La conexión típica para una prueba de tiempos de operación de interruptores implica que un lado del interruptor esté puesto a tierra. Con el interruptor cerrado se mantiene la equipotencialidad entre ambos extremos frente a tensiones inducidas o de acoplamiento capacitivo. Para conectar y desconectar el equipo, el interruptor debe estar fuera de servicio, aislado y puesto a tierra según el procedimiento aprobado. En una prueba convencional se retira una tierra antes de medir. El método Both Sides Grounded (BSG) permite mantener ambas tierras conectadas.

Con una sola tierra, la posición se reconoce por el gran contraste entre la posición cerrada (presenta una resistencia de contacto pequeña) y abierta (un valor muy alto, infinito).

Con ambos extremos puestos a tierra, hay que distinguir cuatro magnitudes. La resistencia de contacto, Rc, corresponde al camino interno de la cámara cerrada; la resistencia del lazo de tierra, Rg, al camino externo de puesta a tierra. Cerrado, el equipo observa la resistencia equivalente Req = Rc ∥ Rg; abierto, observa la resistencia del lazo de tierra, Rg. La Figura 1 a) muestra cómo la resolución en el cambio de la resistencia permite una fácil detección de la apertura o cierre del interruptor, cuando un solo lado del interruptor está puesto a tierra. La Figura 1 b), ambos lados puestos a tierra, muestra una variación muy pequeña en valor absoluto: la medición pasa de microohmios a miliohmios, cambio que no es fácil de detectar con las entradas de tiempo de un equipo de prueba.

1. Resistencia observada durante la apertura. (a) Una tierra: la lectura pasa de Rc a un valor muy alto. (b) BSG: cerrado, Req = Rc ∥ Rg; abierto, Req ≈ Rg. Esquema conceptual, sin escala.

Si se utiliza el sistema BSG (Both sides grounded), se inyecta una alta corriente de prueba y se registran corriente y tensión durante apertura y cierre.

Con el interruptor cerrado y al circular la corriente de prueba, el equipo de prueba verifica cambios en la caída de tensión en lugar de verificar cambios de resistencia.

Se requiere una fuente de alta corriente, por ejemplo 200 A. La Figura 2 muestra un ejemplo:

Cuando el interruptor está cerrado circula una corriente, por ejemplo 130 A, lo que produce una caída de potencial de 0,1 V en la resistencia paralela, Rc ∥ Rg. Cuando el interruptor está abierto, circula una corriente de 85 A y se mide una caída de potencial de 0,92 V, solo en el lazo de tierra, resistencia Rg. Esta variación de tensión sí puede medirse con muchos equipos de pruebas de interruptores que inyecte corriente continua de ese orden, registre tensión y corriente y filtre ruido e inducción, y permite determinar cuándo el interruptor está abierto o cerrado, y así poder medir los tiempos de operación con ambos extremos del interruptor puestos a tierra.

2. Principio de medición DRM-BSG (medición de resistencia dinámica con ambos extremos a tierra). (a) Cerrado: 0,10 V/130 A = 0,77 mΩ (Rc ∥ Rg); abierto: 0,92 V/85 A = 10,8 mΩ (Rg). Valores ilustrativos. (b) Corriente y tensión durante cerrado–abierto–cerrado; el umbral se ajusta para cada montaje.

En equipos de dos cámaras por fase, algunos equipos con BSG necesitan agregar jumpers en ambas cámaras, se auto calibra la conexión antes de iniciar la prueba. La Figura 3 muestra V1 y V2, las caídas de potencial en las cámaras 1 y 2 respectivamente; I+ e I− son los bornes de inyección y retorno, en los extremos del polo. Ambos extremos permanecen puestos a tierra.

3. Montaje DRM-BSG en un interruptor tanque vivo de dos cámaras. J1/J2 mantienen corriente en la cámara que sigue cerrada; V1/V2 miden cada cámara; I+/I− son inyección y retorno. Ambos extremos permanecen puestos a tierra.

Dos jumpers, J1 y J2, necesitan ser conectados en paralelo, uno con cada cámara. Su función es asegurar que siga circulando corriente en caso de que una cámara abra más rápido que la otra; sin los jumpers, la apertura de la primera cámara interrumpiría la corriente por la segunda, cuya apertura ya no podría medirse: la inyectada se va por el lazo de tierra (Rg). Con jumpers de resistencia muy baja, la mayor parte de la corriente sigue por la cámara cerrada; cuando esta abre, pasa a su jumper y V2 registra el salto. La Figura 4 compara ambos casos.

Otros equipos solo realizan una conexión Kelvin por cámara para hacer esta medida.

En interruptores aislados en aire (AIS), la diferencia entre el camino del interruptor y el lazo de tierra suele permitir un umbral claro. En equipos aislados en gas (GIS), ambos caminos pueden tener resistencias muy pequeñas y el camino de tierra tiene una resistencia mucho menor que para el caso de interruptores AIS. Básicamente, la detección del tiempo de operación de interruptores usa un principio muy parecido, pero cambia el análisis que realiza el software. En todo caso, el equipo conoce la corriente que entrega y utiliza V1 y V2 para detectar cuándo abre o cierra cada cámara. La recomendación práctica es simple: revisar el montaje, conectar los jumpers y confirmar el umbral con los niveles reales antes de aceptar los tiempos medidos.

A diferencia del método DualGround, que mide los tiempos por capacitancia dinámica (DCM), esta tecnología BSG, con la misma inyección de corriente, permite la medición de tiempos y resistencia estática y dinámica con una sola conexión.

4. Apertura asimétrica con ambos extremos a tierra. (a) Sin jumpers, la Cámara 1 abre e interrumpe la corriente por la Cámara 2, todavía cerrada: la corriente inyectada pasa por el lazo de tierra (Rg). (b) Con J1/J2, J1 mantiene el camino mientras la Cámara 2 sigue cerrada; una parte menor de la corriente continúa por Rg y V2 detecta cuándo abre la Cámara.

Declaración de conflictos de interés

El autor declara que no existen conflictos de interés en relación con este manuscrito.