Interruptor de Vacío para Interior: Operación y Mantenimiento

Protección contra sobretensiones

Los interruptores de circuito al vacío poseen un excelente rendimiento en la interrupción de corriente. Sin embargo, al interrumpir cargas inductivas, el cambio rápido de corriente puede generar altas sobretensiones a través de la inductancia, lo que requiere atención.

Al conmutar motores de pequeña capacidad, las corrientes de arranque son relativamente altas; se deben tomar medidas para reducir la corriente de entrada.

Para los transformadores, la necesidad de protección varía según el diseño. Los transformadores sumergidos en aceite tienen una alta capacidad de soportar tensiones de impulso y una gran capacitancia parásita, generalmente no requiriendo dispositivos protectores adicionales. Sin embargo, para transformadores secos con niveles de soporte de impulso más bajos o transformadores de horno sujetos a conmutaciones frecuentes y corrientes retrasadas, se recomiendan medidas protectoras como protectores de sobretensión de óxido metálico, capacitancia distribuida del cable o condensadores de derivación adicionales.

Para los interruptores de circuito al vacío utilizados en la protección de alimentadores, la longitud de línea larga proporciona suficiente capacitancia parásita, y múltiples dispositivos conectados ayudan a suprimir las altas sobretensiones de restriking. Por lo tanto, generalmente no se requieren medidas de protección especiales.

Para los bancos de condensadores, las pruebas de campo muestran que las sobretensiones durante las operaciones de cierre generalmente no superan el doble de la tensión del sistema. En China, los condensadores de derivación se utilizan típicamente a tensiones inferiores a 60 kV, donde los niveles de aislamiento del equipo son suficientes para soportar tales sobretensiones sin daños. Sin embargo, los interruptores de circuito al vacío con un mal rendimiento mecánico pueden exhibir vibraciones prolongadas de los contactos durante la operación, lo que lleva a altas sobretensiones—fenómenos observados tanto en pruebas nacionales como internacionales y, por lo tanto, requieren atención.

Control estricto de las velocidades de cierre y apertura

Si la velocidad de cierre de un interruptor de circuito al vacío es demasiado baja, el tiempo de pre-arco aumenta, acelerando el desgaste de los contactos. Además, dado que los interrumpidores al vacío suelen utilizar soldadura de cobre y procesos de desgasificación a alta temperatura, su resistencia mecánica es relativamente baja y son sensibles a las vibraciones. Velocidades de cierre excesivamente altas pueden causar un fuerte impacto mecánico, imponiendo fuerzas fuertes sobre las campanas y reduciendo su vida útil. Generalmente, la velocidad de cierre de los interruptores de circuito al vacío oscila entre 0.6 y 2 m/s, con un valor óptimo dependiendo del diseño específico.

Durante la interrupción, el tiempo de arco es muy corto—generalmente menos de 1.5 ciclos de media frecuencia. Para asegurar una resistencia dieléctrica suficiente en el primer cero de corriente, generalmente se requiere que el recorrido de los contactos alcance el 50%–80% del recorrido total dentro del primer ciclo. Por lo tanto, la velocidad de apertura debe controlarse estrictamente.

Además, tanto los amortiguadores de cierre como de apertura deben tener buenas características de rendimiento para minimizar el impacto mecánico durante la operación, extendiendo así la vida útil del interrumpidor al vacío.

Control estricto del recorrido de los contactos

Es incorrecto asumir que una mayor separación de los contactos beneficia la extinción del arco y aumentar arbitrariamente el recorrido de los contactos. Los interruptores de circuito al vacío tienen recorridos de contacto relativamente cortos. Para tensiones nominales de 10–15 kV, el recorrido de contacto típico es solo de 8–12 mm, con un sobrecorrido de 2–3 mm. Aumentar excesivamente el recorrido de los contactos puede imponer un estrés excesivo en las campanas después del cierre, potencialmente dañándolas y comprometiendo el sello al vacío del interrumpidor.

Control estricto de la corriente de carga

Los interruptores de circuito al vacío tienen una capacidad de sobrecarga limitada. Debido a que el vacío entre los contactos y la carcasa actúa como aislante térmico, el calor de los contactos y los conductores se disipa principalmente a través de la conducción a lo largo del conductor. Para asegurar que la temperatura de operación permanezca dentro de los límites permitidos, la corriente de trabajo debe controlarse estrictamente y mantenerse por debajo del valor nominal.

Pruebas rigurosas de aceptación antes de la puesta en servicio

Aunque los interruptores de circuito al vacío se someten a pruebas exhaustivas antes de la salida de fábrica, después del transporte e instalación en el sitio, los parámetros clave deben volver a medirse y verificarse para detectar cualquier cambio debido al manejo o a la mala alineación entre el interruptor y el mecanismo de operación. Los parámetros clave a verificar incluyen:

• Rebote de cierre

• Sincronización de apertura

• Separación de los contactos (distancia de apertura)

• Recorrido de compresión

• Velocidades de cierre y apertura

• Tiempo de cierre y apertura

• Resistencia de contacto en corriente directa

• Nivel de aislamiento del interrumpidor

• Pruebas de operación mecánica

Todos los resultados deben cumplir con las especificaciones técnicas del fabricante antes de que el interruptor se ponga en servicio.

Intervalos de mantenimiento para interruptores de circuito al vacío

Los intervalos de mantenimiento deben seguir regulaciones establecidas y ajustarse según las condiciones de operación reales. Es un error pensar que los interruptores de circuito al vacío no requieren mantenimiento. Las pautas específicas incluyen:

• Realizar pruebas de resistencia a la tensión de red entre los polos del interrumpidor durante el mantenimiento preventivo estacional o anual para evaluar la integridad del vacío.

• Después de 2,000 ciclos de operación normales (conexión/interrupción de la corriente de carga) o 10 interrupciones de la corriente de cortocircuito nominal, inspeccionar todos los tornillos para detectar aflojamiento. El mantenimiento debe seguir las instrucciones del fabricante. Si todos los parámetros permanecen dentro de los límites aceptables, el interruptor puede continuar en servicio.

• Si un interruptor de circuito al vacío ha estado fuera de servicio o en almacenamiento durante 20 años, se debe probar el nivel de vacío utilizando el método especificado para los interrumpidores al vacío. Si el vacío no cumple con los requisitos, el interrumpidor debe reemplazarse.

Interrumpidor al vacío

El interrumpidor al vacío es el componente central de un interruptor de circuito al vacío. Utiliza envolturas de vidrio o cerámica para soporte estructural y sellado hermético, conteniendo contactos móviles y estacionarios junto con un escudo. El interior está bajo alto vacío, típicamente 1.33 × 10⁻⁵ a 1 Pa, asegurando un rendimiento confiable en la interrupción del arco y en la aislación.

Una vez que el nivel de vacío se degrada, la capacidad de interrupción empeora significativamente. Por lo tanto, el interrumpidor al vacío debe protegerse de cualquier impacto externo—no golpear, tocar o aplicar fuerza durante el manejo o el mantenimiento. Nunca colocar objetos encima del interruptor de circuito para evitar impactos accidentales.

Los fabricantes realizan estrictas comprobaciones de paralelismo y ensamblaje preciso antes de la entrega. Durante el mantenimiento, todos los tornillos de montaje del interrumpidor deben apretarse uniformemente para asegurar una distribución uniforme del estrés y prevenir daños.