descargas parciales 2

7/28/2019 Descargas Parciales 2

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LAS DESCARGAS PARCIALES EN CABLES DE ENERGIA

UN LENTO PERO EFECTIVO ENEMIGO INTERNO (ParteII)

INTRODUCCION : Es sabido que la presencia dedescargas parciales en cables de media y alta

tensin, constituyen el primer indicio de una lenta pero eficaz degradacin de su aislacin, derivandoirremediablemente en una falla.

Este paulatino proceso de deterioro, llevar meseso aos hasta dejar finalmente fuera de servicio aun cable.

Ante una falla o salida de servicio de unalimentador, generalmente aceptamos que podratratarse de una falla imprevista o espontnea; sinembargo, al existir medios para su determinacintemprana, ya no seria correcto considerarla comoimprevista, si no mas bien desatendida .

Los lentos procesos de degradacin por descargasparciales, se evidencian y colapsan mas all de lostiempos de expiracin de los plazos de garantasde un tendido; sin embargo, las anomalas en laconstruccin de un cable o de un empalme, por logeneral estuvieron presentes desde el momentomismo de su compra, o desde la cofeccin de losmismos; el nico detalle, es el de no haberintentado medirlas, detectarlas o controlarlas con

la suficiente anticipacin.La evolucin en la calidad de los materialesaislantes de empalmes y cables, ha obligado a laconsiguiente superacin y eficacia de los mtodosy procesos destinados a la medicin de descargasparciales. En la actualidad, el control de un cableXLPE, requiere algo ms que una medicin puntualen valor absoluto expresada en pico-coulombs.

Los eventos relacionados con las descargasparciales, se producen en el orden de losnanosegundos, y por lo tanto la nueva generacinde instrumentos debe ser capaz de capturar estoseventos, y de poder clasificarlos en funcin a suorigen, forma y frecuencia de repeticin.

La norma IEC 60270 que rige los procedimientos, ymedios de control de descargas parciales, hadebido corregirse y actualizarse a travs de losaos para ajustarse a las necesidades y exigenciasactuales.

Efectivamente en el ao 2000, la revisin de estanorma ha dejado fuera del mercado, a un sinnmero de instrumentos de control de procesos yensayos de cables, ubicndose entre ellos, porsu especificaciones tcnicas, a algunos destinadosa la medicin de descargas parciales, detalle queno debe pasar inadvertido al momento deseleccionar un equipo para ensayo.

Hoy en da ya no es suficiente detectar y repararuna falla imprevista; los nuevos criteriosenergticos exigen disponer de la mayor cantidadde informacin anticipada sobre las posibles yfuturas fallas que puedan afectar a un tendido.

Estimar el grado de confiabilidad de unalimentador, forma parte de la valoracin deactivos de una empresadistribuidora, posibilitan-do as, determinar su real rentabilidad proyectada.

Un inspector de una empresa de energa que debarecepcionar una partida de bobinas de cables,debe comprender en profundidad el alcance y laimportancia particular de cada ensayo quepresencie en un laboratorio de control de calidad.

Las nuevas tcnicas para el diagnostico de cables,permiten controlar desde la recepcin del mismo,el tipo de falla a futuro que tendr dicho cable,cuando se constituya como tendido subterrneo, yadems, analizar metro a metro el estadode degradacin ascendente o estable que sufracon el paso de tiempo.

El siguiente trabajo, forma parte de una serie deinformes obtenidos en el terreno, y queofreceremos como casos testigos de fallas enempalmes de media tensin, los cuales han sidodegradados lentamente por el efecto de lasdescargas parciales.

Luego de estos acontecimientos, y tras sucesivassalidas de servicio de sus alimentadores, estacompaa ha decidido tomar la iniciativa deefectuar un anlisis punto a punto de cada uno delos empalmes existentes.


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ANALISIS DE FALLAS EN EMPALMES

CASO: 1

ANTECEDENTESCompaa: Codelco ChileDivisin: Minera El TenienteAlimentador de 33 KVDenominacin: X2Destino: S.E. Cordillera a S.E. Esmeralda.Datos: Cobre calibre 500 MCM (dimetro 18,7 mm)- Trifsico armado Longitud: 10 Km.Fecha de Instalacin: Marzo de 1994

Empalme Fallado:Corresponde a un suministro realizado en Diciembredel 2003

ANALISIS DE LA MUESTRA:Como puede observarse, la falla se materializ como una perforacin radial en el aislamiento, en el puntocentral de la unin de compresin.No se observan indicios de humedad en el interior del empalme.

Analizando la fase fallada, se puede apreciar que el tubo elastomrico de dos colores (negro/rojo), no fueadecuadamente termocontrado, quedando una cavidad de aire en la zona central del empalme.

CAUSA DE LA FALLA:


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El campo elctrico radial mximo en un conductor cilndrico de radio r, aislado con radio R bajo lapantalla, est dado por:

E max = V / (r ln (R/r))

Donde V es la tensin mxima (valor pico) aplicado entre conductor y pantalla,En este caso se tiene:V = 28.3 kV, conr = radio sobre el conector = 14.5 mm aprox.R = radio bajo la pantalla = 25.0 mm aprox.

Emax = 3.58 kV/mm

Dado que el rea alrededor del conector de compresin (MT), hasta la pantalla de la unin (Tierra), estsometida a un campo elctrico radial de alta intensidad > 3.5 kV/mm, en las cavidades de aire seoriginaron descargas parciales desde el momento mismo de la puesta en servicio.

El servicio durante dos aos, con descargas parciales en esta zona, provocaron una degradacinascendente y un envejecimiento prematuro de la aislacin, que termin produciendo la perforacin delaislante y la consiguiente falla; estableciendo claramente su causa como: Defecto de manufacturadurante la confeccin (instalacin) del empalme.

CONCLUSIONES

Ms all de la errnea confeccin del empalme,este es un caso real que demuestra el lento peroefectivo proceso de degradacin, por aparicinde descargas parciales.

Luego de dos aos en servicio, y ms all detodo trmino de garanta, este ejemplo podraser tomado como una falla comn deenvejecimiento, sin embargo, el comienzo delproceso de degradacin ha partido desde elinicio de la puesta en servicio.

FUENTE: INDUCOR INGENIERIA S.A.Cable Testing Division

Localizacin de Fallas en Redes de Energa www.inducor.com.ar


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CASO: 2

ANTECEDENTESCompaa: Codelco Chile

Divisin: Minera El TenienteAlimentador de 33 KVDenominacin: X1Destino: S.E. Cordillera a S.E. Teniente Sub 6.Datos: Cobre calibre 500 MCM (dimetro 18,7mm ) - Trifsico armado Longitud: 14 KmFecha de Instalacin: 1987

Empalme Fallado: Se trata de un empalme sintubo elastomrico, con pintura conductora envez de mastic amarillo en el corte de lasemiconductora, y armadura tipo canastillorgido.

ANALISIS DE LA MUESTRALas observaciones de las fotos, muestran signos de corrosin en la armadura metlica del empalme,indicando el ingreso de humedad al conector de unin. Dado que la mufa se ve correctamenteinstalada y sellada en su parte externa, lo ms probable es que el agua haya ingresado al empalme,deslizndose por debajo de la cubierta externa del conductor.

Al retirar los elementos de ensamble, se puede observar que uno de los conductores de tierra estabafuera del conector de compresin, lo cual sera indicativo de una compresin deficiente pero que no sepuede relacionar con la falla en estudio.


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La fase nmero 3, que se ubicaba espacialmenteen la parte inferior del empalme, y por lo tantocon mayor exposicin a la acumulacin de aguadentro del canastillo de la mufa, es la que posee

los mayores signos visuales externos, de habersufrido descargas.

Al retirar la cinta de pantalla, y limpiarexternamente los tubos de la fase 3, estos seobservan correctamente termo contrados.

Al retirar el primer tubo (tubo de dos colores) seencontraron marcas de humedad, e incluso unpoco de agua sobre el primer tubo rojo.

Al extraer el tubo rojo externo, se observa por ellado derecho del empalme, una carbonizacinsuperficial cuyo origen estara asociado al procesode quemado de la falla con los instrumentos dedeteccin.

Se observa una perforacin en el segundo tuborojo, a la altura del corte de la semiconductora,que estara asociado a este mismo proceso.

Al retirar el ltimo tubo rojo, este sali pegado alde control de campo, hallndose el aislamientooriginal del cable, totalmente quemado por el lado

derecho del empalme.

El lado izquierdo de este empalme se encuentra sinsignos de falla.

CAUSA DE FALLA

La causa de falla, sera atribuida al ingreso de humedad por el lado derecho del empalme, y por debajodel tubo de control de campo de la fase marcada como nmero 3.

Esto origin una prdida relativa del aislamientoen la vela del conductor (distancia longitudinal

que se deja con el aislamiento original del cable,y que va desde el corte de la semiconductorahasta el conector de compresin cubierto pormastic amarillo).

Dado que esta zona se encuentra sometida a uncampo elctrico transversal, la presencia dehumedad origina corrientes de fugassuperficiales por la aislacin (vela) del cable,dirigidas desde el conector hacia lasemiconductora, y produciendo bandas secas,con un chisporroteo superficial que dan origenal tracking (carbonizacin y erosin superficialdel aislamiento o vela del conductor).


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Este proceso finaliza con la formacin paulatinade un camino de hormiga conductivo(carbn), en la superficie de la vela aislante, y

que termina por unir elctricamente el conectorde compresin (AT), con el corte de lasemiconductora (Tierra).

El dao total del aislante, y los daos haciaarriba que se visualizan en los otros tubos, sonel resultado del proceso de quemar la falla que aument la carbonizacin del aislante yda los tubos en mayor medida de lo que sehubiera manifestado por causa de la falla en simisma.

CONCLUSIONES:

Es correcto aclarar, que el ingreso de humedad no puede ser detectado mediante el ensayo de descargasparciales, pero si cuando sus efectos posteriores comienzan a erosionar la aislacin.

El tracking , o sea la carbonizacin y erosin superficial del aislamiento por efectos de la humedad antecampos elctricos intensos, es claramente identificable, mucho antes de que se produzca la ruptura delaislamiento.

Un ensayo preventivo de descargas parciales, efectuado en trmino sobre el tendido, hubiera anticipadola existencia de una degradacin ascendente, permitiendo su reemplazo en una parada programada demantenimiento.

Un inspector de una empresa de energa que deba recepcionar una partida de bobinas de cables, o suinstalacin, debe comprender en profundidad el alcance y la importancia particular de cada ensayo quepresencie en un laboratorio de control de calidad de conductores.

Las nuevas tcnicas para el diagnostico de cables, permiten controlar desde la recepcin del mismo, eltipo de falla a futuro que tendr dicho cable, cuando se constituya como tendido subterrneo, y ademsanalizar metro a metro el estado de degradacin ascendente o estable que sufra con el paso de tiempo.

FUENTE: INDUCOR INGENIERIA S.A.

Cable Testing DivisionLocalizacin de Fallas en Redes de Energa

www.inducor.com.ar

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