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Pruebas en cables eléctricos de poder

A medida de que crece la demanda de energía, así como la participación de las nuevas fuentes de energía renovable, ha aumentado la necesidad de mejorar los estándares de medición, pruebas y diagnóstico en redes eléctricas, para así garantizar un suministro de energía confiable en el tiempo.

En las redes de media tensión, las pruebas de tensión aplicada que se realizan a los cables tras su instalación o llevar a cabo una reparación, son cada vez más importantes para determinar que no se hayan producido defectos en estos procesos y para que puedan ser puestos en servicio con seguridad.

En la actualidad, tanto el IEEE como la IEC recomiendan las tecnologías de ensayo y diagnóstico de cables utilizando fuentes de tensión aplicada en AC. Por citar un caso: para reemplazar las conocidas Hipots en DC, se aconseja el uso de la tecnología VLF (“Very Low Frequency” o a Muy Baja Frecuencia). Esta permite encontrar errores en el cable que no pueden ser visualizados con las pruebas en DC, además de no causar cargas residuales en el aislamiento de cables secos (por ejemplo, XLPE), lo que provocaría fallas prematuras en el aislamiento del cable (IEEE 400.2-2013).

Esta prueba considera ciertos parámetros a tener en cuenta:

Frecuencia de prueba de 0,1 Hz con forma de onda senoidal o coseno rectangular.

Tiempos recomendados de 15, 30 y 60 minutos.

Voltajes de prueba de 2 a 3 Uo.

Esta metodología indica si el cable “Pasa” o “No pasa” la tensión aplicada, y si puede ponerse en servicio. No obstante, las normas indican que otras pruebas pueden llevarse a cabo en el transcurso de la prueba de tensión aplicada, mencionando la medición de tangente delta y descargas parciales.

Figura 2. Pruebas MW a un cable de media tensión (EPR).

La prueba con una fuente de tipo de onda de forma senoidal-true sinus también ayuda a tener otro tipo de herramientas que permiten la obtención de indicadores de diagnóstico en paralelo a la prueba de pasa/no pasa. Una de ellas es la de Medición de Tangente Delta en el cable, y que el estándar de la IEEE 400.2 la señala como tecnología MW (Monitored Withstand Test o Ensayo de Tensión Monitoreado). Esta apunta a no solo saber si hay o no presencia de humedad o arborescencias acuosas en el cable, sino también a realizar comparaciones entre cables trabajando en similares condiciones e identificar tendencias que nos pueden ayudar a dar una evaluación de la condición del aislamiento desde sus inicios.

La prueba consiste en evaluar en una primera etapa (o RAMP UP) a diferentes niveles de tensión (0,5 Uo, 1Uo; 1,5 Uo) los indicadores de diagnóstico, y luego evaluar los mismos a un voltaje 2 Uo. Esto nos permite obtener mayor información del estado del cable no solo con los valores de tangente delta, sino mediante otros parámetros como la desviación estándar SDTD, variación ?TD, variación de la TD en el tiempo t?TD (ver Figuras 1 y 2).


Medición de descargas parciales

Los equipos VLF también pueden ser utilizados como unidades de alta tensión para la medición de descargas parciales (DP)- off line según IEC 60270; esto también permite, a través de la reflectometría, la captura de las señales de los pulsos de la DP que viajan en ambas direcciones del cable que permiten obtener una ubicación de la actividad de la descarga parcial en el aislamiento del cable, empalmes o terminaciones (ver Figuras 3 y 4).

La detección de la actividad de descargas parciales ayuda a identificar y localizar diferentes problemas en el cable como DP internas (ejemplo, burbujas de aire, arborescencias eléctricas) o externas (tracking), por problemas en el montaje de los accesorios, degradación del aislamiento o en el proceso de fabricación de los cables (ver Figuras 5 y 6).

La prueba de DP también permite obtener los Patrones por Fase resuelta (PRPD), los que nos ayudan a identificar y evaluar el tipo de descargas en función al campo eléctrico.

El monitoreo de la condición integral del cable nos permite aumentar la confiabilidad de nuestro sistema a través de los indicadores mencionados, pero se tiene que considerar que estas pruebas deben ser implementadas en los procesos de recepción de cables o rutina con la consideración que debemos optimizar los tiempos de ejecución. Por ello, se busca realizar pruebas que permitan brindar la mayor información posible y en una sola secuencia, conocidas como ¨Full MWT” o Smart Testing (que combina las pruebas VLF +Tan Delta+ Descargas parciales).


Conclusión

Las normativas internacionales establecen los criterios de diagnóstico y medición para los cables de MT, cubriendo la mayoría de las necesidades clave de verificación y mantenimiento para los operadores de redes. La aplicación de un adecuado plan de mantenimiento junto con la combinación de tecnologías de diagnóstico, como VLF, Tan Delta y descargas parciales, permitirán la realización del mismo basado en la condición o estado real que se encuentre, la sustitución de los tramos de cable solo cuando es necesario, y la disminución de interrupciones del suministro eléctrico, los que traerán finalmente un beneficio económico en la rentabilidad de las redes de cables, garantizando un suministro confiable de energía en el tiempo.


Por Juan José Navarro, Gerente Comercial de Edaltec. / www.edaltec.cl
Abril 2019
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