Las bobinas de disparo y de cierre son electroimanes que liberan el retén del mecanismo del interruptor: no mueven los contactos, solo sueltan la energía guardada en resortes, acumuladores hidráulicos o condensadores. Según IEC 62271-1, y así lo declaran los fabricantes, la de cierre debe operar entre el 85 y el 110 % de su tensión y la de apertura entre el 70 y el 110 % en corriente continua. En alta y extra alta tensión el interruptor lleva dos bobinas de disparo en circuitos separados.
Qué son y dónde están
Las bobinas de mando son los electroimanes que convierten una orden eléctrica en una acción mecánica dentro del interruptor. La bobina de cierre libera el resorte de cierre ya cargado; la bobina de disparo (también llamada disparador en derivación, shunt trip o bobina de apertura) libera el retén que mantiene cargados los resortes de apertura. Ninguna de las dos mueve los contactos: solo sueltan la energía guardada en el mecanismo de operación.
Van montadas en el mecanismo, junto al retén que accionan. En un interruptor de media tensión en vacío están dentro de la caja de mando del propio interruptor; en uno de alta tensión de tanque vivo o de extra alta tensión, en el gabinete de cada polo o en el gabinete común, y su cableado llega a las borneras del gabinete de mando.
Cómo funcionan
Cuando llega tensión a la bobina, el campo magnético atrae su núcleo móvil (la armadura). Al desplazarse, el núcleo golpea o desplaza un retén, el retén suelta el resorte y el mecanismo hace el resto. Toda la maniobra de la bobina dura unos milisegundos, y su energía es mínima frente a la que entrega el resorte.
Las bobinas son de servicio breve. Un contacto auxiliar del interruptor corta su corriente al terminar la maniobra: el 52a, en serie con la bobina de disparo, se abre cuando el interruptor abre; el 52b, en serie con la de cierre, se abre cuando cierra. Un fabricante de media tensión fija, por ejemplo, un tiempo máximo de energización de 8 s para su bobina de cierre. Por eso una orden mantenida sin ese contacto quema la bobina.
Hay tres familias de disparadores además de los de cierre y apertura:
- Bobina de mínima tensión. Se mantiene energizada mientras el interruptor está cerrado y lo abre cuando su tensión cae. Un catálogo de media tensión la describe así: abre siempre por debajo del 35 % de la tensión nominal, puede abrir entre el 35 y el 70 % y debe permitir el cierre cuando la tensión llega al 85 %. Se usa para disparo por pérdida de tensión y para paros de emergencia por contacto normalmente cerrado.
- Disparador por CT. En celdas sin batería, la propia corriente del CT, a través del relé, acciona un disparador con energía almacenada. Un fabricante lo define para 0,5 o 1 A y lo hace operar al 90 % de esa corriente.
- Disparo por condensador. Un condensador cargado desde la red alimenta la bobina de disparo cuando falta la tensión auxiliar. IEC 62271-1 trata este caso en su capítulo de operación de disparadores.
Diferencias por nivel de tensión
| Nivel | Bobinas típicas | Lo particular |
|---|---|---|
| BT | Disparo en derivación, mínima tensión y cierre (en interruptores de bastidor abierto) | La protección va en la unidad de disparo; las bobinas son accesorios para mando externo. Tolerancias según IEC 60947 y el catálogo |
| MT | Una bobina de cierre, una o dos de disparo, mínima tensión o disparador por CT | Una segunda bobina de disparo es opcional; hay disparadores sin batería |
| AT | Una de cierre y dos de disparo | Cada bobina de disparo en un circuito de corriente continua distinto |
| EAT | Una de cierre y dos de disparo por polo, con mando monopolar | Las bobinas se repiten en cada polo para recierre monopolar y maniobra controlada |
En alta y extra alta tensión las dos bobinas de disparo no son un lujo. Una especificación de una transmisora europea para interruptores de 420 kV exige un circuito de cierre y dos de disparo, y que la discrepancia de polos dispare por ambas bobinas.
Datos nominales
- Tensión nominal: la de corriente continua de la subestación; en catálogos de tanque muerto aparecen 48, 125 y 250 V.
- Rango de operación. IEC 62271-1 (capítulo «Operación de disparadores») fija los límites que los fabricantes trasladan a sus catálogos: bobina de cierre entre el 85 y el 110 % de la tensión nominal; bobina de apertura entre el 70 y el 110 % en corriente continua y entre el 85 y el 110 % en alterna. Algunos fabricantes garantizan un rango más amplio, por ejemplo cierre desde el 70 %.
- Potencia: de unas decenas a unos cientos de vatios por bobina. Un catálogo de media tensión da del orden de 140 W y uno de tanque muerto de 362 kV, 440 W.
- Supresión de sobretensión: muchos fabricantes integran un varistor en la bobina para limitar la tensión inducida al cortarse su corriente.
Cableado con protección y control
Las protecciones principal y de respaldo disparan cada una por su bobina, alimentadas desde circuitos de corriente continua distintos, para que la pérdida de un circuito no deje sin disparo a la bahía. El cierre llega desde el controlador de bahía o el recierre, a través del selector local/remoto, el circuito antibombeo y los enclavamientos (resortes cargados, densidad de gas suficiente, relé de bloqueo 86 repuesto).
Cada circuito de disparo lleva su supervisión del circuito de disparo: una corriente pequeña que recorre la bobina y avisa si se abre el circuito o se pierde la tensión. Sin ella, una bobina quemada solo se descubre cuando el interruptor no abre ante una falla.
Fallas y qué revisar primero
- No abre con la orden: mida tensión en bornes de la bobina durante la orden; revise la supervisión de disparo, fusibles o interruptores miniatura del circuito y el contacto 52a.
- Bobina quemada: orden mantenida por un contacto pegado, 52a o 52b desajustado o una bobina de tensión equivocada.
- Opera lento o no opera con tensión baja: núcleo con suciedad o corrosión, retén duro por falta de lubricación o resistencia alta en el cableado.
- No cierra: resortes sin carga, bobina de mínima tensión desenergizada, enclavamiento activo o antibombeo retenido por una orden de cierre mantenida.
Pruebas y mantenimiento
En las pruebas de interruptores de potencia se verifican:
- Resistencia de cada bobina, comparada con la de fábrica y entre polos.
- Tensión mínima de operación: el valor con el que la bobina aún opera debe quedar dentro del rango de IEC 62271-1 (cierre desde el 85 %, apertura en continua desde el 70 %).
- Corriente de bobina durante la maniobra, registrada junto con los tiempos. La curva muestra el arranque, una caída cuando el núcleo se mueve (su movimiento cambia la inductancia y genera una fuerza contraelectromotriz), la subida hasta el valor que fija la resistencia de la bobina cuando el núcleo llega al tope y el corte por el contacto auxiliar. Se compara con la curva de referencia del mismo interruptor.
- Disparo por cada bobina por separado, con la orden real desde cada protección.
Pruebas y configuración con Tiza Group
En Tiza Group probamos las bobinas y los tiempos de su interruptor en sitio, desde la tensión mínima hasta el disparo real desde cada protección: cuéntenos qué equipo tiene. Si el problema está en la lógica de disparo o de cierre del relé o del controlador de bahía, hacemos la configuración remota de relés de las principales marcas.
Referencias
- IEC 62271-1, Aparamenta de alta tensión: especificaciones comunes (operación de disparadores).
- IEC 62271-100, Interruptores automáticos de corriente alterna.
- IEC 60947-2, Aparamenta de baja tensión: interruptores automáticos.
- IEEE C37.2, Números de función de dispositivos.
- Blackburn y Domin, Protective Relaying: Principles and Applications.
Preguntas frecuentes
¿Por qué la bobina de disparo opera con menos tensión que la de cierre?
Porque abrir es lo crítico: la protección debe poder disparar aunque la batería esté descargada o haya caída de tensión en los cables. Por eso IEC 62271-1 pide que el disparo en derivación funcione desde el 70 % de la tensión nominal en corriente continua, mientras que el cierre se exige desde el 85 %.
¿Se puede dejar energizada una bobina de disparo?
No. Las bobinas de mando son de servicio breve y se queman si quedan energizadas. El contacto auxiliar 52a en serie con la bobina de disparo corta su corriente cuando el interruptor abre; si ese contacto falla o está mal ajustado, la bobina se daña.
¿Qué muestra la prueba de corriente de bobina?
La forma de la corriente durante la maniobra: el arranque, la caída cuando el núcleo se mueve y libera el retén, la subida cuando el núcleo llega al tope y el corte por el contacto auxiliar. Comparada con la curva de referencia del mismo interruptor, revela núcleos lentos, retenes duros, tensión baja o contactos auxiliares desajustados.