Guía 2025: ¿Cómo realizar pruebas eficaces con máquinas de ensayo de interruptores VCB?

Coste de los fallos en el terreno: Una fuga de vacío no detectada en un interruptor de vacío de 24 kV impidió que se interrumpiera un cortocircuito. Esta interrupción del servicio en la subestación le costó a nuestra empresa de servicios públicos más de 1 420 000 euros, y no nos dimos cuenta debido a nuestros procedimientos de prueba. – Ingeniero de mantenimiento, empresa regional de servicios públicos.

La comprobación de un interruptor VCB no es lo mismo que la de un interruptor automático de baja tensión o un MCB. Los VCB funcionan a niveles de alta y media tensión (normalmente entre 12 kV y 24 kV) y dependen del correcto funcionamiento del interruptor de vacío. En 2025, con la automatización de las redes eléctricas en marcha, es necesario disponer de equipos específicos para garantizar el correcto funcionamiento de los VCB, que puedan verificar con precisión la integridad del vacío del VCB, la funcionalidad mecánica, la resistencia de aislamiento y el desgaste de los contactos de acuerdo con la norma IEC 62271-100. Este artículo describe las cinco comprobaciones principales que debe realizar para probar el Pruebas de interruptores VCB equipamiento.

Esta guía abarca:

• Cinco pruebas imprescindibles para las máquinas de ensayo de interruptores VCB (y cómo realizarlas)
• Los siguientes parámetros son esenciales para que la medición se realice correctamente: nivel de vacío; recorrido de contacto; velocidad de apertura y cierre; y resistencia del aislamiento.
• Cómo interpretar los resultados según la norma IEC 62271-100
• Errores habituales y cómo evitarlos
• Preguntas frecuentes sobre las pruebas VCB respondidas por ingenieros

Entender qué es un VCB y por qué son importantes las pruebas

Antes de entrar en los métodos de prueba, es importante recordar que «VCB» es la abreviatura de «Vacuum Circuit Breaker» (disyuntor de vacío). Un disyuntor de vacío cuenta con un dispositivo de vacío que extingue el arco eléctrico cuando los contactos se abren durante una situación de fallo. A diferencia de un interruptor de aceite o de aire, el interruptor de vacío no presenta arcos visibles y requiere un mantenimiento mínimo. Sin embargo, es importante someter a prueba el interruptor de vacío, ya que una cantidad extremadamente pequeña de vacío impediría que el interruptor de vacío pudiera interrumpir una falla. La línea de producción automática incorpora estaciones de prueba automáticas para los interruptores de vacío, que verifican estas características de forma automática durante la producción.

Cinco ensayos imprescindibles para las máquinas de ensayo de interruptores VCB

Para realizar una prueba completa de los interruptores en todos los VCB, es necesario llevar a cabo cinco comprobaciones. Cada equipo debe someterse a estas comprobaciones, ya sea una vez que se haya probado cada unidad o de forma periódica, según lo establecido en la norma IEC 62271-100.

Prueba de estanqueidad al vacío (detección de fugas)

Qué mide: Para superar la inspección, la presión del interruptor de vacío debe ser inferior a 1,33 × 10⁻³ Pa. Esta prueba se realiza con un magnetrón o con un comprobador de vacío de alta tensión, aplicando una alta tensión (de hasta 70 kV) y midiendo la corriente de emisión a través de los contactos de corte. Si la corriente supera un nivel umbral (es decir, 10 µA o menos en el interruptor de vacío de 12 kV), el vacío se ve comprometido. La prueba solo se considerará superada si no hay descargas continuas ni emisión de rayos X fuera de los límites establecidos.

Un error habitual durante estas pruebas es no realizarlas tanto en condiciones ambientales como tras un ciclo térmico (si es posible). Realizar las pruebas únicamente en condiciones ambientales da lugar a resultados erróneos.

Prueba de características mecánicas (recorrido, velocidad, sincronización)

Qué mide: Los tipos de recorrido incluyen el recorrido de contacto (carrera), el recorrido total, el tiempo de apertura, el tiempo de cierre y la velocidad media de desplazamiento.
Para realizar pruebas de recorrido: un equipo de ensayo VCB conecta un sensor lineal al contacto móvil y envía una orden para abrir o cerrar el interruptor. Los resultados se registran en forma de curvas. Para un VCB de 12 kV, se debe aceptar una carrera del contacto de apertura de 8-12 mm, un tiempo de apertura de 30-60 ms y un tiempo de cierre de 50-80 ms.
Importancia de las pruebas de viaje: una apertura lenta generará un exceso de energía de arco, mientras que un cierre rápido provocará rebotes o la soldadura de los contactos.

Prueba de aislamiento de alta tensión (tensión de resistencia)

Qué mide: Pruebas de rigidez dieléctrica de interruptores y soportes aislantes.
¿Cómo se realiza? Aplique 42 kV (para interruptores de vacío de 24 kV) o 28 kV (para interruptores de vacío de 12 kV) durante 60 segundos entre los contactos abiertos; entre cada polo y tierra. No debe producirse ninguna descarga ni corrientes de fuga superiores al límite del fabricante (normalmente <2 mA). (Nota de automatización: los comprobadores de aislamiento en línea de una línea de producción (como los de la línea de producción automatizada de VCB) realizan esta prueba como 100% completa en cada unidad al final del montaje.)

Prueba de resistencia de contacto (resistencia de bucle)

Qué mide: Resistencia del circuito primario cerrado de terminal a terminal (incluido el interruptor de vacío). Proceda de la siguiente manera: utilice un microohmímetro (CC 50 – 100 A). En el caso de los VCB, la resistencia de bucle aceptable para las unidades ‘nuevas’ será, por lo general, inferior a 50 microohmios y inferior a 100 microohmios para las unidades en servicio.

Una tendencia al alza en la resistencia puede indicar un desgaste de las superficies de contacto o una desalineación de la conexión mecánica.

Prueba de resistencia mecánica (ciclo de vida)

Qué mide: Esta prueba mide la capacidad de un dispositivo para soportar numerosas operaciones mecánicas sin averiarse. El método de ensayo consiste en utilizar un sistema de ensayo automatizado que abre y cierra el interruptor un número determinado de veces (según lo especificado en la norma IEC 62271-100; M1: 10 000 ciclos; M2: 30 000 ciclos). Durante este proceso, el sistema de ensayo mide los siguientes parámetros: tiempo de apertura, tiempo de cierre y desgaste de los contactos del interruptor. Cuando un interruptor ha sido sometido a 10 000 ensayos, se espera que el aumento de su tiempo de apertura sea inferior a 51 TP3T.

Cómo elegir y validar un equipo de ensayo de interruptores VCB

A la hora de evaluar la elección de un equipo de prueba de interruptores, deben tenerse en cuenta las siguientes características, ya sea para su uso con interruptores de caja de vacío (VCB) en un entorno de producción o para el mantenimiento sobre el terreno:

• Gama de comprobadores de vacío: Debe ser capaz de detectar presiones >1×10⁻² Pa (fuga) y <1×10⁻⁴ Pa (correcto).
• Precisión del sensor de desplazamiento: ≤±0,1 mm para la medición de la carrera.
• Resistencia a la tensión: Al menos 70 kV para interruptores de válvulas de vacío (VCB) de 12-24 kV.
• Registro de datos: Debería guardar las curvas de cada prueba y exportarlas a un archivo CSV o directamente al MES.
• Cumplimiento: Fabricado de conformidad con el anexo de la norma IEC 62271-100 (directrices de ensayo).

Según Benlong Automation, su línea de producción integra las pruebas mencionadas en un único proceso fluido, de modo que todos los interruptores de vacío (VCB) se someten automáticamente a la prueba 100% antes de salir de fábrica.

Errores habituales en las pruebas de VCB y cómo evitarlos

• Error n.º 1: La comprobación tradicional de la integridad del vacío se realizaba con un comprobador de aislamiento (también conocido como «megger»). Esto se puede mejorar utilizando un comprobador de vacío independiente que aplique alta tensión (CA o CC) entre los contactos abiertos, en lugar de a tierra.
• Error n.º 2: No documentar las curvas de recorrido de contacto: un único valor de “recorrido” no es suficiente. Siempre debes registrar la curva completa de recorrido en función del tiempo, ya que esta muestra el rebote, el sobrepaso y la vibración de contacto.
• Error n.º 3: No se tiene en cuenta el ajuste de temperatura para la resistencia de contacto. En el cobre, la resistencia eléctrica varía en 0,41 TP3T por grado Celsius. Solución: medir la temperatura o ajustar el valor al punto de referencia de 20 °C.

Preguntas frecuentes (FAQ)

¿En qué consiste la prueba VCB?

Prueba VCB Este es el conjunto completo de programas de pruebas de verificación eléctrica y mecánica que se realizan en un interruptor de vacío para confirmar su capacidad para interrumpir de forma segura corrientes de fallo y soportar tensiones de funcionamiento normales. El conjunto consta de cuatro pruebas: prueba de integridad del vacío (detección de fugas de aire), prueba de tensión de resistencia del aislamiento, medición de la resistencia de contacto y pruebas de características mecánicas (tiempos de apertura/cierre, carrera, velocidad). Estas pruebas se definen en la norma IEC 62271-100, son obligatorias en los ensayos de tipo y, a menudo, se realizan como pruebas rutinarias de producción.

¿Para qué sirve un VCB?

El uso de interruptores de vacío (VCB) en la conmutación y protección de circuitos eléctricos de media tensión (MT), con una tensión máxima de 40,5 kV, se destina principalmente a las siguientes aplicaciones: (1) Sistemas de distribución primaria dentro de plantas industriales (2) Aparamenta asociada a subestaciones de servicios públicos (3) Sistemas de electrificación ferroviaria (25 kV CA) (4) Generadores de aerogeneradores (5) Baterías de condensadores. La preferencia por los VCB se debe a que no requieren mantenimiento (es decir, no contienen aceite ni SF6), a su enorme vida útil eléctrica (tiempo de funcionamiento) (30 000 ciclos) y a su gran fiabilidad.

¿Cómo consultar el VCB?

Para comprobar un VCB, necesitas un Prueba del disyuntor configurar. El procedimiento paso a paso es el siguiente:

1. Aísle el VCB y descargue toda la carga capacitiva (siga los procedimientos de bloqueo y etiquetado).
2. Realice una inspección visual para detectar posibles grietas en la envoltura de vidrio o cerámica del interruptor de vacío.
3. Realice una prueba de integridad al vacío utilizando un equipo de ensayo de alta tensión con magnetrón; aplique tensiones elevadas a través de los contactos y compruebe si hay fugas.
4. Mide la resistencia de contacto con un microohmímetro (50-100 A CC).
5. Realice una prueba de funcionamiento mecánico registrando el tiempo total de apertura, el tiempo total de cierre, la longitud de la carrera y la velocidad media con la ayuda de un transductor de recorrido.
6. Realice una prueba de aislamiento a alta tensión (es decir, una prueba de resistencia a la tensión de red) entre dos fases, así como entre fase y tierra.

Todos los resultados deben compararse con la ficha técnica del fabricante o con los criterios de aceptación de la norma IEC 62271-100.

¿Qué significa VCB en el ámbito eléctrico?

La ingeniería eléctrica incluye términos como VCB, que son las siglas de “Vacuum Circuit Breakers” (interruptores de vacío). Un interruptor de vacío es, sencillamente, un interruptor eléctrico diseñado para interrumpir un circuito eléctrico con gran rapidez en caso de fallo, lo que ayuda a evitar que las líneas o los dispositivos eléctricos resulten dañados por una sobrecorriente. En estos dispositivos, el funcionamiento se basa en el uso de una carcasa de cerámica o vidrio que contiene dos conjuntos de contactos separados (el contacto “fijo” y el contacto “móvil”); cuando los contactos se separan por la acumulación de potencia o una sobrecorriente (como en el ejemplo anterior), se produce un arco eléctrico instantáneo entre los dos conjuntos de contactos que se extingue en milisegundos. Por ello, este tipo de dispositivos eléctricos predominan en aplicaciones con tensiones entre 3,6 kV y 40,5 kV (denominadas aplicaciones de “media tensión”).

El enfoque adecuado para el ensayo de los interruptores de vacío (VCB) en 2025 pasa por disponer de un método sistemático para evaluar la integridad total del vacío, las piezas mecánicas, la capacidad de aislamiento, la resistencia de contacto y la resistencia mecánica. Todas las pruebas deben realizarse con equipos de ensayo adecuados, incluyendo un comprobador de vacío de magnetrón, un transductor de recorrido, un microohmímetro y un equipo de alta tensión, y los resultados deben interpretarse de acuerdo con la norma IEC 62271-100. Para la producción a gran escala de VCB existen líneas de ensayo de interruptores integradas, como la nueva línea de producción de VCB totalmente automatizada, que automatiza de forma fiable y consistente cada una de las 5 pruebas mencionadas, garantizando la inspección 100% y la trazabilidad de los datos, además de producir entre 25 y 30 VCB por turno a diario. Tanto si trabaja como ingeniero para una empresa de servicios públicos como si es responsable de la fabricación y las pruebas de VCB, este documento se proporciona para garantizar que pueda evitar consecuencias costosas si se produce alguno de los fallos en las pruebas de VCB mencionados anteriormente.