Pruebas de aparatos de conexión de alta tensión y alta potencia

Para garantizar la fiabilidad y la seguridad de los interruptores y los disyuntores, es necesario realizar pruebas conforme a los estándares aplicables tanto en las instalaciones de I+D con fines de desarrollo como en laboratorios de pruebas independientes con fines de certificación. Debido a su importancia en la economía de un país, se aplica un conjunto de normas estrictas sobre cómo se prueban estos componentes y cómo se analizan los resultados.

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El desafío

En un sistema de energía eléctrica, el equipo de conmutación es la combinación de interruptores de desconexión eléctrica, fusibles o disyuntores que se utilizan para controlar, proteger y aislar los equipos eléctricos. Los interruptores se utilizan tanto para desenergizar los equipos y permitir así la realización de trabajos como para eliminar fallos aguas abajo.

El primer reto consiste en obtener de forma segura los voltajes y corrientes que se van a medir. Probar cientos de miles de voltios y amperios no es una tarea trivial. La seguridad de los usuarios es imprescindible, mientras que la instrumentación debe ser capaz de adquirir señales de alto voltaje y señales de derivación de corriente de bajo voltaje con alta fidelidad, situarse en alto potencial y soportar enormes campos eléctricos y magnéticos.

A continuación, durante la prueba de un equipo de conmutación, los contactos se abrirán (O), se cerrarán (C) y, dependiendo del tipo de prueba, se volverán a abrir (O); esto se denomina medición OC u OCO.

El movimiento de contacto se controla normalmente mediante señales eléctricas. Estas señales inician el movimiento de los contactos en el interruptor mecánico para que el circuito se abra o se cierre.

En las mediciones de aparatos de conexión de media y baja tensión, a menudo no hay ninguna señal disponible para registrar la posición exacta de los contactos, por lo que el tiempo entre la acción de apertura o cierre y el momento medido de contacto o separación se determinará primero en una prueba sin carga.

Estas variables pueden utilizarse para las pruebas de carga completa (cortocircuito).

Para permitir la armonización de las pruebas tanto en los procesos de I+D como en los de certificación, las rutinas de análisis necesarias se fijan en rutinas STL.

La solución

Configuración conceptual de prueba con Switchgear, digitalizador aislado, dispositivo básico Genesis HighSpeed y Software Perception.

El hardware

Componentes de un sistema de prueba típico: Múltiples digitalizadores FO aislados 6600 cerca del DuT, cables de fibra óptica que vuelven a la sala de control y un dispositivo básico Genesis HighSpeed en la sala de control.

Digitalizadores aislados: el corazón del sistema

Esta es la parte más importante del sistema de adquisición. Basados en 30 años de experiencia en pruebas de alta tensión y alta potencia, estos instrumentos de tercera generación cuentan con entradas de tensión que abarcan desde mediciones de derivación de baja tensión hasta entradas de 200 V para salidas divisoras resistivas o capacitivas.
Su intenso concepto de blindaje les hace inmunes a campos magnéticos de hasta 200 000 A/m, lo que garantiza una captura de señal de alta fidelidad en este difícil entorno.

Las baterías duales e intercambiables en caliente garantizan 16 horas de funcionamiento continuo sin necesidad de conexión a tierra. Para tensiones de aislamiento más bajas, de hasta 2 kV, hay disponible una variante de media tensión que ofrece un funcionamiento continuo mediante una fuente de alimentación aislada.

Y la conexión de fibra óptica con el dispositivo básico, que utiliza cables estándar o industriales de alta resistencia y rentables, garantiza una transmisión sin errores al dispositivo básico de la sala de control y una seguridad total para los usuarios.

Control de pruebas: una posible ampliación

El secuenciador de pruebas BE3200 es un controlador de alta velocidad que proporciona una sincronización precisa para el funcionamiento de los dispositivos utilizados para realizar pruebas en laboratorios de baja/alta tensión y alta potencia.

Para ello, dispone de hasta 64 salidas con aislamiento óptico, con amplias funciones de enclavamiento y seguridad. El patrón de temporización del BE3200 se puede sincronizar con el generador de la red eléctrica, la red eléctrica externa o derivarse de un temporizador interno.

Las salidas se activan y desactivan en una secuencia programada y están totalmente sincronizadas. La señal de sincronización sigue la frecuencia de la señal de entrada. Todas las salidas y entradas del BE3200 cuentan con aislamiento óptico de fibra .

Todo esto se puede configurar con la sección dedicada del Software Perception para el control del secuenciador y se vincula a la aplicación de pruebas de aparatos de conexión.

El software

Configuración de la prueba

La aplicación Perception HPHV Switchgear permite configurar fácilmente las pruebas, ya que proporciona al usuario una interfaz para identificar su tipo de aparamenta y el tipo de prueba.

Para el tipo de aparamenta, se puede elegir entre monofásico o trifásico, utilizando señales de desplazamiento y/o apertura-cierre y la frecuencia de red aplicable necesaria para algunos cálculos STL.

The corresponding circuit is shown to conveniently select and connect the appropriate DAQ hardware channels and finalizing the setup by choice of required test type and equipment related variables.

Based on selected configuration, all required formulas and equations will be written to the Perception formula database which allows the user to review any calculations used improving test transparency, troubleshooting and auditability.

Análisis de pruebas

Una vez realizada la prueba, se almacenan todas las señales y se calculan automáticamente los resultados necesarios.
Las pantallas del osciloscopio y las tablas de resultados se rellenan automáticamente con las variables más utilizadas para facilitar la generación de informes y se pueden adaptar a otras aplicaciones o requisitos de los clientes.

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El desafío

La solución

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Configuración de la prueba

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