Prueba de disparo por inyección de corriente primaria en interruptores

Qué es

La inyección de corriente primaria es una prueba de disparo en la que una fuente de alta corriente y baja tensión se conecta a un polo del interruptor, o a un conjunto de polos, y se hace circular por la propia vía de corriente del interruptor. Como la corriente fluye por los mismos sensores y conductores que llevan la carga, se ejercita toda la cadena de protección: los sensores de corriente, la unidad de disparo que los evalúa, el disparador que actúa sobre el mecanismo y el mecanismo que abre los contactos. La prueba se aplica a interruptores de baja tensión de caja moldeada, de caja aislada y de potencia con funciones de tiempo largo, tiempo corto, instantáneo y falla a tierra, a sistemas de reducción de energía de arco y, con la fuente apropiada, a los dispositivos de protección que disparan interruptores y seccionadores de circuito de media y alta tensión. La inyección secundaria en la unidad de disparo es una prueba relacionada pero más limitada. La inyección primaria es la que comprueba el conjunto completo.

Por qué se realiza

Un interruptor es la última línea de defensa contra la sobrecarga y el cortocircuito, y la única evidencia de que funcionará es una prueba que haga pasar corriente por él. Las unidades de disparo pueden fallar de maneras que ninguna otra prueba revela: un sensor con un enchufe de clasificación equivocado, un ajuste mal fijado, una unidad dejada en modo de prueba o deshabilitada, un desplazador de flujo o un disparador dañado, un mecanismo que se agarrotó tras años de reposo o errores de cableado en una función de falla a tierra o de reducción de energía de arco. Cualquiera de ellos puede dejar un alimentador protegido solo en el papel. Un interruptor que dispara demasiado pronto causa cortes innecesarios, y uno que dispara demasiado tarde, o nunca, permite daños a cables y equipos y pone en riesgo a las personas. La prueba de aceptación comprueba que el dispositivo instalado coincide con el estudio de coordinación, y la de mantenimiento encuentra el interruptor que ya no se comporta como antes.

El principio

Una unidad de disparo evalúa la corriente de cada polo y la compara con ajustes de tiempo y corriente. La función de tiempo largo sigue una curva inversa en la que las sobrecargas modestas se toleran durante mucho tiempo y las mayores disparan antes. La función de tiempo corto dispara tras un breve retardo deliberado con una corriente más alta para mantener la coordinación del interruptor con los dispositivos aguas abajo. La función instantánea dispara sin retardo intencional por encima de su arranque, y la función de falla a tierra responde a la corriente que regresa por una vía distinta de los conductores de fase. Al inyectar corriente por los polos y observar cuándo y con qué rapidez abre el interruptor se muestran el arranque, que es la corriente a la que una función empieza a operar, y el retardo, que es el tiempo entre el arranque y el disparo. El calentamiento importa. La función de tiempo largo integra el efecto térmico de la corriente, de modo que la temperatura inicial y el historial reciente del interruptor cambian el resultado, y la prueba debe respetarlos.

Cómo se realiza

El interruptor se desenergiza, se aísla y se comprueba que está sin tensión según los procedimientos de bloqueo y permiso de trabajo del propietario, y se prueba fuera de servicio o extraído de su celda. Los ajustes encontrados en la unidad de disparo se registran antes de cualquier prueba. Un equipo de inyección primaria dimensionado para la corriente requerida se conecta con cables cortos y gruesos y conexiones firmes, porque los cables flojos o de calibre insuficiente se calientan y distorsionan la lectura. La corriente se aplica por un polo a la vez o por una combinación de polos según lo pida el procedimiento, y para la función de falla a tierra se dirige de modo que simule una corriente de tierra. Para el arranque, la corriente se aumenta lentamente o por pasos hasta que la función opera. Para el retardo, se aplica una corriente a un múltiplo elegido del ajuste y se mide el tiempo de disparo con un cronómetro que arranca con la corriente y se detiene cuando abren los contactos. Las pruebas de alta corriente son breves, y se deja tiempo suficiente para que el interruptor se enfríe entre ellas. Los ajustes instantáneos se verifican con una aplicación momentánea o anulando la función cuando el fabricante lo permite. Al final los ajustes se devuelven a los especificados, se cancela cualquier modo de prueba o anulación y el interruptor vuelve al estado de servicio.

Qué se registra

El registro incluye la identificación del interruptor y el tipo de unidad de disparo, los ajustes encontrados y dejados para cada función, el arranque encontrado y el retardo medido en cada polo probado, qué funciones operaron y si el interruptor abrió, la temperatura y la condición térmica al inicio, el equipo de inyección y el cronómetro usados con su estado de calibración y la condición del interruptor después. Los valores tal como se encontraron y tal como se dejaron se guardan por separado, porque un ajuste cambiado durante el mantenimiento es en sí mismo un hallazgo.

Cómo se juzgan los resultados

El arranque y el retardo se comparan con la curva de tiempo y corriente y la banda de tolerancia publicadas por el fabricante para esa unidad de disparo y ese ajuste, y con los ajustes del estudio de coordinación. Cuando no hay datos del fabricante, las tablas publicadas en la norma ofrecen bandas de tolerancia genéricas. Los polos deben coincidir entre sí, y los resultados deben ser congruentes con pruebas anteriores del mismo interruptor. Una función que no opera es un fracaso sin importar los demás resultados. ANSI/NETA ATS-2025 da los criterios de aceptación para cada clase de interruptor. Los criterios de mantenimiento están en ANSI/NETA MTS-2023. Consulte su propia copia con licencia para los valores y las tolerancias.

Variaciones

Los interruptores de potencia de baja tensión con unidades de disparo ajustables se prueban función por función, mientras que los de caja moldeada con elementos termomagnéticos tienen menos funciones y se prueban para la respuesta de tiempo inverso e instantánea. Los de caja aislada quedan entre ambos. Cuando la inyección primaria es poco práctica por la corriente requerida, se usa inyección secundaria en la unidad de disparo para los ajustes y se aplica inyección primaria a un nivel que aun así compruebe los sensores y el mecanismo. En interruptores de media y alta tensión en aceite, en vacío y en SF6 y en seccionadores de circuito, los relés de protección se prueban por separado y se verifica eléctricamente el disparo del interruptor por ese dispositivo de protección. Los sistemas de reducción de energía de arco se prueban con el ajuste de mantenimiento habilitado y deshabilitado, de modo que se comprueben ambos modos de operación. Las pruebas de aceptación establecen la línea base y las de mantenimiento buscan el cambio.