Medición de la resistencia de interruptores de alta tensión con doble puesta a tierra

MI 3252 MicroOhm 100A

Los interruptores y otros tipos de disyuntores han evolucionado mucho desde los simples interruptores de cuchilla de cobre que se utilizaban durante los primeros experimentos con electricidad y que a menudo ponían al operario en grave riesgo de electrocución. Hoy en día, tienen diseños muy superiores y se fabrican con materiales de mayor calidad, además de normas y legislación que salvaguardan tanto a los usuarios como a los fabricantes. Sin embargo, todos siguen teniendo una vida útil determinada (en condiciones específicas y prescritas), algunos requieren un mantenimiento especial e incluso pueden estar sujetos a pruebas periódicas de rendimiento/seguridad.

Los disyuntores de alta tensión utilizados en los patios de maniobras son un ejemplo de estos últimos. En realidad, no podemos afirmar que sean el elemento más crítico, ya que prácticamente todos los componentes de los patios de maniobras son de importancia crítica e incluso un rendimiento inferior al óptimo de cualquiera de ellos puede tener consecuencias catastróficas. No obstante, los interruptores son un eslabón importante en toda la cadena de funcionamiento de la transmisión a la distribución de energía (y en otros tipos de subestaciones, no sólo en las de distribución) y deben someterse regularmente a mantenimiento y pruebas. El tipo más básico de evaluación es la medición de la resistencia, que puede ayudar a identificar los interruptores que tienen una conductividad deficiente y se están sobrecalentando. Sin embargo, las medidas de seguridad utilizadas durante la medición pueden influir en su precisión, lo que requiere un protocolo de medición especial.

La seguridad ante todo

Las pruebas y mediciones en entornos de alta tensión conllevan sus propios retos y peligros, el principal de los cuales es el riesgo de electrocución e incendio (arco eléctrico). Los protocolos de seguridad exhaustivos y el equipo de seguridad adecuado son imprescindibles, incluida (cuando proceda) una doble conexión a tierra que aísle prácticamente por completo (ya desconectado) el componente de cualquier fuente de alimentación.

Dicha doble toma de tierra también puede degradar la precisión de ciertas mediciones (por ejemplo, la resistencia) y debe compensarse. Afortunadamente, a pesar de la creencia generalizada de que en estos casos se necesita un equipo especializado, en realidad es bastante sencillo y puede realizarse con un comprobador de continuidad normal y una pinza amperimétrica con el tamaño de mordaza adecuado (los cables de puesta a tierra suelen ser de gran diámetro). Una combinación de MI 3252 MicroOhm 100A y MD 9231 Pinza amperimétrica industrial TRMS CA/CC utilizada por un grupo de ingenieros de mantenimiento encargados de probar un grupo de disyuntores de alta tensión recién instalados y aún por poner en servicio en una gran subestación de transmisión (400 kV/110 kV).

El MI 3252 MicroOhm 100A es especialmente adecuado para este tipo de instalaciones, en las que el alcance y la intensidad de las interferencias electromagnéticas son significativos y pueden influir radicalmente en la precisión de la medición. Puede soportar campos eléctricos de más de 12 kV/m sin que se degrade su rendimiento, como comprobó nuestro grupo de ingenieros, que también apreciaron la portabilidad del comprobador, que sólo pesa 11,8 kg.

precisión a 4 hilos

Se probaron seis interruptores de alta tensión de 400 kV. Cada uno de ellos contaba con doble toma de tierra para mayor seguridad de dos ingenieros que fueron elevados hasta la parte superior del interruptor para medir la resistencia con el MI 3252 MicroOhm 100A utilizando el método Kelvin de 4 hilos, que es un método superior para la medición precisa de resistencias muy bajas, especialmente en condiciones de campo.

El método Kelvin de 4 hilos, especialmente si se combina con una corriente de prueba elevada (el MI 3252 MicroOhm 100A puede emitir 100 A), es intrínsecamente un método muy preciso, ya que elimina cualquier error causado por la resistencia inherente de los cables de prueba. Sin embargo, el MI 3252 MicroOhm 100A también cuenta con algoritmos patentados de filtrado de ruido que permiten una precisión extrema con sólo 100 A (algunos afirman erróneamente que se necesita una corriente varias veces superior para lograr una precisión igual o similar): puede medir resistencias tan bajas como 1 nΩ con una precisión del 0,25 %.

Pero volvamos a nuestros ingenieros de pruebas de interruptores. Conectaron el comprobador al interruptor, dos cables de prueba (con pinzas) a cada lado del interruptor y midieron la resistencia. Al mismo tiempo, utilizaron una pinza amperimétrica, en este caso la MD 9231 Industrial TRMS AC/DC Current Clamp Meter, para medir la corriente a través de uno de los cables de tierra.

La humilde pero esencial pinza amperimétrica

Las dos conexiones a tierra, una a cada lado del interruptor, completan un circuito, y es inevitable que una fracción de la corriente que el MI 3252 MicroOhm 100A inyecta en el interruptor viaje a través del cable y la tierra. Sin embargo, si la resistencia del interruptor (contactos) es muy inferior a la de los cables de tierra, como debería ser, sólo una pequeña cantidad de corriente (medida con la pinza amperimétrica) fluirá a través de ellos.

Por lo tanto, cualquier error de medición (de resistencia) será pequeño y puede ser, si las tolerancias deseadas lo permiten, considerado despreciable. Una mayor corriente a través del cable de tierra, por otro lado, indica una resistencia inaceptablemente alta del interruptor y puede calcularse simplemente restando la corriente del cable de tierra de la corriente inyectada.

Cálculos sobre la marcha

En el caso de los interruptores mencionados anteriormente, la corriente a través de los cables de tierra era pequeña y se midió con las pinzas en torno a 0,5 A para todos ellos. El error relativo de la medición de la resistencia (a través del interruptor) fue, por lo tanto, de alrededor del 0,5%, aceptable para los ingenieros que revisaron todos los interruptores probados. Los resultados se guardaron cuidadosamente para futuras referencias, es decir, para pruebas periódicas que pueden revelar la degradación del material (a través del aumento de la resistencia) y la necesidad de mantenimiento preventivo.