localizacion de fallas en conductores

8/17/2019 Localizacion de Fallas en Conductores

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Universidad Tecnológica Nacional – FACULTAD REGIONAL SANTA FE

Tema: “Localizacion de fallas de conductores”

Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas

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LOCALIZACION DE FALLAS EN CONDUCTORES (apunte de la empresa DAVNAR)

1. INTRODUCCION

No escapa a ninguna empresa dedicada a la Transmisión y Distribución de energíaeléctrica la importancia de la Localización de Fallas en una forma rápida, eficiente ysegura. Las técnicas utilizadas son de lo más diversas, abarcando desde el conocidopuente de Wheatstone hasta las más sofisticadas técnicas reflectométricas.

La premisa fundamental es que, por sobre todas las cosas, el método utilizado paradeterminar la ubicación de la avería no debe producir nuevas fallas o degradar laaislación de la instalación bajo ensayo. Este no fue un tema de gran preocupacióncuando las instalaciones utilizaban exclusivamente cables con aislación de papelimpregnado en aceite. Pero en los últimos años, con la aparición de cables conaislaciones secas ( PE o XLPE ), deben extremarse los cuidados y no sobre exigirinnecesariamente al cable para no deteriorar la aislación de los tramos buenosinduciendo fallas prematuras.

Entre los tipos de fallas que pueden presentarse, las intermitentes y las de altaresistencia (que, por otra parte, son las más frecuentes) son todavía consideradas comode muy difícil localización y muchas veces insolubles si no se recurre al quemado de lafalla. Y este concepto bastante generalizado, no se debe a la falta de recursostecnológicos para resolverlas, sino más bien a las características del método utilizado -Reflectometría de alta energía – que requiere un profundo análisis de los resultados, en

comparación con la reflectometría convencional tan difundida y de muy fácilinterpretación.

La investigación permanente, y la introducción de la informática en la especialidad, haposibilitado proveer a la Localización de Fallas de métodos de medición que no exigeninnecesariamente al cable bajo ensayo, además de agilizar notablemente la tarea yoptimizar los métodos de interpretación. Por otra parte, la cantidad de productosdisponibles en el mercado hace que siempre exista el equipamiento ideal para todo tipode empresas (grandes, medianas y pequeñas) con distintas estructuras de red a uncosto razonable

2. TAREAS QUE INVOLUCRA EL ENSAYO Y LOCALIZACION DE FALLAS ENCABLES

El ensayo y la localización de fallas en cables conductores de energía eléctrica es unatarea caracterizada por la necesidad de trasladar el equipo requerido hasta lainstalación a verificar. La concepción ideal es contar con un Laboratorio Móviladecuadamente equipado para el tipo de red ( Alta, Media o Baja tensión ) que debaatenderse. Esto no quita que las tareas puedan realizarse con equipamiento sueltoadecuado al tipo de ensayo o falla que se quiera localizar –


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El esquema de la Fig. 1 resume los cuatro rubros que caracterizan a la tarea.

En los puntos siguientes se desarrollan cada uno de éstos bloques y se detalla elestado actual de la tecnología.

2.1) PRELOCALIZACION

Una vez determinada la existencia de una falla es necesario determinar la ubicación dela misma para proceder a su reparación.

Prelocalizar implica determinar el entorno de la zona averiada. La característicafundamental de este rubro, es que el instrumental requerido no está universalmentedefinido y varia según se trate de redes de baja, media o alta tensión. Además sepresentan distintos problemas según la configuración de la red subterránea: radialmallada ( “network” ) o con múltiples derivaciones; que los cables estén enterrados o enductos; que el neutro esté aislado o conectado a tierra. Por otra parte, en muchoscasos, en redes de baja tensión es imposible desconectar los usuarios, lo que impideaplicar algunos métodos de prelocalización.

El procedimiento adecuado para una prelocalización exitosa está condicionado por lanaturaleza de la falla por lo que es necesario tener conocimiento de los distintos tiposde fallas para seleccionar el instrumental correcto.

2.1.1) TIPOS DE FALLASLa falla en un cable caracterizado por una resistencia nominal de aislación Ra y unatensión de ensayo VE, puede representarse por el modelo equivalente generalizado.


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d1 y d2 representan explosores con tensiones de descarga Vd1 y Vd2 respectivamente.Se entiende que d2 aparece entre el conductor ensayado y otro conductor en un cablemultipolar o entre el conductor y el blindaje.

R1 y R2 representan la resistencia de continuidad y de aislación a tierrarespectivamente.


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Los valores de los elementos del circuito equivalente de la figura anterior pueden variarmucho y son totalmente independientes uno del otro. Esto hace que si bien los tipos defallas pueden clasificarse en cuatro posibles (de baja resistencia, de alta resistencia,intermitentes o cable interrumpido) como muestra la Fig. 3, combinaciones de estaspuedan presentarse en un caso real.

2.1.2) METODOS REFLECTOMETRICOS

Cuando se trata de prelocalizar una falla de una manera rápida y eficiente, lareflectometría ha demostrado ser la herramienta más idónea. Para los distintos tipos deredes, y a medida que la tecnología fue brindando posibilidades, se desarrollaronmétodos reflectométricos adaptados a las condiciones particulares de la red y lacaracterística de la falla.

Así, a la Reflectometría Convencional -que fue la primera en aparecer hace ya másde 40 años- le siguieron la Reflectometría de Alta Energía, la Reflectometría paraBaja Tensión con Memorias Múltiples y por último la Reflectometría durante elCebado del Arco.

La figura 4 muestra la clasificación de los métodos reflectométricos según lacaracterística de la falla y el tipo de red.

2.1.2.1) Reflectometría convencional.

La Reflectometría convencional fue la primera alternativa que se presentó paraprelocalizar una falla en reemplazo de los difundidos métodos de puentes deimpedancia.

En cuanto a su capacidad para resolver fallas estos equipos cuentan con el mismopotencial que sus antecesores pero, respecto de éstos cuentan con la ventaja adicionalque permite “inspeccionar” el interior de un cable. El sistema se basa en inyectar al


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cable averiado un pulso que se va a propagar a lo largo del mismo con una velocidad Vfque depende de las características del cable.

Cuando el pulso llega a la falla, o encuentra cualquier discontinuidad en lahomogeneidad del cable, se produce un pulso que se refleja, es decir viaja con lamisma velocidad que el incidente hacia el comienzo del cable.

El reflectómetro sistema C.A.F.L. modelo RC-200 registra en una de sus 10 memoriasel pulso incidente y el reflejado en la falla presentando la respuesta, conocida como“reflectograma”, en la pantalla del monitor para su análisis.

Midiendo el tiempo que separa al pulso incidente y el reflejado, es posible calcular ladistancia a la falla mediante la expresión

Lx = ( vf / 2 ) Ti ( 1 )

La interpretación del reflectograma -por ejemplo que los pulsos incidentes y reflejadosean de igual o distinta polaridad- permite determinar la naturaleza de la discontinuidadcomo cable cortado o falla de aislación y conociendo la velocidad de propagación Vfcon la formula (1) se determina la ubicación de la misma. El RC-200 sólo pide aloperador que identifique los puntos característicos del reflectograma (pie del pulsoincidente y pie del pulso reflejado en la falla o inhomogeneidad de interés) y presenta elresultado en metros en la pantalla.

En ciertos casos incluso es posible aplicar la medición automática siendo el propioequipo quien analiza y elige esos puntos para efectuar la medición sin intervenciónalguna del operador.

Las figuras 6a y 6b muestran un reflectograma real obtenido en un cable averiado de3.3 kV con tensión nominal y aislación de papel impregnado en aceite.

Presentaba una falla de baja resistencia (aproximadamente 4 ohm) en una de susfases.

La Fig. 6a muestra el reflectograma correspondiente a la fase fallada.


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La reflexión en la falla (a) es fácilmente identificable. Por el valor ohmico que presentala falla, solo una porción de la energía del pulso incidente es reflejado hacia elgenerador y el resto continua su viaje hacia el final del cable (b) siendo éste tambiénclaramente visible en el reflectograma Recordemos que el coeficiente de reflexión detensiones es función de la impedancia característica del cable (Zo) y la resistencia defalla (Rf) y se calcula con la fórmula (2)

Γ= - Z0 / (2 Rf + Z0)

(2)


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La distancia a la falla es de 319,4 metros con lo cual ya se podría pasar a lapuntualización de la misma. Pero el reflectómetro nos permite agregar más datos a lamedición como se ve en la fig. 6b, que muestra la superposición de dos reflectogramas,correspondientes a la fase fallada y otra sana respectivamente.

Aquí se puede apreciar claramente que la avería coincide con la reflexión de unempalme con lo que, de contar con una buena información en planos, no serianecesaria la puntualización.

Se puede apreciar, además, la mayor amplitud de la reflexión en el final del cable de lafase sana pues en este caso el pulso incidente arriba a éste con mayor energía.

Con este ejemplo queda demostrado claramente la inestimable ayuda que significa parael operador poder referenciar la falla con empalmes, derivaciones, cambios de secciónetc. Precisamente la propiedad del Reflectómetro Convencional de poder “ver” dentrodel cable ha hecho que tenga aplicaciones paralelas a las de la localización de fallas.Una de ellas es “medir" la calidad de un empalme por la amplitud de la reflexión que elmismo produce.

Análisis estadísticos han demostrado que aquellos empalmes que presentan unareflexión b muy grande y fácilmente identificable en un reflectograma tienen una mayorprobabilidad de falla que aquellos cuya reflexión es prácticamente imperceptible.

Si bien este método de localización de fallas luce muy atractivo presenta ciertas

limitaciones, sobre todo en media y alta tensión, debido a que no resuelve las fallas dealta resistencia y tipo flash que, por otra parte, en esas tensiones son las máscomunes. Como se vio en párrafos anteriores, la amplitud del pulso reflejado es función,fundamentalmente, del coeficiente de reflexión y este tipo de fallas poseen valoresohmicos muy elevados, lo que implica un coeficiente de reflexión muy bajo. Esto haceque las fallas mencionadas sean invisibles para la Reflectometría Convencional.

2.1.2.1.1) Quemado de la falla

La primera respuesta que hubo por parte de los fabricantes para solucionar laslimitaciones de la Reflectometría Convencional fue la de desarrollar métodos que

permitan transformar fallas de alta resistencia en fallas de baja de resistencia, del ordende la impedancia característica del cable.

Los equipos utilizados - conocidos con el nombre de "quemadores", son básicamentetransformadores que proveen una elevada corriente de salida. Esta, circulando por lafalla, modifica la característica de la misma bajando su resistencia.

Si bien esto parece ser la solución al problema está bastante lejos de serlo por lassiguientes razones:


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∗ El quemado extiende notablemente el tiempo de localización siendo que, por lascaracterísticas de tarea, este tiempo debe ser lo más reducido posible.

∗ Se modifica la característica de la falla impidiendo su análisis y estudio posterior

∗ La modificación de la característica de la falla dificulta y hasta anula la posibilidadde efectuar una puntualización exitosa.

∗ No es posible reducir la resistencia de falla en cables con aislaciones secas.

∗ La utilización del método del quemado en instalaciones con cables de aislaciónseca puede producir deterioros en los tramos de cables libres de falla.

Paradójicamente la Reflectometría Convencional no cayó en desuso, a pesar de laslimitaciones mencionadas, y cuenta aún en la actualidad con muchos defensores por larapidez de la medición, la facilidad de interpretación de los resultados y la gran

información que brinda.

2.1.2.2) Reflectometría de Alta Energía.

Para prelocalizar fallas insolubles por la Reflectometría Convencional se desarrolló laReflectometría de Alta Energía. Este método se basa fundamentalmente en la idea queuna falla de alta resistencia o una falla intermitente se puede transformar en una debaja resistencia consiguiendo que se produzca un arco eléctrico en el lugar de la avería.Esto se consigue inyectando al cable un pulso de alta tensión con la amplitud suficientecomo para que se produzca una descarga disruptiva cuando éste arribe al lugar de la


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falla. El equipo encargado de proveer estos pulsos es conocido como generador deonda de choque. El esquema de conexión es el que muestra la Fig.7.

Estando el capacitor cargado un acercamiento del electrodo móvil E hace que laenergía almacenada en el capacitor Cg se descargue en la fase a ensayar y el frente deonda viaje hacia la falla a la velocidad Vf.

Si la amplitud del impulso aplicado es mayor que la tensión de cebado de la falla,cuando éste llegue a la misma provocará un arco que refleja la onda incidente hacia elgenerador igual que en la Reflectometría Convencional.

La onda reflejada al llegar al generador se encuentra con una gran desadaptación queproduce la reflexión total del pulso y lo inyecta nuevamente hacia la zona de falla. Allíse encontrará con una muy baja impedancia, ya que el arco que le dio origen aún sigueencendido, produciendo también una reflexión total.

La Fig. 8 muestra un reflectograma real.

La distancia a la falla se obtiene a partir de las múltiples reflexiones que ocurrendespués de que se produjo el encendido del arco en la falla.

En un comienzo, la reflectometría de alta energía se vio limitada por la pequeñafrecuencia de repetición de las descargas de los generadores de onda de choqueutilizados, lo que impedía tener una imagen permanente en la pantalla y dificultaba engrado sumo su medición.El advenimiento de conversores analógico digital de alta velocidad –que permitendigitalizar señales analógicas de variación brusca- y las facilidades para almacenar enmemorias de estado sólido los valores digitales que representan las variaciones de laseñal analógica medida, reunidos en lo que se conoce como registrador de transitorios,


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facilitaron enormemente la interpretación de reflectogramas y contribuyeron a difundir laReflectometría de Alta Energía.

Este método de prelocalización cuenta con la gran ventaja de que el operador seindependiza de la característica de la falla y desde este punto de vista el método esuniversal. Fundamentalmente es un procedimiento veloz pues basta con producir unadescarga y registrar el transitorio con el Reflectómetro para Alta Energía sistemaC.A.F.L. mod. RCM-8OOO. Además, cuenta con una característica muy deseable y esque no modifica la característica de la falla facilitando la puntualización y el posteriorestudio de la misma.

La crítica que recibe la prelocalización por el método de alta energía es que las formasde onda obtenidas no siempre son de fácil interpretación. Pero, gracias a la posibilidadde archivo con que cuenta el RCM-8OOO, es posible que un operador puedaentrenarse, analizando una gran cantidad de casos reales, como los que se muestranen las Fig.;. 9a a 9f, que DAVNAR tiene debidamente documentadas y a disposición desus clientes.

Como desventajas propias del método pueden mencionarse:

∗ No es utilizable en redes con múltiples derivaciones ya que el método decomparación, fundamental para este tipos de redes no puede ser aplicadodebido al “tiempo de encendido” del arco.

∗ El error de medición oscila entre un 5 y un 8 %

∗ Por las características del pulso de salida del generador de onda de choque, sepierde la información de referencia de empalmes, derivaciones, etc.

La figura 9a muestra el reflectograma de un cable que presenta una de sus fasesinterrumpidas. La amplitud del pulso aplicado con el generador de onda de choque noes suficiente como para producir el cebado del arco. La reflexión en la falla (b) cambiade polaridad respecto del pulso aplicado (a) pues el coeficiente de reflexión de corrientevale

Γi = -1

Este coeficiente negativo es quien provoca la alternancia de polaridad de las reflexionesque presenta el reflectograma.


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La figura 9b muestra una falla próxima al punto de medición (37,2 m). Puedeobservarse la oscilación amortiguada sobre la que aparecen las múltiples reflexiones.Esta oscilación es debida a la inductancia y capacitancia distribuida de la línea que sepresenta como un circuito oscilante amortiguado por sus pérdidas, con frecuencia deresonancia entre 1 y 10 kHz, dependiendo del tipo de cable, generador y la distancia ala falla. Las altas frecuencias corresponden a las distancias cortas.


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La figura 9c muestra el reflectograma de un cable que presenta una falla de altaresistencia. La longitud del cable es de 10,3 Km. y la falla se prelocalizó a 1168 m.


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Es frecuente que en este tipo de fallas el tiempo de encendido del arco adquiera valoresimportantes. En este caso es posible ver la reflexión del pulso incidente (a) en el finaldel cable (b) y después las múltiples reflexiones que se producen luego de que seenciende el arco en la falla.

Se puede apreciar también la reflexión producida por un tramo muy corto en que lainstalación pasa de subterráneo a aéreo y subterráneo nuevamente.

La figura 9d muestra el reflectograma de un cable que presenta una falla de bajaresistencia. Se pueden apreciar claramente las múltiples reflexiones típicas del métodoy la atenuación producida por el cable.

La medición se efectúa entre la primera y la segunda reflexión pues allí no influye eltiempo de encendido del arco -presente entre el pulso incidente y la primera reflexión- yla deformación que el pulso experimenta en su viaje por el cable es mínima.

La figura 9e muestra el reflectograma correspondiente a una falla con un muy elevadotiempo de encendido. El encendido de la falla (b) se produce 105 ms después que seinyecta el pulso de alta tensión (a).

Ampliando la zona de falla se obtuvo una medida de 18 m confirmada posteriormenteen la puntualización. Este tipo de falla son de difícil medición pues el alcance delinstrumento debe setearse en valores muy superiores a la longitud del cable paracompensar el elevado tiempo de encendido del arco.

La figura 9f muestra el reflectograma correspondiente a una descarga provocada en elextremo del cable de conexión del laboratorio móvil. Este procedimiento se realiza paracalcular el valor de la constante de tiempo del equipo de medición.

Esta constante debe ser restada en una medición real para que resultado correspondaa metros del cable ensayado. Esta constante de tiempo difiere respecto de laReflectometría Convencional debido a la presencia del generador de onda de choque.


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2.1.2.3) Reflectometría durante el cebado del arco.

La Reflectometría Durante el Cebado del Arco es el último desarrollo efectuado porDAVNAR en el cual se han conseguido conjugar las bondades de los dos métodosanteriores. Nació por la necesidad de brindar una respuesta a la prelocalización defallas en redes de Media Tensión con múltiples derivaciones, pero el método esaplicable para cualquier tipo de red.


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La interpretación directa del reflectograma de un cable con múltiples derivaciones esmuy dificultosa debido a que cada derivación produce una reflexión importante queenmascara la correspondiente a la falla. Es por esto que el método operativo más eficazes el de comparación de fases entre una en buen estado y la fase falladaidentificándose la falla en el punto donde los reflectogramas superpuestos divergen.

Este método es directamente aplicable con un Reflectómetro Convencional que inyectapulsos incidentes de baja tensión, cuando se trata de un cable cortado o una falla demuy baja resistencia. En cambio, para las fallas de alta resistencia o intermitentes, nopuede extenderse el principio utilizando un generador de onda de choque ya que eltiempo de encendido del arco -variable entre pocos µs y algunos ms- anula todaposibilidad de prelocalizar correctamente la falla.

La solución al problema se encuentra combinando las dos ideas rectoras:

∗ Empleo del principio de alta energía para provocar el encendido de la falla

∗ Medición por comparación de reflectogramas obtenidos con pulsos de bajatensión sobre la misma fase antes y durante la descarga del arco.

Para ello es necesario contar con un filtro que permita acoplar el generador de pulsosincidentes de un Reflectómetro Convencional con un generador de onda de choque -para inyectar la señal compuesta al cable ensayado- y un circuito para sincronizar elpulso incidente de baja tensión con el encendido de la falla.

El reflectómetro para medición durante el cebado del arco modelo RCM-8000 RDAposibilita contar con las bondades de la Reflectometría Convencional en cables confallas de alta resistencia o intermitentes y permite extender a los cables con múltiplesderivaciones los principios generales de la reflectometría.

Esto se logra aplicando al cable un pulso de alta energía, a través del filtro deacoplamiento mod. FRDA-25, para cebar la falla, prelocalizando por comparación dereflectogramas obtenidos antes y durante el cebado del arco, con pulsos de bajatensión inyectados en el cable por intermedio del mismo filtro de acoplamiento.


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En resumen, este método reúne las siguientes ventajas:


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∗ Medición rápida.

∗ Fácil interpretación del reflectograma.

∗ El reflectograma cuenta con referencias debidamente documentadas (empalmes,derivaciones, cambios de sección etc)

∗ Es aplicable a todo tipo de fallas.

∗ La exactitud de la medición depende de la exactitud del reflectómetro utilizado(1% o mejor dependiendo del modelo) y no del generador de onda de choquecon el cual el error oscila entre un 5 y un 8%.

∗ No dificulta la puntualización de la falla.

∗ No deteriora la falla, permitiendo su posterior estudio que así permitirimplementar medidas correctivas para impedir que fallas similares se repitan.

∗ El método puede ser fácilmente adaptado a los Laboratorios Móviles ya

existentes.

2.1.2.4) Reflectometría de baja tensión con memorias múltiples.

La Reflectometría Durante el Cebado del Arco es también aplicable a redes de bajatensión. Pero, en este caso, la posibilidad o no, de desconectar los usuarios limita lastensiones máximas a aplicar en el cable. DAVNAR desarrolló para estos casos elReflectómetro para baja tensión con memorias múltiples, cuyo principio defuncionamiento es muy similar al visto en el punto anterior. Se trabaja en conjuncióncon el Reenergizador de Estado Sólido RES-6OOO el cual energiza la fase a ensayary produce un arco en el punto de falla. A través del circuito de acoplamiento es posible

inyectar los pulsos generados por el reflectómetro RCM-4000 BT en el cableenergizado.


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Un conjunto de memorias rápidas registra los reflectogramas correspondientes al cableen servicio y al precipitarse la falla otro conjunto de memorias graba la informaciónasociada a las reflexiones producidas en el arco. La superposición de un reflectogramaprevio al cebado de la falla y otro posterior coinciden hasta el punto de formación delarco a partir del cual las imágenes se separan.

Midiendo el tiempo (T) entre el instante que se aplicó el pulso y el punto donde losreflectogramas divergen puede determinarse la distancia a la falla tal como se vio enpuntos anteriores.

El refectómetro RCM-4000 BT contiene 16 memorias rápidas que almacenan lostransitorios producidos por los pulsos inyectado. Cada transitorio sucesivo es registradoen una nueva memoria hasta completar las 16 disponibles. El selector de memoriasretorna a la inicial y reemplaza los datos por los correspondientes al nuevo transitorio.

Al recibir una señal de disparo (manual o externa provocada por la corriente de falla) lasecuencia de registros continua durante los 8 pulsos siguientes y luego se detiene. Si laseñal de disparo proviene del detector de corriente de falla, como ilustra la Fig.12, 8memorias contendrán los reflectogramas de predisparo y las otras 8 guardan lainformación del arco formado al precipitarse la falla.


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El cable debe alimentarse mientras el reflectómetro está conectado y para este uso esideal el empleo de un reenergizador que permite alimentar el cable durante un periodoilimitado de tiempo, pero interrumpe la alimentación rápidamente cuando aparece lacorriente de falla, manteniendo así la característica inestable del arco para facilitar lalocalización puntual.

2.2) Puntualización de la falla.Aun contando con una excelente prelocalización, la puntualización de la falla es unatarea que no puede obviarse. Tanto más importante resulta ésta cuanto menosconfiable sea la información de planos de que se disponga.

Puntualizar implica determinar la ubicación exacta de la falla en el entorno de la

prelocalización. Para ello se deben inyectar en el cable bajo prueba distinto tipos deseñales y con captores adecuados y transitando sobre la traza del cable determinar ellugar exacto donde deba hacerse la excavación para proceder a la reparación.

Varios son los métodos de puntualización utilizados pero en todos ellos es fundamentalcontar con un receptor de excelente calidad. El método consiste en excitar el cable conun generador de onda de choque.

Para esta aplicación se utiliza el geófono (micrófono de suelo) que capta las vibracionesproducidas por la onda acústica que se genera cuando se ceba la falla. La señal esamplificada periódicamente para escuchar en los auriculares el sonido característico


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producido por la descarga eléctrica. El operador debe desplazar el geófono, siguiendola traza del cable, hasta localizar el lugar de máximo nivel sonoro que se ubicaexactamente sobre la falla. La señal detectada también excita al instrumento indicadorque permite obtener una determinación más precisa del punto de mayor intensidadacústica.

El geófono está montado en el interior de una campana protectora de goma, que atenúala perturbación producida por el viento, y para aumentar la versatilidad, dentro de lamisma campana se ubica una bobina captora del campo magnético sostenido por lospulsos de corriente que atraviesan el cable.

Esta señal magnética se conduce por un canal independiente del acústico y produce ladeflexión de la aguja del instrumento. Esta información es de inestimable ayuda para eloperador, ya que le permite asegurarse del funcionamiento del generador si la descargaes poco sonora.

Por otra parte, el captor magnético se transforma en el elemento principal para loscasos de falla de baja resistencia que no producen el efecto del cebado del arco.


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En este caso puede llevarse a cabo la puntualización, en forma más trabajosa,siguiendo la señal magnética en la deflexión del instrumento.

Cuando las características de la falla lo permiten, es posible aplicar el método deaudiofrecuencia. Si la falla corresponde a un cortocircuito entre fases el procedimiento

da excelentes resultados. Se debe conectar el generador de frecuencia musical entrelas fases en cortocircuito. Con el receptor RICU-9B equipado con bastón inductivo serecorre la traza del cable. La intensidad de la señal varia al ritmo del arrollamiento delcable) es decir, en cada giro completo de los conductores la señal tiene un máximo y unmínimo. Se percibirá el sonido de la señal generada por el GFM hasta que se llegue alcorto-circuito donde la señal desaparece o se convierte en una tenue señal continua.

Cuando la red está canalizada en ductos se tiene la posibilidad de acceder al cable -enlos pozos de inspección- y aplicar un sensor electromagnético directamente sobre él.Esta circunstancia permite orientar al detector sobre el cable y obtener una respuesta,tanto en dirección como en amplitud, de la onda electromagnética que se propaga porel cable cuando es excitado con un generador de onda de choque.

El sensor capta el campo que rodea al conductor y genera una señal proporcional alvalor pico del campo con polaridad en función de su dirección. Esta característica lepermite al receptor RICU-9B indicar -en su instrumento con cero al centro- no sólo laamplitud sino la dirección del impulso de corriente, información esencial para definir eltramo averiado.


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2.3) Seguimiento de trazasEn muchos casos no se conoce la traza del cable, ya sea por extravío de los planosoriginales, modificaciones y reparaciones no registradas, remoción de referenciasvisibles que acotan el itinerario, etc.

Como es fácil comprender, el conocimiento de la traza es imprescindible cuando debeprocederse a una reparación y, para determinarla, la técnica usual es inyectar una señalde frecuencia audible al cable y seguir la ruta del conductor conun captor inductivo, del campo magnético que sostiene asociado a un receptor de altaganancia.

El equipamiento necesario es entonces, por una parte, un Generador de FrecuenciaMusical que permita seleccionar dentro de un conjunto, la frecuencia de salida comocompromiso entre atenuación e inducción en cables próximos, presenta unaimpedancia de salida ajustable para poder adaptarse al cable y preferentemente, tengala alternativa de modular la señal generada, para facilitar su seguimiento con elreceptor. El conjunto se completa con un Receptor para captor Inductivo confrecuencias de sintonía apareadas a las del generador, alimentado por pila o batería,

salida para auriculares e instrumento indicador con ganancia ajustable en formaindependiente.


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El bastón con el que se desplaza el captor inductivo, debe contar con la posibilidad degirar la bobina sensora, a los efectos de obtener indicaciones proporcionales a distintascomponentes del campo magnético. Esta característica permite determinar laprofundidad del cable por el método de triangulación.

La foto de la Fig. 20 muestra un conjunto para el seguimiento de trazas, con valijametálica para el transporte conformado por un generador de frecuencia musical de 10VA modelo GFM 10 y un receptor de alta ganancia con bastón inductivo modelo RICU9B.

2.4) Identificación de cables.

Frecuentemente se tiene la necesidad de identificar, a zanja abierta, un cable particulardentro de un conjunto. El instrumental usual está compuesto por un transmisor depulsos unidireccional, un receptor identificador y un captor magnético tipo pinza. Elprocedimiento consiste en inyectar, en la cabecera del cable a identificar, la señalgenerada por el transmisor y, en la zanja abierta, abrazarlos distintos cables con lapinza captora magnética conectada al receptor identificador.

El transmisor es un generador de pulsos, con repetición seleccionable, que se inyectanal cable a identificar generando un campo magnético de intensidad y sentidodeterminados. Los cables adyacentes absorben parte de la energía emitida por


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acoplamientos inductivos y/o capacitivos, sosteniendo un campo magnético de sentidocontrario e intensidad apreciablemente menor al principal.

El instrumento indicador del receptor muestra una deflexión positiva cuando la pinzaabraza al cable excitado, mientras con todos los demás conductores la deflexión esnegativa, asegurando una identificación sin ambigüedad.

2.5) Prueba de aislación.La prueba de aislación tiene por objetivo verificar la aptitud de la instalación parasoportar sobretensiones provocadas por cualquier causa (averías, transitorios deoperación, descargas atmosféricas, etc)

Desde el punto de vista que el ensayo debe tratar de reproducir las condiciones deexcitación a las cuales se verá sometido el cable y sus accesorios, la prueba deaislación debería efectuarse utilizando un generador de tensión alterna con amplitudespecificada de acuerdo al tipo de cable. Sin embargo las potencias reactivasrequeridas, tanto mayores cuanto mayor es el largo del cable a ensayar) implica unequipo pesado y voluminoso que atenta contra su transportabilidad.

Por este motivo las normas nacionales e internacionales validan el ensayo con tensióncontinua lo cual conduce a instrumentos mucho más compactos. El valor de tensión quedebe aplicarse, y el tiempo que se la debe mantener sin que el cable produzcadescargas, está establecido por normas en base a criterios experimentales deequivalencia entre este ensayo y el realizado con tensión alterna.


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Las normas pueden tener origen internacional, nacional, de fabricantes de cables, oempresas de generación y distribución de energía eléctrica y difieren no en el conceptosino en los valores establecidos para la amplitud de la tensión aplicable y duración del

ensayo para cada tipo de cable.

El criterio más importante para la prueba es la corriente de pérdida (Ip) que es la queprevalece al cabo de 1 ó 2 minutos de prueba y lo más importante no es el valor queésta tome sino su estabilidad en el tiempo. La experiencia indica que las corrientes queaparecen en cables en buen estado son del orden de 5 a 20 µA/km.

Si el valor de Ip se mantiene al menos durante 10 minutos el cable es todavía apto parael servicio a menos que dicho valor de corriente se cuadriplique o quintuplique en unintervalo de tiempo inferior. Por ejemplo que Ip pase antes de los l0 minutos de 25 µA a100 µA.

La presencia de humedad se nota durante el ensayo observando la corriente depérdidas. Debido al efecto del campo eléctrico generado por la tensión de prueba, elagua se esparce por el dieléctrico y aumenta por lo tanto la capacidad de aislamiento.La velocidad con que decrece la corriente de pérdidas ayuda a determinar si hay unanotable entrada de agua que, con toda seguridad, originará un arco eléctrico al cabo decierto tiempo. Un alto contenido de humedad origina un rápido decrecimiento de éstacorriente, un contenido inferior de humedad ofrece un decrecimiento de sólo.20%.


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Otro elemento a tener en cuenta es la elevación de la Ip debido al efecto corona que estanto más importante cuanto mayor es la tensión de prueba. A fin de protegerse delefecto corona es conveniente dotar a los terminales de protecciones esféricas.

El instrumental requerido para este ensayo es un Generador de Corriente Continua, contensión de salida ajustable y valor máximo acorde con lo establecido en la norma aaplicar de acuerdo al tipo de cable a verificar. Es además muy importante que elequipamiento de prueba cuente con un borne de guarda que permita derivar allí lascorrientes que, estando presentes, no se desean medir.

Los probadores de la línea GCC van desde unidades de 30 kVcc generables a partir de12 Vcc hasta probadores de 250 kVcc. La foto de la figura 24 muestra la unidadtransformadora y rectificadora de un generador de corriente continua de 100 kV

3) Laboratorios para Ensayo y Localización de Fallas.En los puntos anteriores se ha hecho una revisión muy rápida de los distintos pasosque involucra una localización de fallas. Para cada una de las tareas que debenefectuarse hay un equipamiento especifico que permitirá localizar la falla con éxito.También se ha visto que existen casos en que es necesario utilizar más de uninstrumento para solucionar el problema.

Indudablemente la mejor opción es contar con una unidad móvil que cuente con todaslas posibilidades. Estas unidades son denominadas genéricamente “Laboratorio Móvilpara Ensayo y Localización de Fallas”. No existe una única concepción para estos

laboratorios, pues, en la búsqueda de dar respuesta a los requerimientos particularesde cada empresa se han desarrollado distintas alternativas, que van desde unidadestotalmente automatizadas hasta micro laboratorios de operación manual, con lo que seha conseguido un espectro que cubre todas las necesidades.

3.1) Ventajas de contar con un Laboratorio MóvilEl hecho de contar en un vehículo con todo el equipamiento necesario para enfrentarcon éxito una localización de falla, no lo convierte en un laboratorio móvil.

Un laboratorio móvil debe tener previsto en su diseño las características propias de latarea y cumplir con las normas de seguridad referidas a este tipo de unidades.

Los Laboratorios para Ensayo y Localización de Fallas fabricados y montados porDAVNAR cumplen con la norma DIN 57 104/VDE 0104 para equipos de prueba contensiones superiores a 1 kV. La construcción es robusta para poder soportar, sinpérdida de operatividad, un trato rudo y el traslado permanente sobre el vehículo en queestán montados (vibraciones, impactos, etc.). Están diseñados de acuerdo a las reglas,del arte utilizando la tecnología más avanzada y respetando las normas de seguridad.

3.2) Alternativas para cada tipo de usuario y de estructura de red.


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Como hemos mencionado DAVNAR, en los once años de existencia en el mercado, hatenido que dar una respuesta a las necesidades de equipamiento para Localización deFallas para todo tipo de empresas, desde grandes empresas generadoras ydistribuidoras de energía eléctrica de Argentina, Uruguay, Brasil, Chile y Paraguayhasta Cooperativas y empresas fabricantes de cables, petroleras, metalúrgicas etc.

Todo esto permitió definir una línea de laboratorios y opcionales que cubrenplenamente las necesidades del mercado. En los puntos siguientes se describebrevemente nuestra familia de Laboratorios Móviles para Ensayo y Localización deFallas.

3.2.1) Laboratorio para ensayo y localización de fallas en cables de energíamodelo LMC.

Este laboratorio móvil está destinado al ensayo, prelocalización y localización puntualde fallas en cables, líneas aéreas e instalaciones de medía y alta tensión.

El conjunto está diseñado para su fácil instalación en un vehículo tipo Ford 350 oMercedes Benz 608. En la parte posterior del vehículo se ubican todos los generadoresde alta energía, los conmutadores que permiten seleccionar la función utilizada y faseensayada por control remoto y los contenedores con cables para conectar el laboratorioa la instalación a medir.

Los controles para la medición y los instrumentos de medición están dispuestos en el

pupitre de comando, señalización y medición, al cual se tiene acceso por la puertalateral delantera de la carrocería. De esta manera el operador se encuentra protegidode la zona de peligro dentro del vehículo. La concepción del laboratorio está siguiendoel principio de máxima seguridad, de manera que, cuando el montaje se realizarespetando las exigencias que le son propias, la instalación cumple con la norma DIN57 104/VDE 0104 para equipos de prueba con tensionessuperiores a 1 kV.


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La estructura básica del laboratorio esta conformada por:

∗ Pupitre de comando, señalización y medición mod. PC-LMC

∗ Fuente de alta tensión de 70 kV y 200 mA mod. FAT-70/02

∗ Generador de onda de choque de 2000 Joule a 30 y 60 kV mod. GOC-2000/60-30

∗ Generador de frecuencia musical de 200 VA mod. GFM-200

∗ Reflectómetro Universal sistema C.A.F.L. con:- Reflectómetro convencional mod. RC-200

- Reflectómetro de alta energía mod. RCM-8000∗ Selector de funciones mod. CF-80

∗ Selector de fases mod. CΦ~8º receptor universal mod. RICU-9B

∗ Contenedor con cables para conexión y alimentación mod. CAT-30/-11O

∗ Acoplador lineal mod. A/L-70

3.2.2) Laboratorio para ensayo y medición de cables modular modelo LMC-CAIXA.

Cada laboratorio está compuesto por módulos interconectables, para lograr latransportabilidad exigida por la necesidad de trasladarlo hasta la instalación a ensayar,


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manteniendo la capacidad para generar las elevadas energías requeridas para unaefectiva prelocalización y localización puntual.

La modularidad permite ofrecer un conjunto de opciones y versiones de distintasprestaciones, que facilitan al usuario configurar el laboratorio que mejor se adapta a lascaracterísticas particulares de la red que deberá atender. Las dimensiones y peso decada módulo lo hacen apto para su traslado en un vehículo tipo Kombi, Píck-Up osimilar.

La configuración básica, de operación totalmente manual y con salida monofásica,cuenta con las máximas medidas de seguridad que las tarea requiera y las normasexigen. En su diseño está previsto que con equipamiento adicional opcional se lo puedatransformar en un laboratorio totalmente automatizado.

La versión básica cuenta con:

∗ Fuente de alta tensión hasta 70 kV y 100 mA mod. QAT-70/01

∗ Generador de onda de choque de 2000 Joule a 30 y 60 kV mod. GOC- 2000/60-30

∗ Reflectómetro universal sistema C.A.F.L. con:- Reflectómetro convencional mod. RC-200


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- Reflectómetro de alta energía mod. RCM-8000* Conjunto para el seguimiento de trazas mod. CST-10* Acoplador lineal mod. A/L-70* Contenedor con cables para conexión y alimentación mod. CAT-1Φ-110

3.2.3) Microlaboratorio LMC – 1500/35Este conjunto permite suministrar las altas energías requeridas en la localización defallas, manteniendo una gran facilidad de conexión, operación y transporte. Laestructura básica permite intervenir en líneas aéreas y redes radiales directamenteenterradas de Media Tensión falladas, ya sea para la prueba de aislación o para ubicarla avería.

Operativamente presenta la ventaja de no requerir el interconexionado de los módulosdel caso anterior por lo que, trasladado a la zona de medición, entra más rápidamenteen servicio. Cumple con las normas internacionales de seguridad y cuenta con losenclavamientos necesarios que hacen que la tarea sea totalmente segura para eloperador y la integridad del equipamiento. El micro-laboratorio se encuentra preparadopara extender sus prestaciones a la utilización en redes de baja tensión y automatizar laselección de instrumentos y fase de salida.

La versión básica cuenta con:

∗ Fuente de alta tensión hasta 35 kV y 100 mA y generador de onda de choque

∗ de 1500 Joule a 35 kV mod. GCOC-1500/35

∗ Reflectómetro universal sistema C.A.F.L. con:-Reflectómetro convencional mod. RC-200-Reflectómetro de alta energía mod. RCM-8000

∗ Conjunto para el seguimiento de trazas mod. CST-10

∗ Acoplador lineal mod. A/L-70

∗ Contenedor con cables para conexión y alimentación mod. CAT-1Φ-110


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3.2.4) laboratorio para baja tensión modelo LMC BT.La localización de fallas en redes de baja tensión es la que comparativamente presentalas mayores dificultades. Esto se debe a que no siempre los usuarios pueden serdesconectados de la red, lo que limita las tensiones máximas que pueden ser utilizadas.Por otra parte si se conoce la ubicación de los mismos, la desconexión insume untiempo importante que atenta contra la rapidez de la medición, hecho éste muyimportante por la cantidad de fallas que deben ser resueltas diariamente por cadaequipo de medición.

Esto hace que en la actualidad no exista un prelocalizador universal como en media oalta tensión y sea necesario contar con una gran variedad de instrumental que seadapten a las características de cada falla.

Para que la localización sea rápida y eficiente es fundamental que el laboratorio cuentecon la posibilidad de selección del instrumento a utilizar y la fase a ensayar desde elpupitre de comando.


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Un laboratorio para localización de fallas en cables de energía de baja tensión cuentacon:

∗ Pupitre de comando señalización y medición mod. LMC-BT

∗ Generador de onda de choque de l000 Joule a 2 kV mod GOC-l000/2

∗ Generador de frecuencia musical de 200 VA mod. GFM-200

∗ Reenergizador de estado sólido mod. RES-6000

∗ Reflectómetro universal sistema C.A.F.L.:

- Reflectómetro convencional mod. RC-200- Reflectómetro de alta energía mod. RCM-6000- Reflectómetro para baja tensión con memorias múltiples mod. RCM-4000 BT

∗ Selector de funciones mod. CF-10

∗ Selector de fases mod. C-lO

∗ Receptor universal mod. RICU-9 B

∗ Contenedor con cables para conexión y alimentación mod. CMT-30/- 10

localizacion de fallas en conductores

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