Métodos de Prueba para Interruptores de Circuito al Vacío

Cuando se fabrican o utilizan interruptores de vacío en el campo, se utilizan tres pruebas para validar su funcionalidad: 1. Prueba de Resistencia de Contacto; 2. Prueba de Soporte a Alta Potencial; 3. Prueba de Tasa de Fuga.

Prueba de Resistencia de Contacto

• Durante la prueba de resistencia de contacto, se aplica un microohmímetro a los contactos cerrados del interruptor de vacío (IV), y se mide y registra la resistencia. El resultado se compara luego con las especificaciones de diseño y/o con los valores promedio de otros interruptores de vacío de la misma producción.

• Este método de prueba asegura que la resistencia de contacto de cada interruptor de vacío cumpla con las especificaciones técnicas esperadas, garantizando así su rendimiento y confiabilidad. Al comparar los resultados con los valores promedio del mismo lote, se pueden identificar anomalías potenciales, permitiendo tomar medidas correctivas oportunas.

Prueba de Soporte a Alta Potencial

En la prueba de soporte a alta potencial, se aplica un alto voltaje a través de los contactos abiertos del interruptor de vacío (IV). El voltaje se incrementa gradualmente hasta alcanzar el valor de prueba, y se mide cualquier corriente de fuga. Las pruebas de fábrica pueden realizarse utilizando conjuntos de prueba de alta potencial en CA o CD. Los fabricantes ofrecen varios conjuntos de prueba portátiles para realizar pruebas de alta potencial en interruptores de vacío abiertos. La mayoría de estos conjuntos de prueba son de CD porque son considerablemente más compactos y, por lo tanto, más portátiles que los conjuntos de prueba de alta potencial en CA.

Al utilizar un voltaje de prueba en CD, una corriente de emisión de campo elevada desde un punto microscópico afilado en uno de los contactos puede interpretarse erróneamente como una indicación de que el interruptor de vacío está lleno de aire. Para evitar tal malentendido, el interruptor de vacío siempre debe probarse bajo ambas polaridades positiva y negativa de voltaje en CD. Esto significa que la prueba debe realizarse invirtiendo las polaridades. Un interruptor defectuoso lleno de aire mostrará corrientes de fuga elevadas en ambas polaridades.

Un interruptor en buen estado con un nivel adecuado de vacío podría aún mostrar una corriente de fuga elevada, pero esto generalmente solo ocurre en una polaridad. Un interruptor con un punto afilado diminuto en el contacto produce una corriente de emisión de campo elevada solo cuando actúa como cátodo, no como ánodo. Por lo tanto, repetir la prueba invirtiendo las polaridades evitará cualquier malentendido de los resultados. El voltaje de prueba a utilizar para probar un interruptor de vacío debe seguir las recomendaciones de los fabricantes de interruptores de vacío.

A continuación, se muestra un ejemplo de un probador de interrupción de alta tensión, que varía de 10 a 60 kV en CD, proporcionado por la empresa Megger:

Prueba de Tasa de Fuga (Prueba MAC)

La prueba de tasa de fuga se basa en el Principio de Descarga Penning, nombrado así por Frans Michael Penning (1894-1953). Penning demostró que, al aplicar un alto voltaje a contactos abiertos en un gas y rodear la estructura de contacto con un campo magnético, la cantidad de corriente que fluye entre las placas es una función de la presión del gas, el voltaje aplicado y la intensidad del campo magnético.

Configuración Básica de la Prueba

La figura siguiente ilustra la configuración básica para la prueba de tasa de fuga de un interruptor de vacío (IV). Para las pruebas de campo, el IV se coloca dentro de una bobina magnética portátil fija, o se envuelve un cable flexible alrededor de la muestra de prueba un número específico de veces. Cuando comienza la prueba, se aplica un alto voltaje en CD al IV, y se mide la corriente de fuga base. A continuación, durante una segunda aplicación de alto voltaje en CD, se aplica un pulso de voltaje en CD a la bobina de campo magnético, y se mide la corriente total durante este pulso. La corriente iónica se calcula como la corriente total menos la corriente de fuga. Dado que tanto la intensidad del campo magnético como el voltaje aplicado son conocidos, la única variable restante es la presión del gas. Si se conoce la relación entre la presión del gas y el flujo de corriente, se puede calcular la presión interna en función de la corriente medida.

Este método de prueba permite una evaluación precisa del nivel de vacío dentro del interruptor de vacío, asegurando su rendimiento y confiabilidad. Al comparar los cambios en la corriente bajo diferentes condiciones, se pueden detectar eficazmente problemas de fuga, garantizando la operación segura del equipo.

Incluso los mejores interruptores de vacío (IVs) tendrán algún nivel de fuga, y esta fuga puede ser lo suficientemente lenta como para que el IV cumpla o incluso supere la vida útil prevista por el fabricante. Sin embargo, aumentos inesperados en la tasa de fuga pueden acortar significativamente la vida útil del IV. Cuando se prueban los IVs dentro de los interruptores de circuito durante el mantenimiento rutinario utilizando métodos tradicionales, vuelven a servicio con solo la seguridad de que funcionarán en ese momento, sin ofrecer ninguna predicción sobre el rendimiento futuro.

Ventajas de la Prueba de Tasa de Fuga

Configurar y realizar la prueba de tasa de fuga no es más difícil que muchas de las pruebas de campo con las que ya están familiarizados los personal de mantenimiento, y los resultados son extremadamente precisos para determinar la presión interna del IV. Con la adopción continua de la prueba de tasa de fuga, la industria eléctrica puede esperar ver una mejora notable en la eficiencia del mantenimiento y una reducción en el número de fallos inesperados de los IVs.

Al adoptar la prueba de tasa de fuga, no solo se puede asegurar la funcionalidad actual del equipo, sino que también proporciona datos predictivos cruciales sobre el rendimiento futuro. Este enfoque no solo ayuda a extender la vida útil del equipo, sino que también contribuye a desarrollar planes de mantenimiento preventivo más efectivos, mejorando así la confiabilidad y seguridad general del sistema.

La descripción anterior ha sido refinada para transmitir claramente y con precisión la información, mejorando la legibilidad. Resalta la importancia de la prueba de tasa de fuga y sus ventajas sobre los métodos de prueba tradicionales, señalando los impactos potencialmente positivos en la industria eléctrica.

Uso de la Bobina Magnética Rígida en la Prueba MAC en Todo el Polo

La figura anterior muestra cómo se puede aplicar la bobina magnética rígida utilizada en la prueba MAC a todo el polo cuando el interruptor de vacío (IV) no es fácilmente accesible. Mientras que muchos de los interruptores de circuito de media tensión en el campo permiten la aplicación de la bobina a IVs individuales o polos individuales, algunos no tienen suficiente espacio o configuración para acomodarlo.