Medición de resistencia de contacto dinámica en interruptores de alta tensión

Qué es

La medición de resistencia de contacto dinámica, a menudo abreviada DCRM, registra cómo cambia la resistencia a través de un polo del interruptor mientras se mueven los contactos. Se inyecta una corriente continua estable por el polo, se detecta la caída de voltaje a través de él y el instrumento registra la resistencia contra el tiempo, por lo general junto con una señal de recorrido o posición, durante una operación de apertura o de cierre. El resultado es una traza con fases distintas que corresponden a eventos físicos dentro del interruptor: la separación de los contactos principales, la conmutación de la corriente hacia los contactos de arco, el deslizamiento de los contactos de arco y, por último, su separación. La prueba se realiza en interruptores de alta y media tensión en aceite y en SF6, donde los contactos de arco están dentro de la cámara de interrupción y no se pueden inspeccionar sin abrirla. Las normas publicadas la incluyen como prueba opcional para estos interruptores. Complementa la prueba de resistencia de contacto estática, que da un solo valor a través de los contactos principales cerrados, al mostrar cómo se comportan los contactos a lo largo de toda su carrera y al examinar partes de la cámara que la prueba estática nunca ve.

Por qué se realiza

En un interruptor en aceite o en SF6, los contactos de arco soportan el calor de la interrupción y se consumen un poco en cada operación, de modo que su longitud y su condición determinan cuántas operaciones quedan antes de una revisión general. Una prueba estática con el interruptor cerrado pasa por los contactos principales sanos y no dice nada sobre los contactos de arco. Si los contactos de arco están desgastados, desalineados, rotos o han perdido una punta, el interruptor puede todavía cerrar y conducir corriente con normalidad pero fallar al interrumpir, con consecuencias graves para el equipo, el sistema y quienes estén cerca. Abrir la cámara para inspeccionarla cuesta tiempo y manejo de gas o aceite, y puede introducir humedad o contaminación. Una prueba dinámica ofrece una visión de los contactos de arco sin desarmar nada, por lo que sirve para decidir si hace falta una revisión general, para priorizar interruptores en una flota y para verificar que una cámara reparada se reensambló correctamente. También es un diagnóstico útil después de la interrupción de una falla de alta energía y en interruptores con un historial deficiente de operaciones.

El principio

Durante una operación de apertura, la corriente fluye primero por los contactos principales, que tienen baja resistencia y gran área. Cuando los contactos se separan, la corriente se transfiere a los contactos de arco en paralelo, que tienen mayor resistencia porque son de otro material, una aleación de tungsteno y cobre diseñada para resistir el arco, y la llevan hasta que también se separan. La resistencia que ve el instrumento cambia por tanto en escalones: una meseta baja mientras conducen los contactos principales, un ascenso a una meseta más alta cuando solo los contactos de arco llevan la corriente y un aumento brusco cuando ocurre la separación final. La duración de la meseta de los contactos de arco, tomada junto con la señal de recorrido, da la longitud de acoplamiento de los contactos de arco, que es una medida directa de desgaste. La rugosidad, la erosión o la desalineación aparecen como ruido, picos o caídas en la meseta. Los contactos principales de un interruptor cerrado muestran su propio valor estable en el extremo cerrado de la carrera. Como el instrumento necesita una señal relacionada con la posición, a menudo se conecta también el transductor de recorrido, y la combinación vincula cada rasgo de la resistencia con el recorrido de los contactos.

Cómo se realiza

El interruptor se desenergiza, se aísla de toda fuente, se comprueba la ausencia de voltaje y se pone a tierra conforme a los procedimientos del propietario, y los circuitos de control y de energía almacenada se manejan según las instrucciones del fabricante para que pueda hacerse una operación deliberada con seguridad. El instrumento de medición se elige para suministrar una corriente continua considerable y estable y para registrar la resistencia con la rapidez suficiente para ver las transiciones. Los cables de corriente y de detección se conectan a través de cada polo, normalmente en los bornes, con tierras a ambos lados del polo, lo que permite probar el interruptor en su arreglo normal con puesta a tierra. Cuando se desean datos de posición, se monta un transductor de recorrido en el mecanismo de operación. Luego se opera el interruptor, desde el circuito de control y desde un lugar seguro, a través de una carrera de apertura o de cierre, y se registra la traza. Se mide cada polo, a menudo con varias operaciones. La condición del mecanismo y el voltaje de control son los especificados para la operación normal, de modo que la traza refleje la carrera habitual. Para la comparación se usan los registros de trazas anteriores y las trazas de referencia del fabricante. La seguridad alrededor de los mecanismos de operación y de la energía almacenada, así como la descarga de cualquier capacitancia, se tratan con cuidado. En las pruebas repetidas se usan los mismos ajustes del instrumento y las mismas disposiciones de cables.

Qué se registra

El registro conserva las trazas de cada polo y operación junto con la información necesaria para repetir la prueba: el interruptor y su condición, las condiciones de operación del mecanismo, el instrumento, sus ajustes y su estado de calibración, y las condiciones ambientales. Se agregan notas sobre el historial del interruptor, el motivo de la prueba y cualquier rasgo de la traza que merezca atención. Estos detalles importan porque una traza cambia con la forma en que se operó y se conectó el interruptor, y quien la compare después con una traza nueva debe poder distinguir el desgaste de los contactos de una diferencia en la configuración de la prueba.

Cómo se juzgan los resultados

Esta página no indica ningún límite. Las trazas se juzgan por comparación y por su forma. La primera comparación es con una traza de referencia tomada del mismo polo con anterioridad, idealmente en la aceptación, donde un cambio en la longitud de la meseta de los contactos de arco, nuevos picos o un nivel creciente apuntan a desgaste o daño. La segunda es entre los tres polos del mismo interruptor, que deberían verse parecidos, de modo que un polo cuya traza difiera en longitud, nivel o suavidad destaca. La tercera es con la referencia del fabricante o con la longitud esperada de los contactos de arco para el modelo. Una traza limpia, de la longitud esperada y sin rasgos erráticos sugiere contactos sanos, mientras que una meseta acortada, picos anormales o un nivel inesperado de resistencia sugieren desgaste, desalineación o daño y suelen llevar a una inspección. La prueba se pide como elemento opcional para interruptores en aceite y en SF6 en ANSI/NETA ATS-2025 y ANSI/NETA MTS-2023; consulte su propia copia con licencia y al fabricante para los criterios aplicables.

Variaciones

En la aceptación, la traza dinámica es una huella de referencia de cada polo, lo que hace mucho más significativas las comparaciones de mantenimiento posteriores. En el mantenimiento, la medición se usa para decidir si hay que abrir una cámara de interrupción y es especialmente valiosa después de una exigencia severa por falla o cuando el número de operaciones es alto. El diseño del interruptor cambia la traza. Los interruptores de SF6 de soplado por pistón (puffer) y los de aceite difieren en el número de etapas de contacto y en el material de los contactos de arco, de modo que una traza debe leerse según el diseño. Los interruptores con etapas de conmutación por resistor o capacitor añaden rasgos. Algunos diseños separan de otra manera los contactos principales y los de arco, lo que cambia el patrón de las mesetas. Cuando un interruptor tiene varias cámaras por polo, la medición puede hacerse a través del conjunto en serie y las trazas se leen en consecuencia. La resistencia de contacto dinámica se relaciona con la resistencia de contacto estática, las pruebas de tiempos y recorrido y las verificaciones del medio aislante, y es mejor leerla junto con ellas. Requiere equipo e interpretación más especializados que la prueba estática.