de apertura/cierre correctas.

El estándar para la sincronización de tres polos se basa en el enganche simultáneo de los contactos. Durante el ajuste, cuando el contacto de cualquier polo toca apenas su dedo de contacto, mida las brechas entre los contactos y los dedos de contacto de los otros dos polos, y ajuste estas brechas modificando la longitud de las barras de conexión transversal.

Si, después de lograr la sincronización, las posiciones de apertura/cierre aún no se alcanzan completamente, aplique el "método de compromiso": tome el punto medio entre los valores de sobrecarrera y subcarrera y ajuste hacia este punto medio—asegurándose de cumplir con la tolerancia de sincronización especificada por el fabricante.

Escenarios comunes (suponiendo que el Polo A es el polo operativo):

(1) Los tres polos están sincronizados pero ninguno alcanza la posición completa de apertura/cierre → ajuste ligeramente la longitud del brazo de manivela operativo.
(2) Los tres polos alcanzan las posiciones correctas de apertura/cierre pero están fuera de sincronía → use el método de compromiso en las barras de conexión transversal para cumplir con los estándares de sincronización.
(3) Los Polos A y B están sincronizados, pero el Polo C no (aunque todos funcionan correctamente) → ajuste la barra de conexión transversal del Polo C.
(4) Los Polos B y C están sincronizados, pero el Polo A no → ajuste la barra de conexión transversal del Polo A.
(5) Los Polos A y C están sincronizados, pero el Polo B no → ajuste la barra de conexión transversal del Polo B.

(6) Los tres polos están sincronizados, pero los Polos A y B no alcanzan la posición completamente cerrada/abierta → ajuste la barra de conexión horizontal entre los Polos A y B para llevarlos a la posición correcta, o ajuste la barra de conexión transversal del Polo C para que su viaje incompleto coincida con el de los Polos A y B, luego readjuste la longitud del brazo de manivela operativo.

(7) Los tres polos están sincronizados, pero los Polos B y C no alcanzan la posición completamente cerrada/abierta → ajuste la barra de conexión horizontal entre los Polos B y C, o ajuste la barra de conexión transversal del Polo A para que coincida con el viaje incompleto de los Polos B y C, luego ajuste la longitud del brazo de manivela.

(8) Los tres polos están sincronizados, pero los Polos A y C no alcanzan la posición completamente cerrada/abierta → ajuste tanto las barras de conexión horizontal AB y BC, o ajuste la barra de conexión transversal del Polo B para que coincida con el viaje incompleto de los Polos A y C, luego ajuste la longitud del brazo de manivela.

(9) Peor escenario: los tres polos están fuera de sincronía y tienen un viaje incompleto → ajuste integralmente las conexiones horizontales, las conexiones transversales y el brazo de manivela operativo usando el método de compromiso para cumplir con las especificaciones requeridas.

Por lo tanto, el principio del ajuste de interbloqueo de tres polos es: la sincronización debe cumplir con las especificaciones, el cierre debe ser preciso y la apertura debe satisfacer la distancia de separación de contacto requerida. Generalmente, si surgen conflictos entre estos tres criterios, la prioridad se da a la separación de contacto en apertura, y puede aceptarse un pequeño sacrificio en la distancia de apertura si es necesario.
(Nota: Para las barras de conexión transversal y horizontal con extremos de rosca opuesta, trate de mantener las longitudes de hilo expuestas iguales en ambos lados durante el ajuste.)

3.2.6 Ajuste de los tornillos de posicionamiento de apertura/cierre

Después de completar el ajuste de interbloqueo de tres polos, apriete las tuercas de bloqueo en las barras de conexión transversal y horizontal. Luego, ajuste la holgura entre los tornillos de posicionamiento de apertura/cierre y la placa de parada a 1–3 mm.

3.3 Puesta en marcha del interruptor de tierra

La puesta en marcha del interruptor de tierra se realiza después de que el interruptor principal de aislamiento haya sido completamente puesto en marcha. El método es similar, pero los siguientes puntos requieren atención:

(1) Las barras de conexión horizontal del interruptor de tierra están conectadas principalmente a través de abrazaderas de tubo. Por lo tanto, al apretar los tornillos, aplique el par de torsión de manera cruzada, simétrica, uniforme y gradual; de lo contrario, puede ocurrir un desalineamiento entre el conducto de tierra y el contacto fijo.

(2) El contacto entre el conducto de tierra y el contacto fijo debe ser bueno. Idealmente, el conducto de tierra debe sobresalir 3–10 mm más allá del contacto fijo—aunque los valores específicos varían según el fabricante y deben seguirse según el manual. En general, ya que la conexión horizontal del interruptor principal se instala en el lado del polo impulsor, para un interruptor de tierra de tipo interno con tierra a la derecha, la proyección no debe ser excesiva; de lo contrario, cuando el interruptor principal de aislamiento esté abierto, la hoja de tierra puede no cerrarse debido a la interferencia mecánica entre la punta del conducto de tierra y la conexión horizontal del interruptor principal.

(3) En la posición abierta, el conducto de tierra debe permanecer horizontal. Use un nivel si es necesario para asegurar que se mantenga la distancia de aislamiento requerida después de la apertura.

3.4 Ajuste del interbloqueo mecánico

Después de poner en marcha tanto el interruptor de aislamiento como el interruptor de tierra, ajuste el interbloqueo mecánico—esto marca la finalización de la puesta en marcha del grupo de interruptores de aislamiento completo.

Ajuste la posición relativa de la placa sectorial y la placa arqueada en la base de manera que:

• Cuando el interruptor de aislamiento está cerrado, el interruptor de tierra no pueda cerrarse;

• Cuando el interruptor de tierra está cerrado, el interruptor de aislamiento no pueda cerrarse.

3.5 Puesta en marcha del mecanismo de operación manual

El mecanismo de operación manual se ajusta simultáneamente con el cuerpo principal. Durante el ajuste, también verifique:

(1) La rotación suave del mecanismo—la fuerza de operación en el mango no debe exceder 1 kgf.
(2) El cambio correcto del interruptor auxiliar—el estándar es que el interruptor auxiliar opere de manera confiable aproximadamente a 4/5 del recorrido hacia la posición límite durante el movimiento del mecanismo.

3.6 Puesta en marcha del mecanismo de operación eléctrica

La puesta en marcha del mecanismo eléctrico es más compleja que la del tipo manual. Los elementos clave de inspección incluyen:

(1) Todos los componentes están intactos.
(2) El cableado es correcto; realice varias operaciones manuales/eléctricas y locales/remotas para confirmar la acción correcta.
(3) Antes de energizar para la operación de prueba, primero coloque el mecanismo en la posición intermedia entre abierto y cerrado, luego opere.
(4) La dirección de rotación del motor debe coincidir con la dirección de apertura/cierre requerida del cuerpo principal.
(5) Tanto los interruptores límite eléctricos como mecánicos deben estar ajustados correctamente y alineados con las posiciones finales de apertura/cierre del cuerpo principal.

4. Conclusión

Dado que los interruptores de seccionamiento han sido considerados durante mucho tiempo dispositivos eléctricos simples, los defectos operativos, como el atasco mecánico y el sobrecalentamiento en el circuito conductor, ocurren con frecuencia, forzando a menudo apagones no planificados y afectando seriamente la confiabilidad del suministro de energía.

La familiaridad con la estructura, los principios de funcionamiento y los métodos de instalación/puesta en marcha de los interruptores de seccionamiento puede prevenir eficazmente los apagones forzados y las operaciones inseguras, mejorar la eficiencia del trabajo en el sitio y resolver la contradicción entre el rendimiento poco fiable del equipo y las altas demandas de confiabilidad de los sistemas de energía modernos.