Historia de Cables. Tipos de fallas en cables subterráneos. Pasos para la localización de fallas

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Jesús Salas Muñoz
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1 Historia de Cables Tipos de fallas en cables subterráneos Pasos para la localización de fallas Disertante: Ing. Damian Lopez Gentile Historia de Cables

2 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 Aislaciónde 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

kv 1974 Aceite a baja presión de 500 kv 1980 Aceite a baja presión de 1100 kv (a prueba) Source: Dr.-Ing.

3 Construcción de cables Aislación Separación de potenciales Núcleo Transporte de la corriente Cobre o Aluminio Pantalla/Malla (cubierta metálica) Pérdidas de corriente Armadura 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

Armadura Cinta de acero o hierro, Protección completa con PVC o PE 5 Cable PILC (Paper

4 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

semiconductora Pantalla/ Malla Armadura PE (cubierta o malla

5 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

El valor de la resistencia de falla puede variar entre 0 Ω y varios MΩ 9 Falla núcleo

6 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

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

7 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 H 2 O + 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

13 Ingreso de humedad L1 L2 L3 H 2 O + Sal Pantalla Ingreso de humedad (fallas húmedas) La humedad usualmente produce una falla involucrando a todos los conductores.

8 Ejemplos de fallas 15 Ejemplos de fallas 16

9 Pasos para la localización de fallas Pasos para identificar una falla PRUEBA Identificador de falla Sin falla Objetivo: Identificar los tipos de defectos en el cable y el tipo de fallas (e.j. Daño de aislación o falla de juntura PRE- LOCALIZACION Objetivo: Determinar la distancia a la falla 18

de defectos en el cable y el tipo de fallas (e.j.

10 Pasos para identificar una falla Localización del trazado Objetivo: Determinar el recorrido del cable y la profundidad. Puntualización Objetivo: Identificar la localización de la falla en el cable. Identificación del conductor Objetivo:: Identificar los cables? 19 Tipos de pruebas Corriente Alterna 50Hz Ensayo óptimo Excesivo Peso Excesiva potencia Excesivo Precio 20

Puntualización Objetivo: Identificar la localización de la falla en el cable.

11 Tipos de pruebas Corriente Continua Bajo precio Bajo peso Baja potencia Estresa el cable reduciendo su vida útil Ensayo destructivo Cargas residuales antes de la prueba Cargas residuales luego de la prueba 21 Tipos de pruebas Corriente Alterna de muy baja frecuencia (VLF) Ensayo destructivo Peso medio Potencia media Precio medio 22

prueba Cargas residuales luego de la prueba 21 Tipos de pruebas Corriente Alterna

12 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

13 Velocidad de propagación y distancia L = x v 2 v 2 t x Mitad de la velocidad de propagación v t x L x Velocidad de propagación del impulso eléctrico Tiempo de propagación del impulso desde el final del conductor, entre ida y vuelta 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

propagación del impulso desde el final del conductor, entre ida y vuelta Largo del

14 Velocidad de propagación del impulso eléctrico Velocidad de propagación v/2 (m/µs): PILC 80 m/µs (77-82 m/µs) PVC 78 m/µs (70-80 m/µs) XLPE 85 m/µs (82-86 m/µs) Línea mixta 83 m/µs Telecomunicaciones m/µs Línea aérea 147,5 m/µs 27 Velocidad de propagación del impulso eléctrico Dieléctrico Valores e rel Vacío Plástico Agua 1 2 a 4 81 e rel Z y v 28

m/µs Telecomunicaciones 95 120 m/µs Línea aérea 147,5 m/µs 27 Velocidad de propagación

15 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

65 m/µs Posición de los núcleos dentro del cable 29 Factor de reflexión Sin cambios en la

16 Factor de reflexión Cortocircuito (r = -1) R f = 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 R f > 0 Ω R f = 100 Ω Falla en paralelo Reflexión negativa Falla en paralelo R =100 Ω Empalme 32

Empalme 31 Factor de reflexión Fallas en paralelo no francas R f > 0 Ω R f =

17 Factor de reflexión Ruptura, extremo abierto (r = +1) R f = Ω Reflexión Total Fallas en serie reflexión positiva Final del cable Ruptura R = Ω 33 Factor de reflexión Resistencia en serie > 0 Ω R f = 100 Ω Falla en serie Reflexión positiva Falla en serie R = 100 Ω Empalme 34

Ruptura R = Ω 33 Factor de reflexión Resistencia en serie > 0 Ω R f

18 Factor de reflexión Falla resistiva en serie y paralelo Falla resistiva En paralelo Falla resistiva En serie R paralelo = 0 Ω R paralelo = 100 Ω R paralelo = 250 Ω R serie = R serie = 100 Ω R serie = 10 Ω 35 Prelocalización con método ARM de AT Fuente de AT Generador de CC Onda de choque Quemador Alta tensión Filtro de separación Unidad de acople Alta tensión Medición del pulso Falla en cable TDR Teleflex MX Teleflex T30E Medición del pulso Referencia Falla sin AT con AT

método ARM de AT Fuente de AT Generador de CC Onda de choque Quemador Alta tensión Filtro de separación Unidad de

19 Prelocalización Modo ARM Plus 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

en cables y caños metálicos Se detecta campo

20 Traceado Tecnología 39 Traceado Información 40

21 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.) 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

22 Qué fallas pueden ser puntualizadas? Fallas en paralelo de alta resistencia Conductor Conductor Conductor Pantalla Fallas en serie de alta resistencia Conductor Empalme Cómo pueden ser puntualizadas? 44 44

23 Cómo genero el campo? Cómo leo el campo? Cable con la falla Indicador de alineamiento 46 46

24 Cómo leo el campo? Sobre el cable y la falla esta adelante La falla esta atras Estamos sobre la falla Cual es el fallado? 48 48

25 Cómo identifica? Emisor que genera una señal particular Cómo identifica? Receptor que digitaliza y analiza Forma del impulso Polaridad Amplitud Frecuencia 50 50

26 MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCION Consultas? Contacto: Ing. Damian Lopez Gentile Mail: Visítenos en:

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