Prueba diagnostico de fallas en los cables

7/25/2019 Prueba diagnostico de fallas en los cables

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Prueba de Cables


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Que causa las fallas en cables ?

Influencias Mecnicas

Fallas del Material

Ingreso de Humedad

Corrosin de la Pantalla

Envejecimiento en el borde y

exterior del semiconductor

Cambios Estructurales

Generacin de arborescencias

Cambios Electromecnicos enel interior del semiconductor

Stress Mecanico y corrosion

en el conductor


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Cual es el voltaje de Prueba?

El nivel del voltaje de prueba es superior al voltaje de operacin nominal

Prueba de la Prdida de Aislamiento o Salida de Corriente

Nota:

El voltaje de operacin Uo es de fase a neutro

U =oPh-PhU

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U >test oU


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A la hora de realizar pruebas de aceptacin o posterior a lareparacin de una avera en un cable de potencia, la mayora de

las empresas aplican una rpida prueba en DC con un mximo

de 1 o 2 veces el Voltaje Nominal a travs de un DC Hipot.

Muchos usuarios estn empezando a emplear tcnicas en AC(VLF) y desean realizar pruebas de aceptacin cortas o rpidas.

Hoy en da es conocido el efecto negativo de aplicar voltajes DC

sobre cables con aislamiento XLPE, ya que reducen

significativamente su vida til.

En muchos casos, al no disponer de equipos, continan

utilizando mtodos destructivos para este fin...

Pruebas de Cables. Prctica Actual


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Fuente: F. Schreiter, W. Schufft, TU Chemnitz, Alemania

tand

Empalmes Cable y

TerminalesEnvejecido homogneo

Segmento de Cable

integralLocal

Mtodos de Prueba

IRC

Mtodos de Diagnstico

MapeoMedicin

20-300 Hz 0,1 Hz

Descarga Parcial

D.C.

Puntos

dbiles

60 Hz


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Tipos de Pruebas de Cables Permitidas

Para probar Cables:

DC (estandar solo para cables PILC, cables HVDC o

cables EHV)

AC 60 Hz

AC Resonancia (20-300Hz)

VLF (0.1 Hz)

(DAC) Voltaje AC Onda Amortiguada


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Para cables de Media Tensin los Sistemas de Resonancia no son utilizados debido a supeso/ tamao/ consumo de potencia y costo.

Equipos de Pruebas de Resonancia son principalmente utilizados en cables de Alta Tensin.

Para cables muy largos ms sistemas son necesarios.

Prueba a 400 kV,

20km de longitud.

3 sets de Resonancia

fueron necesarios!

Fuente: Highvolt Dresden

Sistemas de Resonancia AC y 60 Hz


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Alternativamente los cables pueden ser probados con Onda Amortiguada DAC.

Ventajas:

Menor tamao y peso

Alta potencia de prueba (hasta 8F)

Bajo consumo de potencia

Set de Media y Alta Tensin

Pruebas con Onda Amortiguada DAC


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Prueba DC. Efecto de las Cargas Espaciales

+-

El voltaje negativo DC de la prueba inyecta electrones en el dielectrico y

acumula cargas espaciales alrededor del defecto. Despus de la prueba,

cada onda positiva del voltaje nominal AC produce grandes gradientes de

voltaje entre el defecto y su carga espacial residual negativa. El cable puede

daarse por una interrupcin incontrolada.


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La exposicin a prolongados y altos niveles de tensin DC generan cargas

espaciales residuales, las cuales permanecen en el aislamiento del cable incluso

despus de la descarga adecuada del mismo.

Como resultado el espesor del aislamiento efectivo se reduce a tal grado, que

ah donde la carga espacial se encuentra alrededor de un punto dbil el

aislamiento efectivo se reduce a nada.

Campo elctrico durante la prueba Cargas residuales posterior a la prueba



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Como resultado de lo anterior el campo elctrico aplicado causa unestrs equiparable a 2 Uo de una prueba de CA.

Up +

Up -

Up +

Up -

Compensacin causada

por cargas residuales

espacialesVoltaje normal de operacin

0 0



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La mayora de los estandares eliminaron la Prueba DC por las siguientes razones:

1) Efecto de las cargas espaciales residuales (Previamente explicado)

2) Adems, no visualiza algunos defectos (huecos y cortes)

Nota: El efecto de las cargas espaciales ocurri principalmente en la primera

generacin de cables PE.

-> Cables pasaron la prueba DC

-> luego de la puesta en operacin, los cables los cables empezaron a fallar entre los

5-10 minutos

Orificio tpico producto de

una arborescencia acuosa

Prueba DC.


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Por qu No aplicar Prueba DC?

Falla Artificial (Clavo)(10 kV XLPE Cable)

Falla Artificial (Humedad)(20 kV PILC - oil-impregnated)

Fuente: Voltage tests to assess medium-voltage cable systems; Bach, Craatz, Kalkner, Oldehoff, Ritter

Fallas Peligrosas no pueden ser detectadas con la Prueba DC de acuerdo con la normativa

VDE, incluso con niveles de tensin de prueba aumentados


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-> No aplican Pruebas DC para cables PE/XLPE

Estndar CENELEC para Cables PE/XLPE


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Prueba VLF es hoy en da el mtodo ms popular para realizar Pruebas de Tensin

Soportada en Cables de Distribucin hasta 33 kV.

La Tecnologa VLF ha sido introducida al mercado en el ao 1986 !!!

Existen dos principales tecnologas de Pruebas VLF, cada una con sus propiosbeneficios.

VLF Seno

Sistemas de Prueba VLF de baja potencia aplicable a cables cortos, pero puede ser

usado para Diagnsticos de Descargas Parciales y Tangente Delta

VLF Coseno Rectangular

Sistemas de Prueba VLF de Alta potencia aplicable a cables largos o incluso multiples

fases en paralelo. Puede ser usado solamente para Diagnstico de Descargas

Parciales.

Prueba VLF (Very Low Frequncy) 0,1 Hz


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3UUo U

Voltaje Fase FaseUO Voltaje Fase Neutro

El Voltaje se define siempre como

valor RMS (root mean square) 2 rmspeak UU

Cosine Rectangular- a Cosine wave with short DC components

Cosine Rectangular

Cosine - a sine wave which starts at 90 or 270

Sine Cosine

Prueba VLF 0,1 Hz. Definiciones

Comparativa Seno Coseno Rectangular 0,1 Hz y 60 Hz
http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_1/Cosine%20-%20Sine%20-%20RMS.ppthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_1/Cosine%20-%20Sine%20-%20RMS.ppthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_1/Cosine%20-%20Sine%20-%20RMS.ppthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_1/Cosine%20-%20Sine%20-%20RMS.ppthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_1/Cosine%20-%20Sine%20-%20RMS.ppthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_1/Cosine%20-%20Sine%20-%20RMS.ppthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_1/Cosine%20-%20Sine%20-%20RMS.ppt


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Operacin AC: antes de iniciar la prueba, se debe evaluar la

capacitancia del cable. Dependiendo del resultado, la frecuencia de

la prueba es determinada en funcin de la capacidad del equipo

disponible.

Valores tpicos:

0,1 Hz para C 0,5 F 1,0 F 2,0 F


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Capacitancias tpicas de Cables XLPE

Pruebas con: 0,1 Hz para C


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Capacitancias tpicas de Cables XLPE


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La Prueba VLF es solamente apropiada para longitudes de cables hasta que lafrecuencia permanezca en 0.1Hz. Tan pronto como la frecuencia se reduce, tiene un

impacto directo sobre la fiabilidad de la medicin.

Tasa de Crecimiento: aprox 10 veces menor

Tiempo de Prueba: debe ser 10 veces mayor

Ejemplo: Commissioning a 3 U0

0,1 Hz 1 h

0,01 Hz 10 h

VLF 0,1 Hz


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Mtodo VLF 0,1 Hz

Lo mismo ha sido concluido por S.C. Moh, adjunto publicacin en el CIRED ao 2003.

Por esta razn se recomienda

usar 0.1 Hz para Prueba de

Cables!

Source: Very low frequency testing its effectiveness in

detecting hidden defects in cables, S.C. Moh, Cired 17th

international conference on electricity distribution,

Barcelona, Spain, 2003


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Voltaje de

Prueba

Series Nivel de

Prueba

Duracin

de la

Prueba

AC 45-65 Hz

6 / 10 kV

12/20 kV

18/30 kV

12 kV

24 kV

36 kV

60 min

VLF 0.1 Hz6 / 10 kV12/20 kV

18/30 kV

18 kV36 kV

54 kV

30-60 min

Procedimiento de prueba actual de acuerdo a VDE 0276:

Prueba de Cables de Distribucin con aislamiento XLPE para voltajes

nominales U0/ U 3,6 / 6 kV to 20,8 / 36 kV parte 620:


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Voltaje de

Prueba

Series Nivel de Prueba

RMS

Duracin de

la Prueba

DC 6 / 10 kV

12/20 kV

18/30 kV

34 - 48 kV

67 - 96 kV

76 -108 kV

30 min

AC 45-65 Hz

6 / 10 kV

12/20 kV

18/30 kV

12 kV

24 kV

36 kV

30 min

VLF 0.1 Hz

6 / 10 kV

12/20 kV

18/30 kV

18 kV

36 kV

54 kV

30 min

Para cables mixtos AC y VLF. VLF 0,1 Hz Duracin

60 min segn experiencias previas

60 min

Pruebas en Cables de Distribucin PILC para voltajes

medios de acuerdo a la parte 621


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Recomendaciones VDE e IEEE 400.2 de niveles de Voltaje para

Pruebas VLF en instalaciones de cables nuevas y envejecidas

- Nivel de Voltaje de Prueba en Cables recin instalados

Nivel de Voltaje: 3 x Uo

Tiempo de la Prueba: 15 - 60 min

- Nivel de Voltaje de Prueba para Cables Envejecidos

Nivel de Voltaje : 2.5 ... 3 x Uo (en cables crticos 1.7xUo)

Tiempo de la Prueba : 15 - 60 min


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Algunos equipos disponibles: Easytest 20 kV

Pequeo

Ligero

Protocolo de prueba

Fcil transporte

Manejo amigable


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Software de Protocolo de Prueba Winkis VLF


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Transporte

Fcil transporte

con ruedas


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Voltaje de prueba VLF 0...28 kV / 0,1 Hz

Capacitancia de prueba 4,5 F @ 28 kV

Temperatura de operacin -20

o

C ... +40

o

CAlimentacin 230 V, 50 / 60 Hz

115 V, 50 / 60 Hz

Dimensiones (L x W x H) 520 x 600 x 300 mm

Peso 2 x 23 kg, portatil

Coseno rectangularForma de onda

VLF 28 kV Coseno Rectangular


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Vista del VLF 28, 40 y 60, Configuracin y operacin

Panel de

control

Impresora Lector de

tarjetaControl de

alimentacin

Apagado de

emergencia

VLF CR 40 kV


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VLF CR 60 kV

Potente y porttil!.

El nico VLF porttil en el

Mundo que proveeun mnimo de 1.6 F de

capacitancia de prueba.


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Software

El software VLF Winkispermite la programacin de las

tarjetas de protocolo en diferentes modos

que van del usuario normal al experto as

como de la pantalla y la transferencia o

registro de datos para su evaluacin.


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- Porttil

- Emsamble

- Conexin automtica- Sin cables de interconexin

- Seguro


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Ejemplos VLF CR 115 kV


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Prueba VLF Luego del tendido

Ejemplos VLF CR 60 kV


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Prueba VLF desde una Plataforma

Offshore a 3U0, (longitud del cable de

33km!!!).

Ejemplos VLF Coseno Rectangular


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Prueba de Chaqueta de Cables

DIN 57 298 Part 1 / VDE 0298 Part 1Prueba de Chaqueta con voltaje DC hasta 5 kV

DIN VDE 0276-620 (VDE 0276 part 620):

Recomendaciones de

Corrientes mximas:

Chaqueta de PE 100 A/km

Chaqueta de PVC 800 A/kmDuracin recomendada de la prueba 10 min.

PVC-Sheath PE-Sheath

PVC-Isolation 3 kV -

PE-Isolation 3 kV 5 kV

VPE-Isolation 3 kV 5 kV

Test VoltageCable


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Se aplicar durante 1 minuto, entre lapantalla y tierra, una tensin continua de

valor

4 kV/mm de espesor de la cubierta, con un mximo de 10 kV.

Aceptacin: No debe producirseperforacin en la cubierta y la corriente de fuga

por fase no debe superar:

- el valor de 2 mA /km de longitud de la lnea para cables con cubierta DME 1,

- el valor de 5 mA/km para cables con cubierta DMZ 2

Los siguientes equipos adems de poder desempear estas funciones pueden

localizar, prelocalizar la distancia a la avera, medicin de la resistencia, generar

informes, etc

MFM 10

MMG10

EASYTEST 20

Prueba de Chaqueta de Cables. Otras normativas...


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Prueba de Chaqueta con 10 kV DC

! !RFault

RTerreno

Falla con conexin a tierra

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