Diferentes modos de funcionamiento del ISP y cómo probarlos

El ISP es el dispositivo original de estado sólido de Dairyland para bloquear la conducción de CA/CC diseñado para la industria de prevención de corrosión en 1990. De todos los desacopladores de Dairyland, el ISP-que significa Aislador/Protector de Sobretensión-proporcionala gama más amplia de características y clasificaciones. Esto incluye los niveles más altos de capacidad de gestión de averías de CA, hasta las averías más típicas del sistema de transmisión, lo que convierte al ISP en el producto preferido para los requisitos de desacoplamiento/unión de cables subterráneos de las compañías eléctricas.

El ISP suele conectarse entre la cubierta de un sistema de cables de transmisión tipo tubería de una empresa eléctrica y el sistema de puesta a tierra de la subestación. En este caso, el ISP proporciona aislamiento de CC y acoplamiento de CA al sistema de puesta a tierra de la subestación.

Este artículo cubrirá qué es un ISP y cómo funciona un ISP durante diferentes condiciones de campo que incluyen estado estacionario, fallas de CA y fallas de rayos. Además, una breve explicación sobre cómo probar ISP en circuito y los beneficios de probar ISP usando el probador automatizado de ISP de Dairyland.

¿Qué es un ISP?

El ISP de Dairyland incluye los siguientes componentes: un circuito de condensadores para el funcionamiento en régimen permanente, tiristores T1 y T2 aptos para el manejo de corrientes de fallo elevadas, un circuito de control lógico para el funcionamiento de conmutación y un circuito protector contra sobretensiones para rayos y transitorios rápidos. El dispositivo de dos terminales tiene una tensión umbral de bloqueo de 12,5 V o 20 V, en la que bloqueará la corriente continua si no se supera el umbral de tensión. Una vez superado el umbral de tensión, el ISP pasa a un estado de baja impedancia en 4 ms, convirtiéndose en un cortocircuito virtual que conduce de forma segura a tierra las corrientes de fallo o sobretensión de CA y CC, limitando el aumento de tensión del sistema. Consulte el circuito ISP simplificado de la Figura 1.

Figura 1: Circuito simplificado de un ISP

Funciones de un ISP

Funcionamiento de CA en estado estacionario

Como puede verse en la Figura 2, en condiciones normales de funcionamiento, cuando se aplica tensión alterna al ISP, la corriente circula por el inductor (L) y el condensador (C), lo que permite una conducción continua hasta el valor nominal de corriente alterna en estado estacionario seleccionado. El interruptor (S) y el circuito de protección contra sobretensiones permanecen abiertos y no circula corriente a través de ellos.

Figura 2: Flujo de corriente alterna en estado estacionario

Funcionamiento con corriente alterna de defecto

El ISP está diseñado para soportar corrientes superiores a su límite de corriente alterna en estado estacionario, lo que significa que durante los fallos de corriente alterna, está protegido contra fallos, aunque ya no bloquea la corriente continua. Cada vez que el dispositivo funciona por encima de su límite de corriente alterna en estado estacionario o la tensión continua supera el umbral de conmutación, un indicador rojo en la cubierta del ISP parpadea intermitentemente como advertencia.

Como se muestra en la Figura 3, durante un fallo de CA, la ruta de flujo de corriente predominante se desplaza a través del interruptor S1 (S) con un flujo de corriente mínimo a través del condensador (C). Durante este tiempo, el condensador (C) está protegido de una corriente y tensión excesivas. No hay flujo de corriente a través de la ruta de protección contra sobretensiones.

Los ISP de Dairyland están clasificados para 35kA, 68kA o 118kA, 1 ciclo a 60Hz. Algunos modelos más antiguos siguen funcionando también con potencias de 7kA y 24kA.

Figura 3: Trayectoria de la corriente durante los fallos de CA

Operación relámpago y eventos transitorios

En condiciones de sobretensión por rayos (o transitorios de conmutación), en las que la corriente de entrada tiene un tiempo de subida muy rápido, la ruta de conducción a través del ISP es diferente que en condiciones de CA.

Observe la figura 4. Cuando el ISP se ve expuesto a una sobretensión, la tensión desarrollada a través del inductor (L) aumenta instantáneamente hasta un valor que pone en conducción el protector contra sobretensiones (varistor de óxido metálico), lo que permite al protector contra sobretensiones transportar la mayor parte de la corriente. Como el pico de tensión en el tiristor también supera rápidamente el umbral, el interruptor S también se pone en conducción. Sin embargo, la impedancia de la trayectoria de la corriente a través del tiristor es ahora mucho mayor porque el inductor está en serie con esta trayectoria. La impedancia del inductor permite que sólo una pequeña fracción de la corriente de sobretensión a través del ISP sea conducida por los tiristores, evitando así el fallo de los tiristores debido a la excesiva velocidad de cambio de la corriente. La mayor parte de la corriente viajará a lo largo de la trayectoria de menor impedancia a través del protector contra sobretensiones.

Los ISP tienen una capacidad nominal de 75 kA (estándar) o 100 kA (opcional) en forma de onda de 8x20 ms.

Figura 4: Trayectoria de la corriente durante las descargas atmosféricas

Probar un ISP en circuito

Esta prueba se realiza con el aparato conectado en circuito, sin necesidad de desconectar ningún terminal. Nota: esta prueba sólo comprueba los cortocircuitos internos y no las funciones del circuito de control lógico.

Consulte y siga los procedimientos de seguridad de la empresa antes de realizar las pruebas.

Equipo necesario

• Un multímetro con amperios CA/CC, voltios, ohmios.
• Una pinza amperimétrica CA/CC

El ISP debe estar completamente silencioso (sin ruidos). Si se escucha un chasquido audible, el ISP está siendo sometido a una corriente alterna superior a su capacidad nominal para la tensión continua aplicada. Este sonido es causado por un efecto magnético de ciertos componentes de estado sólido y no es ninguna forma de arco eléctrico. Además, un indicador rojo en la cubierta del ISP parpadeará intermitentemente.

Para comprobar que el ISP funciona correctamente, mida primero la tensión alterna en los terminales con el multímetro digital. En segundo lugar, mida la corriente alterna que circula por el terminal negativo. Por último, calcule la impedancia, Vac/Iac. Estos valores deben ser aproximadamente iguales. Consulte la tabla de impedancias de este artículo y la placa de características del ISP para determinar el valor correcto con el que comparar.

Ejemplo1:

• Vac medido a través de los terminales = 1V
• Iac medida con pinza = 10A
• Impedancia calculada = 1V / 10A = 0,1Ω
• Para ISP con capacidad de 90A, Impedancia publicada = 0,09Ω
• Los valores coinciden = La unidad pasa

Ejemplo 2:

• Vac medido a través de los terminales = 0,1V
• Iac medida con pinza = 10A
• Impedancia calculada = 0,1 V / 10 A = 0,01 Ω
• Para ISP con capacidad de 90A, Impedancia publicada = 0,09Ω
• Valores en desacuerdo = La unidad no supera la prueba
  • La unidad está conduciendo activamente o ha fallado un cortocircuito.
  • El LED parpadea si está conduciendo (si está presente)

 

Pruebas con ISP Tester

El comprobador de ISP es un dispositivo de prueba automatizado para realizar análisis en circuito de una ISP. La ISP suele estar conectada entre la cubierta de un sistema de cables de transmisión tipo tubería de una compañía eléctrica y el sistema de puesta a tierra de la subestación. Al desempeñar las funciones de aislamiento de CC y puesta a tierra de CA para la cubierta de transmisión, una ISP no se retira fácilmente del sistema con fines de prueba, por lo que el comprobador de ISP desempeña un papel importante en el análisis de una ISP en servicio para determinar su estado.

El comprobador de ISP evalúa automáticamente el estado del ISP y aplica señales de fallo de CA simuladas para verificar su correcto funcionamiento. Confirma que el ISP pasa al estado de baja impedancia (ON) en condiciones de fallo y, a continuación, vuelve de forma fiable a su modo normal, bloqueando la CC (procedente de fuentes parásitas o sistemas de protección catódica) al tiempo que permite que la CA inducida o acoplada pase a tierra.

El comprobador ISP se configura inicialmente mediante una sencilla interfaz de panel táctil. Tras la configuración, el operador inicia una secuencia de prueba automatizada. Durante la parte automatizada de la prueba, el ISP se somete a una secuencia de prueba de varios pasos controlada totalmente por un microprocesador integrado. La secuencia consta de varias fases de observación seguidas de dos inyecciones de un impulso de alta corriente y corta duración que crea una condición temporal de "fallo". Durante la prueba, se observa el ISP para verificar que se dispara correctamente en los ajustes de 12,5 V o 20 V seleccionados inicialmente en el panel táctil y que el ISP se recupera correctamente de una condición de disparo. El breve impulso de alta energía hace que el ISP se dispare sólo durante unos milisegundos, y se aplica un sistema de cortocircuito a los terminales externos para limitar cualquier influencia en el sistema externo. Los operadores del Comprobador ISP deben evitar el contacto con los terminales expuestos del ISP bajo prueba. Una vez iniciada, la secuencia de prueba completa requiere aproximadamente de tres a cinco minutos para completarse. Al finalizar la secuencia de prueba automatizada, los datos informativos se combinan con los resultados reales de la prueba y se registran en una unidad de datos USB.

Si el comprobador ISP detecta un problema durante la prueba, informará de los resultados en el cuadro de estado de la pantalla de inicio y abortará cualquier prueba adicional. Hay catorce fallos posibles y tres resultados satisfactorios que se comunican al operador.

El probador ISP está disponible para compra o alquiler. Póngase en contacto con Dairyland para obtener información adicional.

Información adicional puede ser encontrada en la literatura técnica del ISP, instrucciones de instalación y guía de aplicación. Si tiene alguna pregunta sobre el funcionamiento o las pruebas de los ISP, póngase en contacto con el equipo de asistencia técnica de Dairyland para que le orienten.

Preguntas frecuentes sobre los PSI