Fallas en Cables soterrados

Historia de Cables
Tipos de fallas en cables
subterráneos
Pasos para la localización de fallas
Disertante: Ing. Damian Lopez Gentile
Historia de Cables
Historia
Cables de Potencia (aislación de papel)
1847 Cable de telecomunicaciones
1880 Cable de potencia en CC
1882 Cable de potencia
1890 Aislación de papel de 10 kV
1913 Aislación de papel de 33 kV
1924 Aceite a baja presión de 132 kV
1934 Cable de aislación gaseosa
1931 Aceite a baja presión
1936 Aceite a baja presión de 220 kV
1937 Cable de aislación gaseosa
1952 Aceite a baja presión de 400 kV
1974 Aceite a baja presión de 500 kV
1980 Aceite a baja presión de 1100 kV
(a prueba)
Source: Dr.-Ing. Rittinghaus
3
Historia
Cables de Potencia (aislación seca)
1944 Aislación de PVC
1947 Aislación PE (20 kV)
1960 Aislación XLPE (20 kV)
1966 Aislación XLPE (138 kV)
1969 Aislación XLPE (225 kV)
1979 Aislación XLPE (275 kV)
1986 Aislación XLPE (400 kV)
1988 Aislación XLPE (500 kV)
Quelle: Dr.-Ing. Rittinghaus
4
Construcción de cables
Núcleo
Aislación
Transporte de
la corriente
Cobre o Aluminio
Separación de
potenciales
Armadura
Pantalla/Malla
(cubierta metálica)
Pérdidas de corriente
Cinta de acero o hierro,
Protección completa
con PVC o PE
5
Cable – PILC (Paper insulated lead-covered)
Núcleo
Aislación
Pantalla/
Malla
Armadura
source: Dr.-Ing. Rittinghaus
6
Cable – Aislación XLPE (Polietileno Reticulado)
Núcleo de aluminio
Malla
semiconductora
Aislación XLPE
Malla
semiconductora
Pantalla/
Malla
Armadura PE
(cubierta o malla
PE)
source: Dr.-Ing. Rittinghaus
7
Tipos de fallas en
cables subterráneos
Falla núcleo – núcleo
L1
L2
L3
Pantalla
Núcleo – Núcleo (derivaciones)
Corto o fuga entre dos núcleos.
El valor de la resistencia de falla puede variar entre 0 Ω y varios MΩ
9
Falla núcleo – Pantalla
L1
L2
L3
Pantalla
Núcleo – Pantalla (pantalla metálica) (derivación)
Corto o fuga entre un núcleo y la pantalla.
El valor resistivo de la falla puede variar entre 0 Ω y varios MΩ
10
Falla de Arco voltaico
L1
L2
L3
Pantalla
Arco voltaico (flashover)
Esta falla se caracteriza por chispazos entre el núcleo y la cubierta/malla.
Esta se puede producir al aumentar la tensión a varios kV por encima del
máximo aceptado durante la prueba de CC a la que se somete al cable.
11
Falla de ruptura
L1
L2
L3
Pantalla
Ruptura (también llamada de “circuito abierto” o “falla en serie”)
La falla suele ser un corte limpio en un conductor con una resistencia infinita
o muy elevada.
Podría también encontrarse una falla “no franca” donde se pueda medir la
resistencia entre los contactos de la falla.
12
Falla a tierra
L1
L2
L3
Pantalla
Falla a tierra (también llamadas “falla de malla” o “falla de servicio”)
Cuando la protección plástica es dañada, suele ocurrir una descarga a tierra
entre la pantalla metálica y la tierra.
También puede ocurrir entre el núcleo en los cables de baja tensión sin
armadura metálica y la tierra.
13
Ingreso de humedad
L1
L2
L3
H2O + Sal
Pantalla
Ingreso de humedad (fallas húmedas)
La humedad usualmente produce una falla involucrando a todos los conductores.
La ubicación de la falla se halla cerca del punto de entrada de humedad.
La resistencia de aislación varia considerablemente, pero tiende a ser del orden
de unos pocos kΩ.
La impedancia característica del cable varia en la sección húmeda donde se
localiza la falla.
14
Ejemplos de fallas
15
Ejemplos de fallas
16
Pasos para la
localización de fallas
Pasos para identificar una falla
Sin
falla
PRUEBA
Objetivo:
Identificar los tipos de defectos
en el cable y el tipo de fallas
(e.j. Daño de aislación o
falla de juntura
Identificador
de falla
PRELOCALIZACION
Objetivo:
Determinar la distancia a la
falla
18
Pasos para identificar una falla
Localización del
trazado
Puntualización
Identificación
del conductor
Objetivo:
Determinar el recorrido del cable
y la profundidad.
Objetivo:
Identificar la localización
de la falla en el cable.
Objetivo::
Identificar los cables
?
19
Tipos de pruebas
Corriente Alterna 50Hz
•
Ensayo óptimo
•
Excesivo Peso
•
Excesiva potencia
•
Excesivo Precio
20
Tipos de pruebas
Corriente Continua
•
Bajo precio
•
Bajo peso
•
Baja potencia
•
Estresa el cable reduciendo su vida útil
•
Ensayo destructivo
Cargas residuales
Cargas residuales
antes de la prueba
luego de la prueba
21
Tipos de pruebas
Corriente Alterna de muy
baja frecuencia (VLF)
•
Ensayo destructivo
•
Peso medio
•
Potencia media
•
Precio medio
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Tipos de pruebas
Onda amortiguada
OWTS
•
Ensayo NO destructivo
•
Peso medio
•
Potencia baja
•
Precio alto
23
Principios de la reflectometría (Tecnología TDR)
§
§
§
El TDR trabaja con el mismo principio que el RADAR.
Un pulso viaja a lo largo del cable, y luego el pulso es reflejado con cada
cambio de impedancia , regresando al TDR.
Finalmente el TDR convierte el tiempo en distancia.
24
Velocidad de propagación y distancia
v
L =
x
v
2
2
· tx
Mitad de la velocidad de
propagación
v
Velocidad de propagación del
impulso eléctrico
tx
Tiempo de propagación del
impulso desde el final del
conductor, entre ida y vuelta
Lx
Largo del conductor
25
Velocidad de propagación y distancia
212 m a v/2=80,0 m/µs
199 m a v/2=75,0 m/µs
238 m a v/2=90,0 m/µs
26
Velocidad de propagación del impulso eléctrico
Velocidad de propagación v/2 (m/µs):
§
§
§
§
PILC
PVC
XLPE
Línea mixta
80 m/µs (77-82 m/µs)
78 m/µs (70-80 m/µs)
85 m/µs (82-86 m/µs)
83 m/µs
§ Telecomunicaciones
95 – 120 m/µs
§ Línea aérea
147,5 m/µs
27
Velocidad de propagación del impulso eléctrico
Dieléctrico
Valores
Vacío
1
Plástico
Agua
2a4
81
erel
erel
Z
y
v
28
Velocidad de propagación – influencias
Factores que influyen en la velocidad:
§
§
§
§
§
§
Impedancia
Dieléctrico (color, tipo de aislación)
Edad del cable
Temperatura
Agua v/2 = aprox. 65 m/µs
Posición de los núcleos dentro del cable
29
Factor de reflexión
§ Sin cambios en la impedancia
-
Sin reflexión
§ Cambios de impedancia
-
Buena reflexión
§ Cortocircuitos o ruptura
-
Reflexión total
30
Factor de reflexión – Cortocircuito (r = -1)
Rf = 0 Ω
Reflexión total
Falla en paralelo → Reflexión negativa
Final del cable
Falla en paralelo R = 0 Ω
Empalme
31
Factor de reflexión – Fallas en paralelo no francas Rf > 0 Ω
Rf = 100 Ω
Falla en paralelo
→ Reflexión negativa
Falla en paralelo R =100 Ω
Empalme
32
Factor de reflexión – Ruptura, extremo abierto (r = +1)
Rf = ∞ Ω
Reflexión Total
Fallas en serie
→ reflexión positiva
Final del cable
Ruptura R = ∞ Ω
33
Factor de reflexión – Resistencia en serie > 0 Ω
Rf = 100 Ω
Falla en serie
→ Reflexión positiva
Falla en serie R = 100 Ω
Empalme
34
Factor de reflexión – Falla resistiva en serie y paralelo
Falla resistiva
En serie
Falla resistiva
En paralelo
Rparalelo = 0 Ω
Rparalelo = 100 Ω
Rserie = ∞
Rserie = 100 Ω
Rserie = 10 Ω
Rparalelo = 250 Ω
35
Prelocalización con método ARM® de AT
Alta tensión
Alta tensión
Fuente de AT
Filtro de
separación
Generador de CC
Onda de choque
Quemador
Unidad de
acople
TDR
Teleflex MX
Teleflex T30E
Referencia
Falla
Medición
del pulso
sin AT
con AT
Falla en cable
Medición del
pulso
Prelocalización – Modo ARMPlus
37
Detección del recorrido y profundidad del cable
Detección de trazas en
cables y caños metálicos
•
Se detecta campo electromagnético
•
La precisión depende de dos factores:
•
Potencia
•
Frecuencia
38
Traceado – Tecnología
39
Traceado – Información
40
Traceado – Pasivo
Energía
• Transporte de energía & redes de
distribución (50/60Hz )
Radio
• radio transmisiones (15kHz – 27kHz &)
Aplicación especifica
• Señales para aplicaciones específicas
(CATV, Protección catódica.. etc.)
41
41
Traceado – Activo
Conexión directa
•
cable rojo a la tubería o cable a trazar y el
cable negro a tierra.
Pinza inductiva
•
señal al cable sin necesidad de realizar una
conexión directa.
Inducción - la señal es
•
inducida mediante el transmisor colocado en
el suelo encima de la tubería o cable a
trazar.
42
42
Qué fallas pueden ser
puntualizadas?
Fallas en paralelo de alta
resistencia
Conductor – Conductor
Conductor – Pantalla
Fallas en serie de alta
resistencia
Conductor
Empalme
43
43
Cómo pueden ser puntualizadas?
44
44
Cómo genero el campo?
45
45
Cómo leo el campo?
Cable con la
falla
Indicador de
alineamiento
46
46
Cómo leo el campo?
Sobre el cable
y la falla esta
adelante
La falla esta
atras
Estamos sobre
la falla
47
47
Cual es el fallado?
48
48
Cómo identifica?
Emisor que
genera una señal
particular
49
49
Cómo identifica?
Receptor que
digitaliza y analiza
•
•
•
•
Forma del impulso
Polaridad
Amplitud
Frecuencia
50
50
MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCION
Consultas?
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