Guía IEEE: Pruebas de Cables VLF

Machine Translated by Google Guía IEEE para pruebas de campo de Sistemas de cables de alimentación blindados Uso de muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) IEEE Sociedad de Energía y Energía Patrocinado por el Comité de Conductores Aislados IEEE 3 Avenida del parque Nueva York, Nueva York 100165997 EE.UU 31 de mayo de 2013 Norma IEEE 400.2™2013 Machine Translated by Google Machine Translated by Google Norma IEEE 400.2™2013 Guía IEEE para pruebas de campo de Sistemas de cables de alimentación blindados Uso de muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) Patrocinador Comité de Conductores Aislados del IEEE Sociedad de Energía y Energía Aprobado el 6 de marzo de 2013 Junta de estándares IEEESA Machine Translated by Google Resumen: En esta guía se describen la resistencia a muy baja frecuencia (VLF) y otras pruebas y mediciones de diagnóstico que se realizan utilizando energización VLF en el campo en sistemas de cables de alimentación blindados. Siempre que sea posible, los sistemas de cables se tratan de manera similar a los cables individuales. Se incluyen tablas como ayuda para identificar la efectividad de la prueba de voltaje CA VLF para diversos problemas de aislamiento del sistema de cables. Palabras clave: localización de fallas en cables, pruebas de sistemas de cables, pruebas de cables, evaluación de condiciones, espectroscopia dieléctrica, puesta a tierra, pruebas de hipot, IEEE 400.2™, pruebas de descargas parciales, pruebas de prueba, seguridad, pruebas de tangente delta, pruebas de muy baja frecuencia, pruebas de voltaje CA VLF • El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, Inc. 3 Park Avenue, Nueva York, NY 100165997, EE. UU. Copyright © 2013 por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, Inc. Reservados todos los derechos. Publicado el 31 de mayo de 2013. Impreso en los Estados Unidos de América. IEEE, el Código Nacional de Seguridad Eléctrica y NESC son marcas comerciales registradas en la Oficina de Patentes y Marcas de EE. UU., propiedad del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, Incorporated. PDF: ISBN 9780738184227 Imprimir: ISBN 9780738184234 STD98236 STDPD98236 IEEE prohíbe la discriminación, el acoso y la intimidación. Para obtener más información, visite http://www.ieee.org/web/aboutus/whatis/policies/p926.html. Ninguna parte de esta publicación puede reproducirse de ninguna forma, en un sistema de recuperación electrónico o de otro modo, sin el permiso previo por escrito del editor. Machine Translated by Google Aviso y exención de responsabilidad con respecto al uso de documentos IEEE: Los documentos de estándares IEEE se desarrollan dentro de las Sociedades IEEE y los Comités Coordinadores de Estándares de la Asociación de Estándares IEEE (IEEESA). Junta de Normas. IEEE desarrolla sus estándares a través de un proceso de desarrollo por consenso, aprobado por el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares, que reúne a voluntarios que representan diversos puntos de vista e intereses para lograr el producto final. Los voluntarios no son necesariamente miembros del Instituto y sirven sin compensación. Si bien IEEE administra el proceso y establece reglas para promover la equidad en el proceso de desarrollo de consenso, IEEE no evalúa, prueba ni verifica de forma independiente la exactitud de la información ni la solidez de los juicios contenidos en sus estándares. El uso de un estándar IEEE es totalmente voluntario. IEEE se exime de responsabilidad por cualquier lesión personal, propiedad u otro daño, de cualquier naturaleza, ya sea especial, indirecto, consecuente o compensatorio, que resulte directa o indirectamente de la publicación, el uso o la confianza en cualquier documento estándar IEEE. 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Cuando un documento tiene más de diez años y no ha sido sometido a un proceso de revisión, es razonable concluir que su contenido, aunque todavía tiene cierto valor, no refleja totalmente el estado actual de la técnica. Se advierte a los usuarios que verifiquen que tengan la última edición de cualquier estándar IEEE. Al publicar y poner a disposición sus estándares, IEEE no sugiere ni presta servicios profesionales ni de otro tipo para, o sobre en nombre de cualquier persona o entidad. El IEEE tampoco se compromete a cumplir con ningún deber que cualquier otra persona o entidad deba a otra. Cualquier persona que utilice cualquier documento de estándares IEEE debe confiar en su propio criterio independiente al ejercer un cuidado razonable en cualquier circunstancia dada o, según corresponda, buscar el asesoramiento de un profesional competente para determinar la idoneidad de un estándar IEEE determinado. 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Cualquier persona que desee participar en la evaluación de comentarios o revisiones de un estándar IEEE puede unirse al grupo de trabajo de IEEE correspondiente en http://standards.ieee.org/develop/wg/. Los comentarios sobre las normas deben enviarse a la siguiente dirección: Secretario, Junta de Normas IEEESA 445 Hoes Lane Piscataway, Nueva Jersey 08854 EE.UU Fotocopias: The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. otorga autorización para fotocopiar partes de cualquier estándar individual para uso interno o personal, siempre que se pague la tarifa correspondiente al Copyright Clearance Center. Para organizar el pago de la tarifa de licencia, comuníquese con Copyright Clearance Center, Customer Service, 222 Rosewood Drive, Danvers, MA 01923 USA; +1 978 750 8400. También se puede obtener permiso para fotocopiar partes de cualquier estándar individual para uso educativo en el aula a través del Copyright Clearance Center. 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Si el titular de una patente o el solicitante de una patente ha presentado una declaración de garantía mediante una carta de garantía aceptada, la declaración aparece en el sitio web de IEEESA en http://standards.ieee.org/about/sasb/patcom/patents. HTML. Las cartas de garantía pueden indicar si el Solicitante está dispuesto o no a otorgar licencias bajo derechos de patente sin compensación o bajo tarifas razonables, con términos y condiciones razonables que estén demostrablemente libres de cualquier discriminación injusta a los solicitantes que deseen obtener dichas licencias. IV Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google Es posible que existan reivindicaciones de patentes esenciales para las cuales no se haya recibido una carta de garantía. El IEEE no es responsable de identificar Reivindicaciones de Patentes Esenciales para las cuales se puede requerir una licencia, de realizar investigaciones sobre la validez legal o el alcance de las Reivindicaciones de Patentes, o de determinar si los términos o condiciones de licencia proporcionados en relación con la presentación de una Carta de Garantía, si los hubiera, o en cualquier acuerdo de licencia, sean razonables o no discriminatorios. Se advierte expresamente a los usuarios de esta norma que la determinación de la validez de cualquier derecho de patente y el riesgo de infracción de dichos derechos es enteramente su responsabilidad. Se puede obtener más información de la Asociación de Estándares IEEE. v Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google Participantes En el momento en que se completó esta guía IEEE, el Grupo de Trabajo PE/IC/F03D tenía los siguientes miembros: John Densley, presidente Tim Hayden, vicepresidente Kal Abdolall Ed Gulski Josué Perkel Martín Baur Frank Petzold Kent Brown Nigel Hampton Juan Hans Jacques Côte Frank De Vries Leeman Hong Fred Koch Brienna ReedHarmel Richard Vencus Martín Von Herrmann JeanFrançois Drapeau ben lanz Marcos Walton Marcos Fenger Henning Oetjien Yingli Wen Craig Goodwin Steve Graham Ralph Patterson Walter Zenger Dawn Zhao Los siguientes miembros del comité de votación individual votaron sobre esta guía. Los electores pueden haber votado a favor, desaprobación o abstención. John Ainscough Wolfgang Haverkamp Tim Saleman Alibhay Senthil Kumar Hayden Jeffrey Jerry Murphy Arthur Neubauer Helzer Lauri Hiivala Werner Michael S. Newman Joe Asok Kumar Thomas Barnes Hoelzl David Lorraine Padden Earle Bascom, III Martín Baur Horvath Edward Jankowich Michael Serge Pelissou Johannes Rickmann Michael Bayer Kenneth Arco Jensen Farris Jibril Michael Roberts A. Jones Gael Jeffrey Britton Kent Brown Kennedy Bartien Sayogo Gil Shultz Yuri Khersonsky Jerry Smith William Byrd Joseph L. Koepfinger Michael Smalley Thomas Campbell Richard Kolich Robert Konnik Gregory Stano Weijen Chen Nims Frank Di Guglielmo Gary Donner Randall Dotson Gary Engman Daniel Evans Jim Kulchisky Chung Yiu Lam John Vergis Martin Von Herrmann Mark Benjamín Lanz William Larzelere Walton Yingli Michael Lauxman Wen Kenneth White Ron Widup Michael Faulkenberry David Gilmer Greg Luri Arturo Maldonado Craig Goodwin Steve Graham John Mcalhaney, Jr. William McBride Randall Groves William McDermid Richard Arpa Gary Stoedter David Tepen Peter Tirinzoni John Densley Jonathan Woodworth Jian Yu Dawn Zhao Tiebin Zhao John Merando Andres Morris vi Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google Agradecimientos El Grupo de Trabajo F03W agradece a NEETRAC, que puso a disposición los datos delta tangente recopilados como parte de su Iniciativa de Enfoque de Diagnóstico de Cable (CDFI) y también por permitir el uso del análisis de datos para establecer los criterios de evaluación. El Grupo de Trabajo también quisiera agradecer al EPRI por permitir el uso de sus datos para ampliar la base de datos, permitiendo así una mayor precisión en los datos. Cuando la Junta de Estándares IEEESA aprobó esta guía el 6 de marzo de 2013, contaba con los siguientes miembros: John Kulick, Presidente David J. Law, vicepresidente Richard H. Hulett, ex presidente Konstantinos Karachalios, Secretario Masayuki Ariyoshi Pedro Balma Farooq Bari Ted Burse Wael William Diab Esteban Duques JeanPhilippe Faure Mark Halpin Gary Hoffman Paul Houzé Ron Petersen Jim Hughes Michael Janezic Adrián Esteban Peter Sutherland Yatin Trivedi Phil Winston Yu Yuan Gary Robinson Jon Walter Rosdahl Joseph L. Koepfinger* Oleg Logvinov Alejandro Gelman *Miembro Emérito También se incluyen los siguientes enlaces sin derecho a voto de la Junta de Normas IEEESA: Richard DeBlasio, representante del DOE Michael Janezic, representante del NIST Catalina Berger Gerente senior de programas de estándares IEEE, desarrollo de documentos Malia Zamán Gerente del Programa de Estándares IEEE, Desarrollo de Programas Técnicos viii Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google Introducción Esta introducción no forma parte de IEEE Std 400.22013, Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan una frecuencia muy baja (VLF) (menos de 1 Hz). Una inversión importante con respecto a los sistemas de energía eléctrica son los cables subterráneos. Es necesario un alto grado de fiabilidad y una esperanza de vida razonable de los sistemas de cables. Para obtener el rendimiento óptimo, se han desarrollado normas y directrices que abordan los requisitos de prueba específicos para aislamientos de cables dieléctricos laminados y extruidos nuevos y envejecidos en servicio. Esta guía es parte de una serie de guías que analizan técnicas de diagnóstico conocidas para realizar pruebas eléctricas en el campo en sistemas de cables de alimentación blindados. Una guía general (IEEE Std 400™) proporciona una descripción general de todas las clases de técnicas. Se pretende que las guías específicas de la técnica proporcionen la información definitiva sobre tensiones, tiempos y criterios. Idealmente, las pruebas de resistencia en campo de los sistemas de cables se realizarían utilizando la misma frecuencia eléctrica que normalmente se aplicaría al cable en condiciones operativas, pero con un voltaje de prueba más alto. Sin embargo, debido a la capacitancia inherente de largos tramos de cable blindado concéntrico de media/alta tensión, la corriente de carga excesiva está más allá de los límites de las fuentes de energía y equipos de prueba normalmente disponibles que se encuentran en el campo, excepto los costosos sistemas de prueba resonantes de CA. Las pruebas de CC de alto voltaje eliminarían el problema de la corriente de carga asociado con las pruebas de CA, pero no someterían el sistema de cable a la distribución de tensiones de voltaje a la que está expuesto en condiciones normales de funcionamiento. Además, existen importantes problemas negativos que afectan la integridad del cable de polietileno reticulado (XLPE) envejecido después de exponerlo a pruebas de CC de alto voltaje y luego volver a ponerlo en servicio. También existe la influencia desconocida del elevado voltaje de CC en otros cables extruidos, como el EPR relleno de minerales. Además, la CC no es eficaz para detectar muchas formas de defectos graves que pueden estar presentes en un sistema de cable y que, de otro modo, serían detectados por VLF o en la frecuencia de funcionamiento. Cuando se requiere realizar pruebas de campo en largos tramos de cable de media/alta tensión con una fuente de corriente alterna, una alternativa a la aplicación de frecuencia eléctrica es la frecuencia muy baja (VLF, 0,01 a 1 Hz). La corriente de carga a una frecuencia muy baja de 0,1 Hz es sólo 1/500 o 1/600 de la de 50 Hz o 60 Hz respectivamente, por lo que fuentes de energía VLF significativamente más pequeñas y portátiles tienen la capacidad de probar sistemas de cables de longitudes relativamente largas. . Esta guía proporciona una definición de VLF, una descripción de las formas de onda y sus magnitudes y frecuencias que se pueden aplicar como fuente para pruebas de campo de sobretensión, los problemas con las diferentes formas de onda, la duración de las pruebas y qué información de diagnóstico se puede aprender. cuando se aplican estos voltajes VLF. viii Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google Contenido 1. Información general ............................................... ................................................. ................................................. .1 1.1 Alcance ................................................. ................................................. ................................................ 2 1.2 Propósito ................................................ ................................................. ................................................ 2 2 Referencias normativas .............................................. ................................................. ................................ 2 3. Definiciones, siglas y abreviaturas ........................................ ................................................. ...... 3 3.1 Definiciones ................................................ ................................................. ........................................ 3 3.2 Siglas y abreviaturas ................................................ ................................................. ............... 5 4. Seguridad ................................................. ................................................. ................................................. ....... 5 4.1 Prácticas de seguridad ................................................ ................................................. ................................... 5 4.2 Puesta a tierra ................................................ ................................................. .......................................... 6 5. Pruebas de CA de muy baja frecuencia (VLF) ......................... ................................................. ................. 7 5.1 Pruebas generales de tensión soportada VLF CA ......................... ................................................ 10 5.2 Prueba de tensión soportada VLF CA con forma de onda de pulso cosenorectangular/bipolar ......................... 12 5.3 Pruebas de tensión soportada VLF CA con forma de onda sinusoidal ......................... ................... 14 5.4 Tangente delta/tangente delta diferencial/estabilidad tangente delta/corriente de fuga/pérdida armónica Pruebas de corriente con forma de onda sinusoidal VLF ................................. ......................................... 15 5.5 Prueba de descarga parcial (DP) con forma de onda sinusoidal VLF................... ........................ 24 5.6 Espectroscopía dieléctrica con forma de onda sinusoidal VLF ......................................... ........................ 25 6. Conclusiones ............................................... ................................................. ........................................ 27 Anexo A Bibliografía (informativa) ................................................. ................................................. ............ 29 Anexo B (normativo) Formas de onda de las tensiones de prueba de tensión CA VLF .................................. ................. 32 Anexo C (informativo) Defectos típicos en sistemas de cables extruidos y rellenos de fluido ................................. .. 33 Anexo D (informativo) Efecto del aumento inicial de tensión (ramp up).................... ........................ 34 Anexo E (informativo) Cifras de mérito y rango de datos disponibles de tangente delta y tangente delta diferencial (tip up) ................. ................................................. ........................ 36 Anexo F (informativo) Comentarios sobre interpretación de datos y desempeño ................................. .......... 38 Anexo G (informativo) Resultados tan delta de nuevos sistemas de cable ......................... ................................ 40 Anexo H (informativo) Desarrollo de criterios específicos de utilidad/aplicación ......................... .......... 43 Anexo I (informativo) Criterios de la tangente delta utilizados fuera de América del Norte ......................... ............ 48 ix Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google Guía IEEE para pruebas de campo de Sistemas de cables de alimentación blindados Uso de muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) AVISO IMPORTANTE: Los documentos de los estándares IEEE no están destinados a garantizar la seguridad, la salud o la protección del medio ambiente, ni garantizar la interferencia con o desde otros dispositivos o redes. Los implementadores de los documentos de los estándares IEEE son responsables de determinar y cumplir con todas las prácticas apropiadas de seguridad, protección, medio ambiente, salud y protección contra interferencias y todas las leyes y regulaciones aplicables. Este documento IEEE está disponible para su uso sujeto a avisos importantes y exenciones de responsabilidad legales. Estos avisos y exenciones de responsabilidad aparecen en todas las publicaciones que contienen este documento y se pueden encontrar bajo el título "Aviso importante" o "Avisos y exenciones de responsabilidad importantes sobre los documentos IEEE". También se pueden obtener solicitándolos al IEEE o consultarlos en http://standards.ieee.org/IPR/disclaimers.html. 1. Información general Esta guía proporciona una descripción de los métodos y prácticas que se utilizarán en la aplicación de excitación de alto voltaje ca de muy baja frecuencia (VLF) para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados (Bach [B1]1 y [B2]; Baur, Mohaupt y Schlick [B6]; Gnerlich [B11]). La prueba de voltaje CA VLF es un método alternativo de prueba continua de voltaje CA y se utiliza para una amplia gama de tipos de cables y accesorios (Kobayashi, et al. [B26], Steennis, Boone y Montfoort [B32]), así como para pruebas de maquinaria rotativa, consulte IEEE Std 433™. Proporciona un método de evaluación y ayuda a satisfacer la necesidad de información más completa sobre el estado del sistema de cables, al mismo tiempo que minimiza o elimina algunos posibles efectos adversos de carga del método de prueba de voltaje directo de alto potencial (comúnmente conocido como prueba de alto potencial de CC). ) (Srinivas y Bernstein [B31]; Eager, et al. [B8]; Hampton, et al. [B19]; Groenefeld, von Olshausen y Selle [B14]; Steennis, Boone y Montfoort [B32]; Gockenbach y Hauschild [B12]). Esta guía aborda las pruebas de resistencia de tensión CA VLF y pérdida dieléctrica en el rango de frecuencia de 0,01 Hz a 1 Hz. La guía no se centra en los efectos de los parámetros de los materiales de aislamiento: la naturaleza de las diferencias entre los materiales de aislamiento, el tema de los subproductos del agente reticulante de peróxido o la influencia de la aplicación de tensión VLF en el sistema de cables. Por lo tanto, se recomienda precaución en la interpretación de los resultados. 1 Los números entre paréntesis corresponden a los de la bibliografía del Anexo A. 1 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) La información contenida en esta guía tiene como objetivo proporcionar la metodología, los voltajes y los factores que se deben considerar al utilizar pruebas de voltaje CA VLF, ya sea como prueba de resistencia o como prueba de diagnóstico. Para obtener información general sobre otros métodos de prueba de campo, consulte el estándar general, IEEE Std 400™.2 1.1 Alcance Esta guía describe la resistencia VLF y otras pruebas de diagnóstico y las mediciones que se realizan en el campo en cables blindados de media y alta tensión envejecidos en servicio con clasificación de 5 kV a 69 kV con aislamiento extruido y laminado. Los métodos de prueba VLF utilizan señales de CA a frecuencias inferiores a 1 Hz. La frecuencia de prueba VLF más comúnmente utilizada y disponible comercialmente es 0,1 Hz. Siempre que sea posible, los sistemas de cables se tratan de manera similar a los cables individuales. Se incluyen tablas de los niveles de voltaje de prueba recomendados para pruebas de instalación, aceptación y mantenimiento. 1.2 Propósito Esta guía está destinada a proporcionar al personal de pruebas y resolución de problemas información para probar sistemas de cables blindados de media y alta tensión con clasificación de 5 kV a 69 kV utilizando técnicas VLF CA. 2 Referencias normativas Los siguientes documentos de referencia son indispensables para la aplicación de este documento (es decir, deben entenderse y utilizarse, por lo que cada documento de referencia se cita en el texto y se explica su relación con este documento). Para las referencias con fecha, sólo se aplica la edición citada. Para referencias sin fecha, se aplica la última edición del documento al que se hace referencia (incluidas las modificaciones o correcciones). Comité de Normas Acreditado IEEE C2, Código Nacional de Seguridad Eléctrica® (NESC®).3 ANSI/NETA ATS: Estándar para especificaciones de pruebas de aceptación para equipos y sistemas de energía eléctrica (Sección 7.3.3: Cables, media y alta tensión).4 ANSI/NETA MTS: Norma para especificaciones de pruebas de mantenimiento para equipos y sistemas de energía eléctrica (Sección 7.3.3: Cables, media y alta tensión). IEC 600603, Técnicas de prueba de alto voltaje: Definiciones y requisitos para pruebas en sitio.5 IEC 602703, Técnicas de prueba de alta tensión: mediciones de descargas parciales. CEI 608853. Métodos de prueba eléctrica para cables eléctricos. Parte 3: Métodos de prueba para mediciones de descargas parciales en longitudes de cables de alimentación extruidos. 2 La información sobre las referencias se puede encontrar en la Cláusula 2.3 El Código Nacional de Seguridad Eléctrica y NESC son marcas comerciales registradas propiedad del Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. 4 Las publicaciones ANSI están disponibles en el Departamento de Ventas, American National Standards Institute, 25 West 43rd Street, 4th Floor, New York, NY 10036, USA (http://www.ansi.org/). 5 Las publicaciones IEC están disponibles en el Departamento de Ventas de la Comisión Electrotécnica Internacional, Case Postale 131, 3, rue de Varembé, CH1211, Genève 20, Suiza/Suisse (http://www.iec.ch/). Las publicaciones IEC y ANSI también están disponibles en los Estados Unidos en el Departamento de Ventas, American National Standards Institute, 11 West 42nd Street, 13th Floor, New York, NY 10036, USA. 2 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) IEC 61230, Trabajo bajo tensión: equipos portátiles para puesta a tierra o puesta a tierra y cortocircuito. IEEE Std 400, Guía IEEE para pruebas de campo y evaluación del aislamiento de sistemas de cables de alimentación blindados.6, 7 IEEE Std 433™, prácticas recomendadas por IEEE para pruebas de aislamiento de maquinaria rotativa de CA grande con alto voltaje a muy baja frecuencia. IEEE Std 510™, prácticas recomendadas por IEEE para seguridad en pruebas de alto voltaje y alta potencia. IEEE Std 400.3™, Guía IEEE para pruebas de descargas parciales de sistemas de cables de alimentación blindados en un entorno de campo. IEEE Std 1617™, Guía IEEE para la detección, mitigación y control de la corrosión neutra concéntrica en cables subterráneos de media tensión. NFPA 70E, Norma para la seguridad eléctrica en el lugar de trabajo.8 3. Definiciones, siglas y abreviaturas 3.1 Definiciones A los efectos de este documento, se aplican los siguientes términos y definiciones. Se debe consultar el IEEE Standards Dictionary Online para conocer los términos no definidos en esta cláusula.9 Prueba de aceptación: Una prueba de campo realizada después de la instalación del sistema de cable, incluidas las terminaciones y uniones, pero antes de que el sistema de cable se ponga en servicio normal. La prueba tiene como objetivo detectar daños en la instalación y mostrar cualquier defecto o error grave en la instalación de otros componentes del sistema. Polietileno reticulado (XLPE): Polímero termoestable con o sin relleno que se utiliza como aislamiento eléctrico en cables. Si está lleno, se le conoce como XLPE lleno. Prueba de diagnóstico: Prueba de campo realizada durante la vida útil de un sistema de cable. Su objetivo es determinar y, para algunas pruebas, localizar regiones degradadas que pueden causar fallas en los cables y accesorios. Árboles eléctricos: Crecimientos parecidos a árboles, que consisten en microcanales no sólidos o carbonizados, que pueden ocurrir cuando aumentan las tensiones, como protuberancias, contaminantes, huecos o árboles acuáticos sometidos a tensiones eléctricas. El aislamiento se daña irreversiblemente en el lugar de un árbol eléctrico. Caucho de etileno propileno (EPR): un tipo de polímero relleno termoestable que se utiliza como aislamiento eléctrico en cables y accesorios. NOTA: Existen varias formulaciones diferentes de EPR con relleno mineral y tienen diferentes características. A los efectos del presente documento, el término también abarca el caucho de monómero de etileno propileno dieno (EPDM).10 6 Los estándares o productos IEEE a los que se refiere la Cláusula 2 son marcas comerciales propiedad del Institute of Electrical and Electronics Engineers, Cª 7 Las publicaciones IEEE están disponibles en el Institute of Electrical and Electronics Engineers, 445 Hoes Lane, Piscataway, NJ, 08854, EE. UU. (http:// standards.ieee.org/). 8 Las publicaciones de NFPA están disponibles en Publications Sales, National Fire Protection Association, 1 Batterymarch Park, PO Box 9101, Quincy, MA 022699101, EE. UU. (http://www.nfpa.org/). 9 La suscripción en línea al Diccionario de estándares IEEE está disponible en: http://www.ieee.org/portal/innovate/products/standard/standards_dictionary.html. 10 Las notas en el texto, las tablas y las figuras se proporcionan únicamente a título informativo y no contienen los requisitos necesarios para implementar la norma. 3 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) Dieléctricos extruidos: Aislamientos como PE, XLPE, TRXLPE, EPR, etc. aplicados mediante un proceso de extrusión. Prueba de instalación: Una prueba de campo realizada después de la instalación del cable pero antes de unir (empalmar), terminar o energizar. La prueba está destinada a detectar daños en el transporte, el almacenamiento o la instalación. Cabe señalar que es posible que sea necesario agregar terminaciones temporales al cable para completar con éxito esta prueba, particularmente para cables con clasificación superior a 35 kV. Dieléctricos laminados: Aislamiento formado en capas típicamente a partir de cintas de papel de celulosa o polipropileno o una combinación de ambos. Algunos ejemplos son los diseños de cables recubiertos de plomo con aislamiento de papel (PILC) y sin drenaje (MIND) impregnados en masa. Prueba de mantenimiento: Prueba de campo realizada durante la vida operativa de un sistema de cable. Su objetivo es detectar deterioros y comprobar la capacidad de servicio del sistema. Impregnado en masa sin drenaje (MIND): Diseño de cable que utiliza aislamiento de papel impregnado. El El compuesto de impregnación tiene una viscosidad suficientemente alta a la temperatura máxima de funcionamiento para impedir la migración o el drenaje del compuesto. Resistencia monitoreada: Prueba en la que se aplica un voltaje de una magnitud predeterminada durante un tiempo predeterminado. Durante la prueba se monitorean otras propiedades del objeto de prueba y éstas se utilizan, junto con los resultados de resistencia, para determinar su condición. Cubierta de plomo con aislamiento de papel (PILC): Diseño de cable que utiliza aislamiento de papel impregnado. Las cintas de papel se aplican sin impregnar, a continuación se seca todo el aislamiento y se impregna en su conjunto con una masa. polietileno (PE): Polímero termoplástico utilizado como aislamiento eléctrico en cables. Cable blindado: Cable en el que un conductor aislado está encerrado en una envoltura conductora. Prueba de resistencia simple: Prueba en la que se aplica un voltaje de una magnitud predeterminada durante un tiempo predeterminado. Si el objeto de prueba sobrevive, se considera que la prueba ha pasado la prueba. Syn: ensayo de resistencia no monitorizado. Polietileno reticulado retardante de árboles (TRXLPE): polímero termoestable que se utiliza como aislamiento eléctrico en cables. Está basado en XLPE y contiene un aditivo, una modificación polimérica o un relleno que retarda el desarrollo y crecimiento de los árboles de agua en el aislamiento. U0: Tensión normal de funcionamiento fasetierra. Árboles de agua: Patrón de electrooxidación similar a un árbol que puede ocurrir cuando aumentan las tensiones, como contaminantes iónicos, protuberancias o huecos en materiales poliméricos sujetos a tensión eléctrica y humedad. Dentro del árbol acuático el aislamiento se degrada debido a modificaciones químicas en presencia de humedad. No hay evidencia de descarga parcial (ver NOTA) dentro de las ramas de los árboles acuáticos. Posteriormente puede ocurrir una falla completa del aislamiento si un árbol de agua induce un árbol eléctrico y al árbol eléctrico le crece un canal de longitud suficiente para fallar el aislamiento o conduce a una fuga térmica. El crecimiento del árbol de agua en condiciones de servicio es un proceso muy lento, que suele tardar muchos años en penetrar completamente el aislamiento desde el interior o el exterior. NOTA: No se han documentado casos de descargas parciales detectables en el campo provenientes de árboles acuáticos. Los árboles de agua pueden provocar la formación de árboles eléctricos como resultado del impulso de un rayo, sobretensiones de conmutación o niveles y duraciones de voltaje de prueba excesivos. Cuando esto ocurre, se puede detectar una descarga parcial. 4 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) 3.2 Acrónimos y abreviaturas EPR caucho de etileno propileno NOTA—En la industria del cable también se incluye: EPDM (EtilenoPropilenoDieno) donde la “M” hace referencia a la clasificación en monómeros ASTM D1418. MENTE impregnado en masa, no drenante, un diseño de cable polietileno EDUCACIÓN FÍSICA PILC Plomo aislado de papel cubierto, un diseño de cable. TRXLPE polietileno reticulado retardante de árboles VLF Frecuencia muy baja (para los fines de esta guía, 0,01 Hz a 1,0 Hz) VLFDS espectroscopia dieléctrica de muy baja frecuencia VLFLC corriente de fuga de muy baja frecuencia VLFLCH Armónicos de corriente de pérdida de muy baja frecuencia. VLFMW resistencia monitoreada por frecuencia muy baja VLFPD descarga parcial de muy baja frecuencia VLFPDIV voltaje de inicio de descarga parcial de muy baja frecuencia VLFPDEV voltaje de extinción de descarga parcial de muy baja frecuencia VLFTD tangente delta de muy baja frecuencia (factor de disipación) VLFDTD tangente delta con diferencial de frecuencia muy baja (delta tangente delta o punta hacia arriba) Estabilidad temporal delta tangente de muy baja frecuencia VLFTDTS XLPE polietileno reticulado 4. Seguridad 4.1 Prácticas de seguridad La seguridad del personal es de suma importancia durante todos los procedimientos de prueba. Todas las pruebas de cables y equipos se realizarán en sistemas desenergizados y aislados, excepto cuando se recomiende específicamente y se autorice adecuadamente lo contrario. Se deben seguir prácticas de seguridad adecuadas. Las prácticas de seguridad incluirán, entre otras, los siguientes requisitos: Procedimientos operativos de seguridad aplicables a nivel nacional, estatal, local y de la empresa, por ejemplo, Código Nacional de Seguridad Eléctrica® (NESC®). 5 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) IEEE Std 510, Prácticas recomendadas por IEEE para seguridad en pruebas de alto voltaje y alta potencia. NFPA 70E: Norma para la seguridad eléctrica en el lugar de trabajo. ANSI/NETA ATS2009: Norma para Especificaciones de Pruebas de Aceptación para Equipos y Sistemas de Energía Eléctrica (Sección 7.3.3: Cables de Media y Alta Tensión). ANSI/NETA MTS2011: Norma para Especificaciones de Pruebas de Mantenimiento para Equipos y Sistemas de Energía Eléctrica (Sección 7.3.3: Cables de Media y Alta Tensión). Protección física de los servicios públicos y la propiedad del cliente. Antes de la prueba, la determinación de las distancias de seguridad debe considerar tanto el voltaje de prueba como el voltaje del equipo energizado cercano: a) En uno o más extremos de cable alejados del sitio de prueba con personal: 1) los extremos de cable bajo prueba deben limpiarse y acordonarse; 2) los cables que estén desenergizados deben conectarse a tierra cuando no se estén probando; y 3) los extremos del cable remoto deben marcarse para indicar que se está realizando una prueba de alto voltaje. b) Cuando se utiliza un dispositivo tipo interruptor o desconexión para aislar el circuito del cable del resto del sistema, se debe verificar la capacidad del dispositivo para sostener el voltaje de prueba VLF CA y mantener el aislamiento mientras el otro extremo está bajo voltaje de funcionamiento normal. con el fabricante. c) Cuando el aislamiento es un espacio de aire, como cuando se retira una conexión de terminación de cable, la distancia libre debe ser suficiente para mantener el aislamiento con el sistema de cable al voltaje de prueba VLF CA y el equipo circundante al voltaje de línea normal. d) Si es posible, todos los equipos auxiliares, como pararrayos y motores, deben desconectarse de los terminales del cable. Al finalizar las pruebas de alto voltaje, se debe prestar atención a lo siguiente: 1) Cables de descarga y sistemas de cables, incluidos los equipos de prueba. La descarga del cable. Se debe controlar cuidadosamente el tiempo necesario para descargarse por completo. 2) Requisitos de conexión a tierra para cables y equipos de prueba para ayudar a eliminar los efectos posteriores de la recarga de los cables debido a la absorción dieléctrica y las características de capacitancia. 4.2 Puesta a tierra Los sistemas de cables se pueden desenergizar y conectar a tierra cuando, entre otras cosas, el conductor y el blindaje metálico están conectados a tierra del sistema en el sitio de prueba y, si no se ha confirmado la continuidad del blindaje, en el extremo más alejado del cable. Al realizar pruebas, se recomienda una única tierra del sistema en el sitio de prueba , consulte la Figura 1. El blindaje metálico del cable a probar está conectado a la tierra del sistema. Si esta conexión falta o está deteriorada, se debe reemplazar en este momento. Un cable de tierra de seguridad debe conectar todas las cajas de instrumentos de prueba con la tierra del sistema. Todas las partes conductoras expuestas del sistema de prueba deben estar conectadas al punto de tierra común. Si el instrumento de prueba es un dispositivo de alto voltaje, se debe utilizar un cable de tierra de seguridad externo para conectar a tierra el cable que se va a probar. Este cable debe poder adaptarse a la corriente de falla del sistema. Una vez que el cable de prueba del equipo de prueba VLF está conectado al cable que se va a probar, se puede quitar esta tierra de seguridad para que pueda comenzar la prueba. Si se aconseja o recomienda una conexión a tierra local para el equipo de prueba, la tierra de la caja debe permanecer conectada a la tierra del sistema para mantener un potencial de tierra único aceptable. 6 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) Se debe tener cuidado para garantizar que todas las conexiones a tierra no se puedan desconectar accidentalmente. Se recomiendan conexiones a tierra que se puedan apretar de forma segura. Se recomiendan abrazaderas de tierra portátiles y conjuntos de puesta a tierra construidos y probados según IEC 61230. Figura 1: Conexión de prueba recomendada 5. Pruebas de CA de muy baja frecuencia (VLF) Los métodos de prueba VLF ca utilizan señales de ca en el rango de frecuencia de 0,01 Hz a 1 Hz. En las pruebas de resistencia (Gnerlich [B11]), el objeto de prueba debe sobrevivir a un voltaje específico aplicado a través del aislamiento durante un período de tiempo específico sin que se rompa el aislamiento (Hampton, et al. [B19]). La magnitud de la tensión soportada suele ser mayor que la tensión de funcionamiento. Si el aislamiento del accesorio o del cable está suficientemente degradado, puede producirse una avería. Se puede reparar el sistema de cables y volver a probar el aislamiento hasta que pase la prueba de resistencia. Las pruebas de diagnóstico permiten determinar la cantidad relativa de degradación de una sección del sistema de cable y establecen, en comparación con cifras de mérito o datos acumulados, si es probable que una sección del sistema de cable continúe funcionando adecuadamente en servicio. Cabe señalar que los valores de las mediciones de la cantidad de diagnóstico obtenidas durante las pruebas de voltaje CA VLF pueden no correlacionarse con los valores obtenidos en otras frecuencias; por ejemplo, la tangente delta es mayor a 0,1 Hz que a la frecuencia industrial y la descarga parcial (PD) puede difieren en términos de magnitud y voltaje inicial. Existen riesgos asociados con las pruebas y diagnósticos de alto voltaje. Las pruebas de diagnóstico pueden ser no destructivas si se realizan a voltajes iguales o inferiores al voltaje de funcionamiento normal. Sin embargo, existe un equilibrio entre recopilar información adicional sobre el cable bajo prueba y alcanzar niveles de voltaje elevados, con el mayor riesgo asociado de que el cable falle a medida que aumenta el voltaje. Cabe señalar que en los niveles de resistencia prescritos en la Tabla 3, una falla indica que el cable ya se encuentra en una condición muy comprometida. Además, si se produjera una falla durante la prueba, la corriente de falla resultante y los daños colaterales al cable y los activos circundantes podrían ser limitados. Es posible que este no sea el caso si el cable falla en las condiciones de funcionamiento. A continuación se muestran ejemplos de las diversas formas de onda (que se muestran en el Anexo B): Prueba de tensión ca VLF con forma de onda cosenorectangular. Prueba de tensión CA VLF con forma de onda sinusoidal. 7 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) Los métodos de prueba de diagnóstico VLF de sistemas de cable son los siguientes: 1) Medición tangente delta VLF (VLFTD); ver 5.4. 2) Medición tangente delta diferencial VLF (VLFDTD); ver 5.4. 3) Estabilidad temporal delta tangente VLF (VLFTDTS); ver 5.4. 4) espectroscopia dieléctrica VLF (VLFDS); ver 5.6. 5) Armónicos de corriente de pérdida VLF (VLFLCH). 6) Corriente de fuga VLF (VLFLC). 7) Medición de descarga parcial (PD) VLF (VLFPD); ver 5.5. 8) Resistencia monitorizada VLF (VLFMW). Los métodos 5) y 6) tienen un uso limitado en la actualidad. Las técnicas de prueba de campo emplean frecuentemente una combinación de métodos de prueba de diagnóstico. Los métodos de prueba deben seleccionarse basándose en consideraciones tales como la facilidad de operación, los requisitos de capacitación del operador, la relación costo/beneficio, la antigüedad y condición del sistema de cable y la capacidad del propietario del cable para soportar y adaptarse a una posible falla del cable. Los resultados de las pruebas de diagnóstico se pueden utilizar para respaldar las decisiones de gestión de activos, por ejemplo, diferentes actividades de mantenimiento, reemplazo y pasos de evaluación de la condición. PRECAUCIÓN Las posibles consecuencias de una falla en el aislamiento del sistema de cables durante cualquier prueba de alto voltaje deben considerarse antes de realizar dicha prueba. La consideración de varios métodos de prueba de voltaje CA VLF debe basarse en las siguientes pautas tabuladas en la Tabla 1. La densidad y gravedad de los defectos en un sistema de cables influyen en la eficacia de cualquier método de diagnóstico, incluidos los métodos de prueba de tensión CA VLF (Bach [B1] y [B2]; Baur, Mohaupt y Schlick, [B6]; Goodwin, Oetjen, y Peschel [B13], y Hampton y otros [B17] y [B19]). Como regla general, cuanto más graves sean los defectos, menor será la rigidez dieléctrica de CA. Los defectos típicos de los sistemas de cables extruidos y impregnados de fluido se enumeran en el Anexo C. En los sistemas de cables extruidos, los defectos graves son, por ejemplo, grandes árboles de agua, grandes contaminantes, grandes huecos o grandes protuberancias afiladas que pueden iniciar descargas parciales y/o árboles eléctricos en voltajes de prueba. Las corrientes de pérdida y pérdida de armónicos aumentan con la severidad de la acumulación de agua. Los defectos menos graves (aquellos que tienen un tiempo transcurrido hasta la falla más largo) son, por ejemplo, pequeños árboles de agua, pequeños contaminantes o huecos y protuberancias menos afiladas que pueden no iniciar descargas parciales y/o seguimiento o árboles eléctricos en los voltajes de prueba. 8 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) Tabla 1: Consideraciones de criterios: varios métodos de prueba de voltaje CA VLF Resiste los métodos de prueba. Comparación Otros métodos de prueba de diagnóstico Equipo VLF Coseno VLF Fuente de alimentación VLF más uno o más Sinusoidal rectangular/bipolar Fuente de energía de pulso medición: VLFTD/VLFDTD/VLFTDTS/ fuente de alimentación Fuente de alimentación VLF de los siguientes equipos de VLFLCH, VLF DS, VLFLC, VLF más equipo de medición PD PD VLF MW Conecte la fuente Facilidad Conecte la fuente de alimentación HV y aplique de alimentación HV y el equipo auxiliar, si se recomienda, para voltaje de magnitud especificada durante un realizar mediciones diagnósticas. La eficacia de estos métodos depende de la eficacia del filtrado de ruido del equipo de operación tiempo específico Detectar de prueba. Estado general del aislamiento. Defecto localizado en el aislamiento o en condición Defecto la interfaz. localizado general/ en el aislamiento defecto localizado o en la interfaz. Todos los tipos de pruebas de voltaje CA VLF son aplicables a sistemas de cables con y sin cubierta con todo tipo de blindajes. Las pruebas de resistencia VLF, tangente delta y descarga parcial también se pueden aplicar a cables extruidos con blindaje metálico desnudo. La corrosión del blindaje metálico puede limitar la sensibilidad de las pruebas de DP debido a la atenuación de las señales de alta frecuencia. Si la corrosión es tan severa que no hay continuidad, las pruebas no son válidas. Consulte IEEE Std 1617 como guía para determinar el alcance de la corrosión del escudo metálico. La utilidad de varios métodos de prueba de voltaje CA VLF para condiciones seleccionadas de cable y/o aislamiento se tabula en la Tabla 2. Tabla 2: Utilidad de los métodos de prueba de voltaje CA VLF para seleccionados condiciones del cable y/o aislamiento Estado del cable Métodos de prueba de diagnóstico VLFMW Métodos de prueba de VLFTD VLFPD VLFLC VLFLCH VLFDTD VLFTDTS resistencia simples VLFDS Cables con blindaje metálico corrosión. Extensa arboleda acuática. Pocos defectos grandes o pocos árboles eléctricos localizados. Aceptable Aceptable Bien Aceptable Bien Empalmes y Aceptable/Bueno (ver terminaciones defectuosos Nota 4) Aislamiento mixto (extruido y/o laminado) Aceptable Bien Aceptable/ Bueno Aceptable/ Bueno (ver Nota 3) (ver Nota 2) Aceptable/Bueno (ver Nota 3) Bueno Bien (Ver Nota 2) Aceptable/ Bien Pobre Bien Aceptable/ Bueno (ver Nota 3) Aceptable Aceptable Aceptable (ver Nota 3) (ver Nota 2) (ver Nota 3) Deficiente/ (ver Nota 4) Pobre (ver Nota 1) Pobre Bueno (ver Nota 4) Bien (Ver Nota 5) Deficiente/ Bueno (ver Nota 4) NOTA 1: las pruebas de PD pueden ser menos sensibles en cables blindados con cinta envejecidos debido a la corrosión de las superposiciones del blindaje que causa la atenuación de las señales de PD (Guo y Boggs [B15]). La sensibilidad de DP puede disminuir al aumentar la longitud del cable bajo prueba. NOTA 2: Las PD son detectables solo si hay uno o más árboles eléctricos activos o sitios de seguimiento o si hay huecos llenos de gas en el aislamiento del cable o en los accesorios. Además, cabe señalar que las condiciones de inicio de DP en VLF pueden ser diferentes de las de otras frecuencias. 9 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) NOTA 3: se recomiendan pruebas complementarias para distinguir un defecto localizado grave del deterioro general. NOTA 4: dado que esta técnica de prueba mide el promedio de todos los aislamientos bajo prueba, se recomienda realizar pruebas suplementarias para medir secciones individuales del aislamiento. Se pueden utilizar técnicas VLFTD, VLFDTD, VLFTDTS, VLF DS o no VLF para diferenciar los aislamientos de cables mixtos. Si no se pueden medir las secciones individuales, es posible que el método de prueba no sea útil. NOTA 5: Las diferentes características de propagación de las distintas secciones de cable (diferentes tamaños y/o aislamientos) pueden dificultar la localización de los PD. 5.1 Pruebas generales de tensión soportada VLF CA 5.1.1 Parámetros de prueba de tensión soportada VLF ca El propósito de una prueba de resistencia es verificar la integridad del cable bajo prueba. Si el cable de prueba tiene un defecto lo suficientemente severo en el voltaje de prueba soportado, se iniciará y crecerá un árbol eléctrico en el aislamiento. El inicio de un árbol eléctrico y el tiempo de crecimiento del canal son funciones de varios factores, incluido el voltaje de prueba, la frecuencia y amplitud de la fuente y la geometría del defecto. Para que un árbol eléctrico desde la punta de una aguja en aislamiento de PE en condiciones de laboratorio penetre completamente el aislamiento durante la duración de la prueba, se han establecido niveles de prueba de voltaje CA VLF y duraciones de tiempo de prueba para las dos fuentes de voltaje de prueba más comúnmente utilizadas, el coseno. formas de onda rectangulares y sinusoidales. Sin embargo, el tiempo hasta la falla variará según el tipo de aislamiento, como PE, papel y caucho. Por tanto, la tasa de crecimiento eléctrico del árbol no es la misma para todos los materiales y defectos. Los niveles de tensión (instalación y aceptación) se basan en las prácticas más utilizadas a nivel mundial de menos de 2 U0 a 3U0, donde U0 es la tensión nominal rms fase a tierra, para cables con clasificación entre 5 kV y 69 kV. El nivel de prueba de mantenimiento es aproximadamente el 75% del nivel de prueba de aceptación. Se puede reducir la tensión de prueba en otro 20% si la tensión se aplica durante tiempos más prolongados (Bach [B2]; Baur, Mohaupt y Schlick, [B6]; Krefter [B27]). La evidencia (HernándezMejía, et al. [B21]) indica que aumentar el voltaje por encima de 3U0 para compensar la reducción de los ciclos de prueba (tiempo) no replica el rendimiento ni en la prueba ni en servicio en comparación con las pruebas de menor voltaje y mayor tiempo. La Tabla 3 enumera los niveles de voltaje para pruebas de resistencia VLF de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan formas de onda cosenorectangular y sinusoidal (Bach [B2]; Eager, et al. [B9]; Krefter [B27]; Moh [B28]). Para una forma de onda sinusoidal, el valor eficaz es 0,707 del valor pico, suponiendo que la distorsión armónica sea inferior al 5%. Se supone que los valores rms y pico de la forma de onda coseno rectangular son iguales. Cabe señalar que es posible que sea necesario agregar terminaciones para evitar descargas eléctricas en las pruebas de instalación en cables con clasificación superior a 35 kV. En cuanto a los tiempos de prueba: El tiempo mínimo de prueba recomendado para una prueba de resistencia simple en circuitos de cables antiguos es de 30 minutos a 0,1 Hz (Goodwin, Oetjen y Peschel [B13]). Si un circuito se considera importante, por ejemplo, los circuitos alimentadores, entonces se debe considerar extender el tiempo de prueba a 60 minutos a 0,1 Hz (Hampton, et al. [B19]. El tiempo mínimo de prueba recomendado para una instalación y/o prueba de resistencia a la aceptación en nuevos circuitos de cable es de 60 min a 0,1 Hz. Se puede considerar un tiempo de prueba dentro del rango de 15 a 30 minutos si la característica monitoreada permanece estable durante al menos 15 minutos y no se produce ninguna falla. Cabe señalar que el tiempo de prueba recomendado para una prueba de resistencia es de 30 min. Si el circuito falla durante la prueba, se debe reparar o reemplazar y luego volver a probar usando un test completo de 30 prueba de un minuto, preferiblemente una prueba de resistencia monitorizada. Se recomienda volver a probar cada sección con VLFTD, VLFDTD, VLF TDTS o VLFPD antes de la reparación para obtener una evaluación del cable antes de la reparación. Es 10 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) También se recomienda volver a realizar la prueba con VLFTD, VLFDTD, VLFTDTS o VLFPD después de la reparación para evaluar la mano de obra de la reparación. El monitoreo no se puede utilizar para reducir el tiempo de prueba para las nuevas pruebas, ya que se ha demostrado que el sistema de cable es potencialmente débil debido a la falla anterior. Tabla 3 —Tensiones de prueba de resistencia VLF para formas de onda sinusoidal y cosenorectangular (ver Nota 1) Forma de onda Instalación Clasificación del sistema Mantenimiento2 Aceptación (fase a tierra) (fase a tierra) (ver Nota (fase a tierra) 2) de cables (fase a fase) [kV] [kV eficaces] [kV rms] [kV pico] 9 13 Sinusoidal 5 8 15 20 10 16 13 18 10 14 19 27 21 30 16 22 26 37 20 28 32 45 24 34 (Nota 3) 29 (Nota 3) 41 (Nota 3) 32 (Nota 3) 45 34 24 (Nota 3) 27 28 Coseno 10 11 25 30 [kV pico] [kV rms] [kV pico] 7 14 36 51 (Nota 3) 38 (Nota 3) 54 48 29 (Nota 3) 33 34 (Nota 3) 38 41 (Nota 3) 47 35 39 55 44 46 51 72 57 81 43 61 69 75 106 84 119 63 89 5 13 13 14 14 10 10 62 Rectangular 8 15 dieciséis 27 dieciséis 27 18 18 14 14 30 30 22 22 20 34 34 37 37 28 28 25 41 41 45 45 34 34 28 45 45 51 51 38 38 30 48 48 54 54 41 41 35 55 55 62 62 47 47 46 72 72 81 81 61 61 69 106 106 119 119 89 89 NOTA 1—Si el voltaje de operación es una clase de voltaje menor que el voltaje nominal del cable, se recomienda que los voltajes de prueba de mantenimiento sean los correspondientes a la clase de voltaje de operación. NOTA 2: El voltaje de mantenimiento es aproximadamente el 75% de la magnitud del voltaje de prueba de aceptación. NOTA 3: algunos equipos de prueba existentes tienen un voltaje máximo que está hasta un 5% por debajo de los valores enumerados en la tabla. Estos equipos de prueba son aceptables para su uso. Sin embargo, existe el riesgo de que el cable pueda ser "subprobado" debido a una combinación de un voltaje de prueba más bajo y la incertidumbre permitida del circuito de medición. Los métodos de prueba de voltaje de CA VLF utilizan señales de CA en frecuencias en el rango de 0,01 Hz a 1 Hz. La frecuencia de prueba de voltaje CA VLF disponible comercialmente más comúnmente utilizada es 0,1 Hz. Los voltajes de prueba VLF ca con formas de onda cosenorectangular y sinusoidal son los más utilizados. Si bien hay otras formas de onda disponibles para probar sistemas de cables, no se han establecido los niveles de voltaje de prueba recomendados. Otras frecuencias disponibles comercialmente para espectroscopia dieléctrica están en el rango de 0,001 Hz a 1 Hz. Las frecuencias inferiores a 0,1 Hz pueden ser útiles para diagnosticar sistemas de cables donde la longitud del sistema de cables excede las limitaciones del equipo de prueba a 0,1 Hz. Sin embargo, si se llevan a cabo pruebas de resistencia a frecuencias inferiores a 0,1 Hz, se debe considerar la posibilidad de extender la duración de la prueba para que haya un número suficiente de ciclos para causar una avería si se inicia un árbol eléctrico. 11 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) 5.1.2 Consideraciones de prueba Las consideraciones de prueba son las siguientes: Deben estar disponibles detalles sobre el cable, incluida la capacitancia del cable y un mapa de ruta, para que el personal esté familiarizado con los cables involucrados, la ubicación de los puntos abiertos, dónde pueden ser accesibles los cables o uniones y los tipos de construcciones de cables utilizados. La reflectometría en el dominio del tiempo se puede utilizar para determinar la ubicación de los accesorios, los puntos abiertos y la longitud del circuito. El equipo de prueba utilizado debe ser lo suficientemente potente como para suministrar, disipar o recuperar la energía de carga total del sistema de cable durante cada ciclo de prueba y monitoreo. Si el aislamiento del accesorio o del cable se encuentra en una condición avanzada de degradación, la prueba puede causar una avería antes de que pueda terminarse cuando se utilizan voltajes de prueba superiores al voltaje de operación. Las cuadrillas deben estar preparadas para instalar un nuevo empalme, cable o terminación si ocurre una falla inesperada durante la prueba. Si un circuito de cable falló y se instaló una nueva sección de cable, se puede realizar una prueba de instalación en la nueva longitud antes de empalmarlo y se puede realizar una prueba de mantenimiento en el circuito completo después de su instalación. Puede surgir un problema al probar los circuitos existentes según la clasificación del cable o según el voltaje normal del circuito. Por ejemplo, las empresas de servicios públicos a veces instalan un cable de mayor clasificación en un circuito que se energiza a un voltaje más bajo en preparación para una actualización posterior del circuito. Es prudente realizar la prueba de acuerdo con la clasificación completa del cable para la prueba de instalación antes de conectar el circuito a un equipo con una clasificación de voltaje más baja, pero luego realizar la prueba de acuerdo con la clasificación de voltaje del circuito actual. Al finalizar o al interrumpir una prueba de voltaje CA VLF, el objeto de prueba debe descargarse y luego conectarse a tierra. La aplicación de voltaje en algunos equipos tiene dos componentes: las partes de aceleración y retención, mientras que en otros equipos el voltaje alcanza el voltaje de prueba durante el primer ciclo. En la actualidad, se considera que cualquier fallo que se produzca durante la prueba se produjo en la tensión de prueba (la parte de retención). Se puede recopilar información útil adicional reuniendo las partes de la rampa y la bodega por separado; consulte el Anexo D. 5.2 Prueba de tensión soportada VLF CA con forma de onda de pulso coseno rectangular/bipolar 5.2.1 Medición y calibración de equipos Algunos equipos de prueba de cables VLF proporcionan una forma de onda de voltaje cosenorectangular. En la Figura B.1, Anexo B se muestra una forma de onda típica. Un equipo de prueba de CC forma la fuente de alto voltaje y un convertidor de CC a CA cambia el voltaje de CC a la señal de prueba de CA VLF. El convertidor consta de un inductor de alto voltaje y un rectificador de conmutación. Cambiar la polaridad del sistema de cable que se está probando cada 5 s genera una forma de onda de pulso bipolar de 0,1 Hz. La medición de la tensión de prueba debe realizarse con un sistema de medición aprobado y calibrado como se describe en IEC 600603. El valor pico de la tensión de prueba debería medirse con una incertidumbre global de ±5% y el tiempo de respuesta del sistema de medición no debería ser superior a 0,5 s. Se debe verificar que los picos positivos y negativos no difieran en más de un 2%. Es importante que todo el equipo de medición esté bajo una calibración válida. 12 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) 5.2.2 Método El cable o sistema de cables a probar se conecta al equipo de prueba de voltaje CA VLF y se eleva el voltaje de prueba cosenorectangular a un valor hasta el especificado en la Tabla 3. Durante el ciclo de prueba, la corriente de fuga se puede monitorear y registrar si el equipo necesario está disponible. La corriente se puede convertir a tangente delta utilizando una técnica de aproximación (Hamon [B16]). Cuando el cable o sistema de cables pasa la prueba de voltaje VLF, el voltaje de prueba se regula a cero y el cable y el equipo de prueba se descargan y se conectan a tierra. El cable o sistema de cable se puede volver a poner en servicio. Si un cable o sistema de cables no supera la prueba, la tensión de prueba colapsa. El equipo de prueba de voltaje CA VLF se apaga para descargar el cable y el equipo de prueba; A continuación, el cable se conecta a tierra. La falla del cable se puede localizar con un equipo estándar de localización de fallas en el cable. Una vez localizada y reparada la falla, se debe volver a probar el circuito. 5.2.3 Ventajas Las ventajas son las siguientes: Las pruebas de resistencia simples suelen ser sencillas y es posible que no requieran que un experto interprete las resultados. La forma de onda cosenorectangular de 0,1 Hz cambia de polaridad en el rango de frecuencia de 30 Hz a 250 Hz. Debido a las transiciones sinusoidales entre las polaridades positiva y negativa, no se generan ondas viajeras y debido a los cambios continuos de polaridad, no es probable que se desarrollen cargas espaciales en el aislamiento a menos que la frecuencia sea inferior a 0,01 Hz y la tensión eléctrica sea > 10 kV/mm (Takada [B33]; Dissado, et al. [B7]). Las tensiones eléctricas dadas por los voltajes en la Tabla 3 están por debajo de 10 kV/mm. La tensión real por atrapamiento de carga espacial estará relacionada con el grado y la naturaleza de la degradación. La resistencia de aislamiento/corriente de fuga se puede medir si se dispone del equipo necesario. Los sistemas de cable se pueden probar con un voltaje de CA mayor que el voltaje nominal del conductor a tierra con un dispositivo comparable en tamaño, peso y requisitos de energía a un equipo de prueba de CC. La prueba de voltaje CA VLF se puede utilizar para probar sistemas de cables con dieléctrico extruido y laminado. aislamiento. Las pruebas de resistencia monitoreadas, por ejemplo, corriente de fuga, monitorean el efecto de la prueba en el sistema de cable durante la aplicación de voltaje y pueden detectar posibles defectos o sitios de falla que no fallan durante la prueba. 5.2.4 Desventajas Las desventajas son las siguientes: Cuando se prueban sistemas de cables con una degradación importante del aislamiento, una simple prueba de resistencia VLF por sí sola puede provocar fallas repetidas, aunque esto rara vez ocurre en la práctica. Se recomiendan pruebas de diagnóstico adicionales, como mediciones de corriente de fuga que miden el alcance de las pérdidas de aislamiento. Los sistemas de cables deben ponerse fuera de servicio para realizar pruebas. En sistemas de cables nuevos es probable que se detecten únicamente defectos graves de mano de obra. Las pruebas de resistencia simples no monitorean el efecto de la prueba en el cable durante la aplicación de voltaje y pueden no detectar un defecto potencialmente destructivo. Los métodos de diagnóstico, como las mediciones de tangente delta, no están disponibles actualmente con este forma de onda de voltaje. 13 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) 5.3 Pruebas de tensión soportada VLF CA con forma de onda sinusoidal 5.3.1 Medición y calibración de equipos Los equipos de prueba de cables VLF proporcionan voltajes de salida de CA sinusoidales; consulte el Anexo B, Figura B.1. La medición de la tensión de prueba debe realizarse con un sistema de medición aprobado y calibrado como se describe en IEC 600603. El valor pico de la tensión de prueba debería medirse con una incertidumbre global de ±5% y el tiempo de respuesta del sistema de medición no debería ser superior a 0,5 s. Si la relación entre los valores pico y rms no está dentro de √2±5 %, se debe verificar que los picos positivos y negativos no difieran en más del 2 %. Es importante que todo el equipo de medición esté bajo una calibración válida. 5.3.2 Método El equipo de prueba de voltaje CA VLF se conecta al sistema de cable que se va a probar y el voltaje de prueba se eleva o se preestablece a un valor hasta el especificado en la Tabla 3. Cuando el cable o sistema de cable pasa la prueba de voltaje VLF, el voltaje de prueba se regula. a cero, el cable o sistema de cables y el equipo de prueba se descargan y el cable o sistema de cables se conecta a tierra. Si ocurre una falla durante la prueba, el voltaje de prueba colapsa. El equipo de prueba de voltaje CA VLF se apaga para descargar el sistema de cable y el equipo de prueba. Se registran la tensión de ruptura y el tiempo transcurrido de la prueba. Durante el ciclo de prueba se puede monitorear y registrar la corriente de fuga. Luego el cable se conecta a tierra. Cuando un defecto ha provocado una avería, ésta se puede localizar con un equipo de localización de averías estándar. Los sistemas de cables se pueden probar después de la instalación, para su aceptación o en programas de mantenimiento preventivo o después de interrupciones. Los fallos identificados se pueden reparar o sustituir las secciones de cable defectuosas. Una vez que un sistema de cable pasa la prueba de resistencia VLF, puede volver a ponerse en servicio. 5.3.3 Ventajas Las ventajas son las siguientes: Las pruebas de resistencia simples suelen ser sencillas y es posible que no requieran que un experto interprete las resultados. Debido a los cambios continuos de polaridad, es menos probable que se formen cargas espaciales en el aislamiento del cable a menos que la frecuencia sea inferior a 0,01 Hz y la tensión eléctrica sea > 10 kV/mm. (Takada [B33]; Dissado, et al. [B7]). Las tensiones eléctricas dadas por los voltajes en la Tabla 3 están por debajo de 10 kV/mm. La tensión real por atrapamiento de carga espacial estará relacionada con el grado y la naturaleza de la degradación. La resistencia de aislamiento/corriente de fuga se puede medir si se dispone del equipo necesario. Los sistemas de cables se pueden probar con un voltaje de CA mayor que el voltaje nominal del conductor a tierra con un dispositivo comparable en tamaño, peso y requisitos de energía a un equipo de prueba de CC. La prueba de voltaje CA VLF se puede utilizar para probar dieléctricos extruidos, laminados y mixtos. Están disponibles equipos de prueba de voltaje CA VLF con tangente delta de 0,1 Hz, resistencia de aislamiento/corriente de fuga o capacidad de medición de espectroscopía dieléctrica para identificar de manera diagnóstica sistemas de cables con niveles de degradación de rango (bajo, medio o alto). Los generadores de alto voltaje VLF sin descarga parcial para pruebas de diagnóstico de cables son útiles para monitorear y localizar defectos únicos o múltiples. Estas pruebas se describen en 5.5. Las pruebas de resistencia VLF monitoreadas pueden medir la tangente delta, la resistencia de aislamiento y la resistencia parcial. características de descarga. 14 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) La prueba de resistencia monitoreada monitorea el efecto de la prueba en el sistema de cable durante la tensión. aplicación y puede detectar defectos que no fallan durante la prueba. 5.3.4 Desventajas Las desventajas son las siguientes: Cuando se prueban cables con una degradación importante del aislamiento, una simple prueba de resistencia VLF puede provocar fallas repetidas, aunque esto rara vez ocurre en la práctica. Se recomiendan pruebas de diagnóstico adicionales que midan el alcance de las pérdidas de aislamiento; consulte 5.4. Los sistemas de cables deben ponerse fuera de servicio para realizar pruebas. En sistemas de cables nuevos es probable que se detecten únicamente defectos graves de mano de obra. Las pruebas de resistencia simples no monitorean el efecto de la prueba en el cable durante la aplicación de voltaje y pueden no detectar un defecto potencialmente destructivo, aunque la experiencia práctica ha demostrado que esto rara vez ocurre. 5.4 Pruebas de tangente delta/tangente delta diferencial/estabilidad tangente delta/corriente de fuga/corriente de pérdida armónica con forma de onda sinusoidal VLF 5.4.1 Medición y equipamiento VLF Las mediciones de tangente delta, tangente delta diferencial, estabilidad tangente delta, corriente de fuga y armónicos de corriente de pérdida se pueden utilizar para monitorear el envejecimiento y el deterioro de los sistemas de cables (Werelius [B35]). Sin embargo, las mediciones de tangente delta (VLFTD), tangente delta diferencial (VLFDTD) y estabilidad de tangente delta (VLFTDTS) son los métodos más utilizados en este campo. Se ha informado de una correlación entre una tangente delta creciente de 0,1 Hz y un nivel decreciente de tensión de ruptura del aislamiento a la frecuencia industrial (Bach, Kalkner y Oldehoff [B3]; Hvidsten, et al. [B24]; Hernandez Mejía, et al. [ B21]) para cables de PE y polietileno reticulado (XLPE). La tangente delta de 0,1 Hz, la tangente delta diferencial y la estabilidad tangente delta están determinadas principalmente por la degradación del aislamiento del cable (árboles de agua), la corrosión de los blindajes metálicos, la humedad del aislamiento y los accesorios degradados. La medición de la tangente delta, tangente delta diferencial y/o estabilidad tangente delta con una forma de onda sinusoidal de 0,1 Hz ofrece una evaluación comparativa del envejecimiento de PE, XLPE, TRXLPE, EPR y aislamientos de tipo papel y puede usarse como prueba de diagnóstico. . Los resultados de las pruebas permiten diferenciar entre sistemas de cables nuevos, defectuosos y altamente degradados (Baur, Mohaupt y Schlick, [B6]; Hernandez Mejía, et al. [B21]; Hampton y otros. [B20]; Hampton y Patterson [B18]). Los sistemas de cables pueden probarse en programas de mantenimiento preventivo y volver a ponerse en servicio después de la prueba. Las mediciones en VLF se pueden utilizar para tomar decisiones sobre reemplazo de cables/accesorios, rejuvenecimiento de cables o gastos de reparación. La medición de la tensión de prueba debe realizarse con un sistema de medición aprobado como se describe en IEC 600603. El valor pico de la tensión de prueba debería medirse con una incertidumbre global de ±5% y el tiempo de respuesta del sistema de medición no debería ser superior a 0,5 s. Las mitades positiva y negativa de la forma de onda de salida deben ser simétricas. 15 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) 5.4.2 Método Un generador VLF con tangente delta/tangente delta diferencial/estabilidad tangente delta y/o capacidad de medición de corriente de pérdida armónica está conectado al cable bajo prueba. Al menos un extremo del cable debe ser accesible. Al igual que todos los diagnósticos prácticos de campo, es una buena práctica asegurarse de que las terminaciones estén limpias y en buen estado antes de comenzar el programa de prueba. Si se van a realizar ensayos de estabilidad tangente delta, tangente delta diferencial y/o tangente delta, se deberán realizar antes de un ensayo de resistencia simple o monitorizado. Los resultados de estas pruebas ayudarán a evaluar la gravedad de la condición del cable y brindarán orientación para determinar la duración de la prueba de resistencia. Se mide la tangente delta (TD) en 0,5 U0, U0 y 1,5 U0 y se calcula la tangente delta diferencial o punta hacia arriba, DTD = TD(1,5 U0) – TD(U0) . Además, se puede medir la variación de la tangente delta con el tiempo a un voltaje particular (TDTS), generalmente durante un período de algunos minutos, y a partir de ahí se puede calcular la media y la desviación estándar de las lecturas. Los valores de la tangente delta de los aislamientos envejecidos extruidos y de papel aceitoso generalmente aumentan con el tiempo, pero ocasionalmente se produce una disminución. Los mecanismos para el aumento o disminución de la tangente delta no se comprenden completamente en este momento, pero cuanto mayor es el cambio en la tangente delta, más severo es el envejecimiento del aislamiento. Se ha atribuido una disminución a los empalmes húmedos en sistemas de cables cubiertos con plomo y aislamiento de papel (PILC). El voltaje debe fijarse en 0,5 U0 y elevarse a 1,5 U0 . en pasos de 0,5 U0. El valor máximo de resistencia también se puede utilizar como paso final. Aunque los criterios para el TDTS enumerados en las Tablas 5 a 7 se dan para mediciones en U0 , es una buena práctica realizar mediciones en pasos de 0,5 U0 para que los cables muy antiguos puedan identificarse antes sin llegar a niveles de tensión elevados. Cada paso debe incluir al menos seis mediciones únicas de TD a intervalos de 10 segundos entre cada medición a 0,1 Hz. Los intervalos serán correspondientemente más largos en frecuencias más bajas. Se debe calcular el valor promedio de TD y la estabilidad de cada medición de TD o DTD en cada paso. Alternativamente, los valores de estabilidad se pueden calcular a partir de mediciones tangentes delta tomadas en cada nivel de voltaje y al final del período de resistencia de 30 minutos. La estabilidad de la tangente delta se refiere a la variación de la tangente delta con el tiempo a voltaje constante. En este documento, la estabilidad tangente delta se define como la medida de la desviación estándar de la tangente delta con el tiempo a un voltaje particular (U0): DESVEST = DTDT− (( norte 2 ) − )1 dónde TD es tangente delta TD es el valor medio o promedio La estabilidad de la tangente delta también se puede medir de otras maneras, por ejemplo, utilizando el rango intercuartil o la tendencia con el tiempo de medición. El cambio en la tangente delta con el tiempo a voltaje constante aumenta con el grado de envejecimiento del aislamiento. Sin embargo, también puede verse afectado por la duración de la interrupción de voltaje que experimenta el sistema de cable. 5.4.3 Criterios de evaluación: sistemas de cables envejecidos Los valores medidos de VLFTD, VLFDTD y estabilidad temporal (VLFTDTS) están influenciados principalmente por la condición (edad, contaminación y entrada de humedad) de los distintos componentes del sistema de cables (accesorios, aislamiento de cables y blindaje metálico). ). Además, algunas empresas de servicios públicos pueden tener componentes conectados al circuito del cable que se está midiendo, por ejemplo, interruptores llenos de aceite, que no se pueden quitar pero que pueden influir en los resultados de la prueba. La mayoría de los usuarios de técnicas de respuesta dieléctrica optan por medir la respuesta completa del sistema de cables, que incluiría las respuestas de todas las terminaciones, cables y uniones dentro del circuito. Si se detecta un valor alto de VLFTD, VLFDTD y/o VLFTDTS, el usuario tiene varias opciones de la siguiente manera: dieciséis Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) El usuario puede comparar resultados entre diferentes fases de un mismo segmento o secciones secuenciales para situar mejor el resultado en contexto. El usuario puede dividir los circuitos en subsecciones y volver a probar, realizar un análisis visual de los componentes del circuito donde sean accesibles y reemplazar las piezas sospechosas, o reemplazar los accesorios, especialmente si parecen viejos, y volver a medir. El usuario puede realizar pruebas adicionales en forma de resistencia monitoreada, resistencia no monitoreada o prueba de descarga parcial si desea identificar un problema localizado. El usuario podrá separar la respuesta de terminaciones y otros componentes si se conectan desde cables además de empalmes, agregando, si es posible, circuitos de protección en las terminaciones. Las mediciones de tangente delta proporcionan una evaluación global de la pérdida dieléctrica. Por lo tanto, una sola región de alta pérdida, como una región con mucha acumulación de agua, un accesorio degradado, un área de alta humedad o un aislamiento de cable diferente, puede hacer que el valor medido aumente aunque la pérdida total de la mayor parte del sistema sea menor. El valor medido será menor que la pérdida real de la región de alta pérdida. Una comparación de resultados entre diferentes fases de un mismo segmento o sección secuencial ayudará a identificar si este es el caso. Una comparación de datos de sistemas de cables similares debería mejorar la utilidad de las pruebas. Por ejemplo, las comparaciones de las dependencias de fase o voltaje de la tangente delta pueden aumentar la eficiencia del diagnóstico (Fletcher, et al. [B10]; Goodwin, Oetjen y Peschel [B13]). Las comparaciones estadísticas de muchos resultados aumentan la seguridad de los niveles de criterios establecidos. Las pérdidas dieléctricas pueden verse afectadas por los parámetros del material de aislamiento, como los diferentes materiales y los subproductos de reticulación, aunque en cables más antiguos la concentración de estos últimos será insignificante. Los datos de diagnóstico VLF pueden no ser comparables con datos de frecuencias más altas, por ejemplo, frecuencia industrial. Las descargas parciales producidas por los accesorios pueden influir en los resultados del VLFTD, VLFDTD o VLFTDTS; esto puede ser fácil de reconocer por un aumento muy elevado del TD a niveles de voltaje crecientes. Con la excepción de los accesorios húmedos, VLFTD, VLFDTD y VLFTDTS no pueden detectar defectos singulares en el aislamiento del cable extruido y requieren la presencia de cientos de árboles de agua grandes para causar la indicación más pequeña (Baur [B5]). Un sistema de cable híbrido con múltiples tipos de aislamiento puede dar resultados VLFTD/VLFDTD/ /VLFTDTS que estarán relacionados con las longitudes relativas de cada tipo de aislamiento. Los valores absolutos de VLFTD, VLFDTD y estabilidad temporal (VLFTDTS) se utilizan como cifras de mérito (ver también el Anexo E) o se comparan con datos históricos para calificar la condición del aislamiento del cable como: No se requiere ninguna acción Se recomienda realizar más estudios, o Acción requerida Si hay una diferencia significativa, como se define en la Tabla 4 a la Tabla 7, en la tangente delta con voltaje creciente y decreciente (VLFDTD) o una variación significativa de la tangente delta con el tiempo (VLFTDTS), puede haber una sección de Aislamiento severamente dañado en el aislamiento del cable o en el accesorio. La evaluación de la condición de que no se requiere acción significa que, aunque el sistema de cable puede volver a ponerse en servicio, el sistema de cable puede volver a probarse en una fecha posterior para observar la tendencia de la tangente delta. La evaluación de la condición de acción requerida significa que el sistema de cable tiene un conjunto inusualmente alto de características tangentes delta que pueden ser indicativas de una mala condición de aislamiento y se debe considerar su reemplazo o reparación inmediatamente después de la prueba o en el futuro cercano. Estos resultados también pueden usarse para activar más pruebas. 17 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) El estudio adicional que recomienda la evaluación de la condición significa que se necesita información adicional para realizar una evaluación; la información adicional podría provenir del historial previo de fallas del circuito o de una evaluación adicional de una prueba de diagnóstico adicional; por ejemplo, se puede realizar una prueba de resistencia monitoreada después de la prueba VLF TD, VLFDTD, estabilidad VLFTD o VLF DS; la información de la prueba de resistencia monitoreada podría usarse para mejorar el diagnóstico y eventualmente conducir a una evaluación de la condición. de que no se requiere acción o se requiere acción. Si hay un aumento significativo en la tangente delta durante la prueba al aumentar el voltaje de 0,5 U0 a U0, puede que no sea necesario aumentar el voltaje para probar a 1,5 U0, ya que el aumento significativo es una indicación de que el sistema de cables es altamente deteriorado y, por tanto, existe el peligro de que se inicien árboles eléctricos en el aislamiento gravemente dañado. En este caso, se evalúa el estado del sistema de cables como medida necesaria. Más importante aún, debe entenderse que, para diferentes aislamientos, instalaciones y tipos de cables, las figuras de mérito de tangente delta, tangente delta diferencial y estabilidad tangente delta pueden variar significativamente entre sí. Por lo tanto, las pruebas tangente delta (TD, DTD y/o TDTS) funcionan mejor cuando se comparan mediciones actuales con cifras de mérito históricas establecidas para un tipo de sistema de cable particular en su conjunto (es decir, incluyendo el cable, las terminaciones y las uniones). Las Tablas 4 a 7 muestran cifras históricas de mérito (consulte también el Anexo E) que podrían usarse para la evaluación de la condición de cables de PE envejecidos (por ejemplo, cables de PE, XLPE, TRXLPE), aislamientos rellenos envejecidos (por ejemplo, cables de EPR) y papel envejecido impregnado de aceite (por ejemplo, cables PILC), respectivamente. En la Tabla 4 a la Tabla 7, U0 es el voltaje de operación de fase a tierra del cable. Los valores indicados en las Tablas 4 a 7 también se pueden dar en porcentaje, en cuyo caso los valores se multiplican por 100, por ejemplo, 0,1 × 10–3 se convierte en 0,01%. Las columnas de la Tabla 4 a la Tabla 7 están ordenadas en el orden de sensibilidad de las mediciones al deterioro del aislamiento, es decir, la estabilidad temporal es la más sensible seguida de la estabilidad de voltaje seguida por el valor real de TD. Los valores de las Tablas 4 a 7 se derivaron de funciones de distribución acumulativa (CDF) empíricas para los datos que consisten en puntos de datos obtenidos para sistemas de cable antiguos, principalmente en empresas de servicios públicos de América del Norte, es decir, los datos provienen de pruebas de mantenimiento. Las tablas utilizan los criterios de probabilidad del 80% (seleccionados con base en el principio de Pareto donde el 80% de la población mejor clasificado sólo representa el 20% de las cuestiones) y el 95% de los valores más pobres. Las cifras de mérito se construyen de manera que puedan usarse con la información básica del sistema de aislamiento disponible para los ingenieros de pruebas en el momento de las investigaciones de campo. En el Anexo E y en el Anexo H se dan más detalles sobre cómo se derivan las cifras de mérito. Hay algunas circunstancias en las que se conoce el diseño preciso del cable (p. ej., blindado o con correa, blindaje conductor o no conductor), la composición del sistema, el material de aislamiento o la antigüedad. En estos casos las figuras de mérito son guías útiles. Sin embargo, un propietario puede desarrollar sus propios criterios “específicos del sistema de cable” para proporcionar una mejor discriminación, utilizando el enfoque detallado anteriormente. Estos matices no se incluyen en estas tablas debido a que sólo un pequeño número de instalaciones están identificadas con precisión para permitir la discriminación. Además, las diferencias identificadas no son estadísticamente significativas para los datos disponibles. Como ejemplo, se han utilizado varias formulaciones de EPR (la clase de relleno mineral); sin embargo, las formulaciones que pueden identificarse definitivamente representan el 2% de los datos llenados. En el Anexo F se dan algunos comentarios sobre la interpretación de los datos y el desempeño posterior después de una prueba de resistencia simple o monitoreada. El Anexo I proporciona las tablas equivalentes para sistemas de cable instalados y utilizados fuera de América del Norte. Los insumos para estas tablas se han recopilado de diferentes fuentes y no se puede establecer si los criterios en las tablas se derivaron de la misma manera que los enumerados en las Tablas 4 a 7 para América del Norte. Cabe señalar que las Tablas 4 a 7 se aplican a las pruebas de mantenimiento en sistemas de cables que han estado en operación durante cinco o más años, es decir, los cables pueden considerarse envejecidos. 18 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) Tabla 4: Cifras históricas de mérito para la evaluación de la condición de aislamientos basados en PE envejecidos en servicio (por ejemplo, PE, XLPE y TRXLPE) usando 0,1 Hz Evaluación de condición Ninguna acción Hora VLFTD Diferencial VLFTD (VLF Estabilidad (VLFTDTS) medida por desviación estándar en U0, [10– 3] <0,1 Significar VLFTD en U0 [103] DTD) (diferencia en la media VLFTD) entre 0,5 U0 y 1,5 U0 [103] y <5 y <4 Requerido Estudio adicional 0,1 a 0,5 o 5 a 80 o 4 a 50 >0,5 o >80 o >50 Aconsejado Acción Requerido 19 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) Tabla 5 — Cifras históricas de mérito para la evaluación de la condición de las personas en edad de servicio aislamientos rellenos (p. ej., EPR relleno de minerales) utilizando 0,1 Hz Evaluación Sistema de aislamiento relleno de condición Hora VLFTD VLF media Diferencial VLFTD TD en U0 (VLFDTD) Estabilidad (VLF TDTS) medido por (diferencia en la media desviación estándar VLFTD) entre 0,5 U0 [103] y 1,5 U0 [103] en U0 [103] Si no es posible identificar definitivamente un Aislamiento rellenoa <0,1 a No se requiere accion <5 <35 a <2 <20 EPR relleno de carbón (negro) <0,1 EPR relleno de minerales (rosa) <0,1 <4 <20 EPRb resistente a la descarga <0,1 <6 <100 XLPEb relleno de minerales — — <100 norte d norte d * Si no es posible identificar definitivamente un Aislamiento rellenoa 5 a 100 oh Se recomienda realizar más estudios 0,1 a 1,3 EPR relleno de carbón (negro) 0,1 a 2,7 r 35 a 120 oh 2 a 120 r 20 a 100 EPR relleno de minerales (rosa) 0,1 a 1 4 a 120 20 a 100 EPRb resistente a la descarga 0,1 a 1 6 a 10 100 a 350 XLPEb relleno de minerales — — 100 a 350 >1.3 >100 >120 * Si no es posible identificar definitivamente un Aislamiento rellenoa Acción requerida a oh EPR relleno de carbón (negro) >2.7 r oh >120 r >100 EPR relleno de minerales (rosa) >1 >120 >100 EPRb resistente a la descarga >1 >10 >350 XLPEb relleno de minerales — — >350 La experiencia ha demostrado que es bastante difícil identificar con precisión el tipo de aislamiento relleno de un cable instalado en campo. Los problemas encontrados incluyen: registros incorrectos o faltantes, marcas borradas u oscurecidas en la cubierta del cable, coloración confusa, etc. En estos casos, se recomienda utilizar los criterios para los conjuntos de datos recopilados. b No se han recopilado datos suficientes para realizar estimaciones precisas de los criterios, por lo que es probable que los criterios contengan errores considerables; consulte el Anexo G y el Anexo H. Sin embargo, se incluyen aquí para proporcionar alguna orientación a los ingenieros que se encuentran con estos sistemas de aislamiento en el campo. 20 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) Tabla 6: Cifras históricas de mérito para la evaluación del estado de aislamientos de papel envejecidos (p. ej., PILC) utilizando 0,1 Hz Evaluación de condición Diferencial VLFTD (VLF Hora VLFTD Significar VLFTD DTD) (diferencia en Estabilidad (VLFTDTS) medida por desviación estándar en U0 [103] la media VLFTD) entre 0,5 U0 y 1,5 U0 en U0 [103] [103] No se requiere accion Se recomienda realizar <0,1 –35 a 10 y 0,1 a 0,4 o –35 a –50 o 10 a 100 o 85 a 200 >0,4 o <–50 o >100 o >200 más estudios Acción requerida <85 y La evaluación de la condición del sistema de cable se puede realizar considerando las características VLFTD en la secuencia Estabilidad temporal VLFTD, luego VLFTD diferencial y finalmente VLFTD media. La evaluación del estado viene dada por la condición más grave de cualquiera de las características. Cualquier priorización o diferenciación adicional entre las partes del sistema de cable probadas se puede lograr observando las evaluaciones de diferentes características. En la Tabla 7 se muestran ejemplos de evaluación del estado de los sistemas de cables. Tabla 7: Ejemplos de evaluación del estado de cables envejecidos en servicio basados en mediciones VLFTD utilizando 0,1 Hz Aislamiento del sistema de cables Estabilidad del tiempo VLFTD (VLFTDTS) medido por desviación estándar en U0 [103] Diferencial VLFTD (VLFDTD) (diferencia en la media VLFTD) entre 0,5 U0 y 1,5 U0 Significar VLFTD en Evaluación de condición U0 [103] [103] EDUCACIÓN FÍSICA Papel 0.1 2 3.5 Ninguna acción 0, 35 –50 90 Requerido Más Estudiar Aconsejado Completado 30 2.5 120 Acción Requerido Los valores indicados en las Tablas 4 a 7 se basan en datos recopilados de diseños e instalaciones de cables de América del Norte. 5.4.4 Criterios de evaluación: efecto de la longitud del cable Como una medición tangente delta proporciona el valor promedio de la pérdida dieléctrica para todo el circuito de cable probado, incluido el cable y los accesorios, no proporciona información sobre cuánta variación en la pérdida existe a lo largo de la longitud del cable. Las pruebas de tangente delta se pueden realizar en sistemas de cables con longitudes de 30 m (100 pies) a >3 km (>10000 pies) con una longitud media de 180 m (600 pies). Por ejemplo, un tramo corto de cable o un accesorio podría tener una pérdida alta mientras que el resto del circuito tiene pérdidas bajas, o una corrosión severa del blindaje metálico podría afectar las mediciones de tangente delta. Una forma de superar esto es comparar los resultados de la tangente delta con las características físicas de los circuitos individuales, como la longitud del cable y la cantidad de accesorios en el circuito, y luego trazar los datos gráficamente (tangente 21 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) delta vs. longitud del cable), preferiblemente en escalas logarítmicas si hay grandes variaciones en las longitudes ensayadas o en los valores tangentes delta medidos. La Tabla 8 enumera los posibles diagnósticos basados en la pendiente de las curvas de tangente delta versus longitud del cable obtenidas a partir de mediciones extensas. Tabla 8 —Interpretación de las pendientes del gráfico tangente delta vs. longitud del cable Pendiente de la tangente delta frente a longitud Posible diagnóstico Plano (pérdida independiente de la longitud) Pérdida uniforme para todas las partes del sistema de cable Aleatorio (sin una dependencia No hay un patrón claro de pérdida. Cada longitud probada es diferente de otras en la misma clara de la longitud) zona. Podrían ser variaciones locales entre longitudes. Corrosión de la pantalla Pendiente positiva (la pérdida aumenta con la metálica o mal contacto entre la pantalla metálica y la pantalla aislante. Regiones longitud) de pérdida aisladas, como accesorios con pérdida. Pendiente negativa (la pérdida disminuye con la Regiones de pérdida aisladas, como accesorios con pérdidas o regiones con mucho longitud) agua dentro de una gran proporción de cable de baja pérdida. 5.4.5 Criterios de evaluación: nuevos sistemas de cables Las pruebas de resistencia (instalación y/o aceptación) en sistemas de cables nuevos se pueden realizar utilizando los niveles de tensión de prueba enumerados en la Tabla 3. La duración recomendada de la prueba es de 60 min. Tenga en cuenta que las cifras de mérito de las pruebas de diagnóstico en sistemas de cables antiguos que se enumeran en las Tablas 4 a 7 no deben aplicarse a sistemas de cables nuevos. También cabe señalar que las mediciones de la tangente delta en sistemas de cables antiguos son sensibles a la degradación del agua; mientras que dichas mediciones en las pruebas de aceptación de nuevos sistemas de cables buscan contaminación, etc. Como los datos disponibles en 2010 de las pruebas de diagnóstico VLF sobre los diferentes tipos de sistemas de cable recién instalados son limitados, las cifras de mérito para los nuevos sistemas de cable se enumeran en la Tabla G.1 y la Tabla G.2 del Anexo G. Los valores dados en el Las tablas pueden cambiar a medida que se acumulan datos adicionales. Para los nuevos sistemas de cable, se espera que la sensibilidad al voltaje de la tangente delta, la tangente delta diferencial (DTD), sea pequeña, al igual que la estabilidad temporal de la tangente delta a voltaje constante (TDTS). El anexo G también proporciona un ejemplo de los valores de VLFTD y VLFDTD para cables nuevos con un tipo de aislamiento EPR relleno de mineral. Los valores de VLFTD son inferiores a 0,012, por debajo del valor de no acción requerida indicado en la Tabla G.2, y los valores de VLFDTD (2U0 – U0) son inferiores al límite de 0,005 indicado en la Tabla G.2. 5.4.6 Ventajas de las mediciones tangentes delta Las ventajas son las siguientes: La medición de las propiedades generales del aislamiento extruido es un indicador de la gravedad de arbolado de agua. En cables altamente degradados, las pruebas de diagnóstico tangente delta se pueden realizar en o por debajo del voltaje de operación U0 del cable, lo que arroja buena información sobre el estado del cable, sin necesidad de elevar el voltaje por encima del voltaje de operación. La condición de aislamiento del sistema de cables se puede clasificar entre no se requiere acción, se recomienda realizar más estudios. o acción requerida. El aislamiento del sistema de cables se puede controlar a lo largo del tiempo mediante tangente delta periódica Se desarrollaron mediciones y un historial del sistema de cables. Las pruebas VLFTD, VLFDTD y VLFTDTS proporcionan una evaluación de la condición general en una fase determinada en comparación con fases adyacentes, siempre que las fases tengan la misma configuración. Esto también se aplica a circuitos ramificados en T o complejos. 22 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) Las mediciones son sencillas y rápidas de realizar. Influencia mínima de campos eléctricos/ruido externos. Resultados básicos disponibles al final de la prueba. Si no hay corrosión del blindaje metálico, prioridades de reemplazo, reparación y rejuvenecimiento del cable y se pueden planificar los gastos. Los equipos de prueba son transportables y los requisitos de energía son comparables a los de la localización de fallas de cables estándar equipo. La resistencia VLF monitoreada, con capacidades de medición de tangente delta y descarga parcial, se puede utilizar para monitorear la tangente delta y/o la actividad de descarga parcial durante un procedimiento de prueba de resistencia de 30 min a 60 min. Las mediciones periódicas o los datos de referencia son útiles para evaluar con precisión el estado del cable. sistemas. 5.4.7 Desventajas de las mediciones tangentes delta Las desventajas son las siguientes: Los datos de las pruebas de diagnóstico pueden no ser comparables con los datos de frecuencia eléctrica. Los cables deben retirarse de servicio para realizar pruebas. Se espera que temperaturas de cable más altas influyan en los resultados VLFTD, VLFDTD o VLF TDTS en cables XLPE, MIND y PILC, es decir, después de apagar el sistema, la temperatura del cable puede influir en los resultados de la prueba. Se recomienda medir y registrar la temperatura del cable. VLFTD, VLFDTD y VLFTDTS no pueden localizar defectos singulares en el aislamiento extruido. Sin embargo, la prueba puede detectar un accesorio mojado o con pérdidas en sistemas de cables nuevos (Baur [B5]) o viejos. Algunas empresas de servicios públicos pueden tener componentes conectados al circuito del cable que se está midiendo, por ejemplo, interruptores que no se pueden eliminar pero que pueden influir en los resultados de la prueba. La medición de la respuesta de las terminaciones, si es necesario, a partir de la de los cables más empalmes, puede requerir la adición de circuitos de guarda. 5.4.8 Problemas abiertos Los temas abiertos son los siguientes: VLFTD, VLFDTD y VLFTDTS son pruebas efectivas para dieléctricos mixtos si los cables están correlacionado con las longitudes relativas de cada tipo de cable. En cables híbridos con diferentes tipos de aislamiento, el operador no debe considerar el valor TD en sí a menos que sea excesivamente alto, sino el gradiente TD y la desviación estándar. La tangente delta debe observarse a lo largo del tiempo, preferiblemente durante varios años. En general, un aumento en la tangente delta en comparación con los valores medidos anteriormente indica que se ha producido una degradación adicional. Se pueden realizar mediciones incluso cuando hay una corrosión significativa del escudo metálico. Generalmente, la pérdida medida aumenta en esta circunstancia; sin embargo, el impacto preciso sobre la pérdida no está claro. Aún no está claro cómo las diferentes frecuencias del voltaje aplicado afectan los criterios de evaluación de la condición tangente delta. 23 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) 5.5 Prueba de descarga parcial (PD) con forma de onda sinusoidal VLF NOTA: esta subcláusula describe la prueba de descarga parcial (PD) con forma de onda sinusoidal VLF únicamente. Las pruebas de descarga parcial se tratan en detalle en IEEE Std 400.3. Las pruebas VLFPD deben realizarse según IEEE Std 400.3. 5.5.1 Medición y equipamiento Se han informado mediciones de DP para monitorear el envejecimiento y la degradación de cables aislados con papel (Baur, Mohaupt y Schlick [B6]; Hetzel y MacKinlay [B22]). El método descrito se basa en la aplicación de una onda sinusoidal pura de 0,1 Hz al sistema de cables. El voltaje aplicado de hasta dos veces el voltaje eficaz de línea a tierra del sistema puede generar descargas parciales en los sitios de defectos de aislamiento. Se puede utilizar un método de ondas viajeras para medir la magnitud de las DP, localizar y registrar las descargas parciales de las diversas ubicaciones de defectos en el cable, empalmes o terminaciones. Las mediciones VLFPD son una herramienta de diagnóstico que se utiliza para detectar, de manera no destructiva, la ubicación y la gravedad de un defecto de aislamiento. Puede haber diferencias en las características de PD medidas en VLF y frecuencia industrial. La medición de la tensión de prueba debe realizarse con un sistema de medición aprobado, como se describe en IEC 600603. El valor pico de la tensión de prueba debería medirse con una incertidumbre global de ± 5% y el tiempo de respuesta del sistema de medición no debería ser superior a 0,5 s. Se recomienda seguir los procedimientos de prueba de acuerdo con IEC 608853 siempre que sea posible, para ayudar a la coherencia de los resultados. 5.5.2 Método Un generador de onda sinusoidal VLF transportable está conectado a un sistema de cable aislado. El VLFPD se puede utilizar como herramienta de monitoreo durante una prueba de resistencia. Los tiempos de prueba y los voltajes máximos se recomiendan en la Tabla 3. Un procedimiento de prueba alternativo es aumentar el voltaje lentamente hasta el nivel de prueba soportado mientras se monitorea la actividad de PD. Si se producen PD, el voltaje al que se inician es el voltaje de inicio de descarga parcial (PDIV). El voltaje puede mantenerse en este nivel o elevarse al nivel soportado durante 20 s a 50 s (2 ciclos a 5 ciclos), donde se mide la actividad de las PD antes de reducirse lentamente hasta que las PD se extingan. Este voltaje es el voltaje de extinción de descarga parcial (PDEV). Si no se observan PD hasta el voltaje soportado, el voltaje se mantiene en este nivel durante un máximo de 30 minutos a menos que ocurran PD. Si se producen PD, el voltaje se mantiene durante 30 a 60 sy luego se reduce lentamente hasta que las PD se extinguen. Después del inicio de las PD (PDIV), se puede formar un árbol eléctrico que puede convertirse en un canal de ruptura en cuestión de minutos. Cada descarga parcial detectable generada durante el tiempo de prueba se registra en un sistema informático por magnitud y ubicación de su origen. La información de todas las altas registradas se presenta en un “Mapa PD”. El número total, la fase y la magnitud de las descargas parciales que se muestran a lo largo del diagrama de ruta del sistema de cables pueden proporcionar información sobre la gravedad y la ubicación de los diversos defectos. Se pueden hacer recomendaciones sobre la reparación o reemplazo de sitios de sistemas de cables, secciones de cables o sistemas de cables completos. Sin embargo, como ocurre con todos los métodos de prueba de diagnóstico de DP, se debe tener en cuenta que no hay datos suficientes para permitir una interpretación precisa de los resultados de DP de cables extruidos o PILC. Por ejemplo, algunos sitios con alta actividad de PD no han fallado y ha habido algunas fallas en sitios con poca o ninguna actividad de PD. Se recomienda precaución al interpretar los datos de PD. La prueba es diagnóstica; Después de la prueba, el sistema de cable se puede volver a poner en servicio hasta el momento en que se realicen las reparaciones o reemplazos. 5.5.3 Ventajas Las ventajas son las siguientes: Los cables se prueban con una tensión VLF de CA hasta la tensión de inicio de descarga parcial, VLFPDIV, o durante un nivel de tensión de prueba soportada. 24 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) Se puede detectar y medir la ubicación de la actividad de EP. La condición de aislamiento del sistema de cable se puede calificar como que no se requiere acción adicional, se requieren estudios adicionales o se requiere acción cuando los datos de medición se comparan con los datos de PD del sistema de cable establecidos históricamente. Se pueden realizar reparaciones y/o reemplazos del sistema de cable cuando los horarios lo permitan. Los equipos de prueba son transportables y los requisitos de energía son comparables a los de la localización de fallas de cables estándar equipo. En los sistemas de prueba de resistencia VLF ac monitoreados, se puede utilizar la detección de descargas parciales para monitorear la actividad de descarga parcial durante un procedimiento de prueba de resistencia de 30 min a 60 min. La prueba se vuelve más útil después de que se hayan recopilado los datos históricos comparativos del sistema de cable. acumulado. 5.5.4 Desventajas Las desventajas son las siguientes: La prueba de detección de PD puede ser de uso limitado al evaluar el aislamiento de un árbol de agua a menos que el estrés eléctrico creado por un árbol de agua sea lo suficientemente severo como para iniciar un árbol eléctrico y haya actividad de PD en el voltaje de prueba. Descargas en superficies externas, PD en juntas y accesorios, descarga en corona y atenuación de cables puede tener una gran influencia en los resultados de la prueba de EP. Los sistemas de cables deben ponerse fuera de servicio para realizar pruebas. Algunas empresas de servicios públicos pueden tener componentes conectados al circuito del cable que se está midiendo, por ejemplo, interruptores que no se pueden eliminar pero que pueden influir en los resultados de la prueba. Las pruebas de DP pueden ser menos sensibles en cables blindados con cinta viejos debido a la corrosión de las superposiciones del blindaje que aumenta la impedancia de la cinta y aumenta la atenuación de los pulsos de DP (Guo y Boggs [B15]). 5.6 Espectroscopía dieléctrica con forma de onda sinusoidal VLF 5.6.1 Medición y equipamiento Las mediciones en un rango de frecuencias y voltajes, por ejemplo, espectroscopía dieléctrica, proporcionan información sobre el estado del aislamiento. Se han utilizado un generador de alto voltaje programable y un puente activo para medir corrientes de pérdida en cables de media tensión a altos voltajes y frecuencias de 0,1 mHz a 1 kHz (Hvidsten, et al. [B24]). Las corrientes de pérdida en frecuencias inferiores a 1 Hz son sensibles a la degradación debido a los árboles de agua en los cables XLPE extruidos. Las corrientes de pérdida también ofrecen una evaluación comparativa del envejecimiento de los cables de papel/aceite (Hyvoenon, Oyegoke y Aro [B25]). No se ha informado de ningún trabajo en cables EPR rellenos de minerales. La prueba es una prueba de diagnóstico que utiliza voltajes rms de hasta 14 kV y se puede utilizar como prueba de mantenimiento preventivo donde los cables se pueden volver a poner en servicio después de la prueba. Al igual que todos los diagnósticos prácticos de campo, es una buena práctica asegurarse de que las terminaciones estén limpias y en buen estado antes de comenzar el programa de prueba. 25 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) El valor medido se ve influenciado principalmente por el estado (antigüedad, contaminación y entrada de humedad) de los distintos componentes del sistema de cables (accesorios, aislamiento de cables y pantallas metálicas). Además, algunas empresas de servicios públicos pueden tener componentes conectados al circuito del cable que se está midiendo, por ejemplo, interruptores llenos de aceite, que no se pueden quitar pero que pueden influir en los resultados de la prueba. La mayoría de los usuarios de técnicas de respuesta dieléctrica optan por medir la respuesta completa del sistema de cables, que incluiría las respuestas de todas las terminaciones, cables y uniones dentro del circuito. Si se detecta un valor alto de pérdida, el usuario tiene varias opciones, como se muestra a continuación: a) El usuario puede comparar resultados entre diferentes fases de un mismo segmento o tramos secuenciales para situar mejor el resultado en contexto. b) El usuario podrá sustituir las terminaciones, especialmente si parecen antiguas, y volver a medirlas. c) El usuario puede realizar pruebas adicionales en forma de resistencia monitoreada, resistencia no monitoreada o prueba de descarga parcial si desea identificar un problema localizado. d) El usuario podrá separar la respuesta de terminaciones y otros componentes si se conectan desde cables además de empalmes, agregando, si es posible, circuitos de protección en las terminaciones. La medición de la tensión de prueba debe realizarse con un sistema de medición aprobado como se describe en IEC 600603. El valor pico de la tensión de prueba debería medirse con una incertidumbre global de ±5% y el tiempo de respuesta del sistema de medición no debería ser superior a 0,5 s. 5.6.2 Método Un generador programable de alto voltaje con una frecuencia variable entre 0,001 Hz y 1 Hz se conecta al sistema de cables que se va a probar. Una vez que se han definido los rangos de prueba de frecuencias y voltajes, el puente activo mide automáticamente la constante dieléctrica compleja y la tangente delta en cada voltaje y frecuencia midiendo con precisión el voltaje y las corrientes capacitivas y de pérdida en el cable bajo prueba con un voltaje. divisor y un electrómetro. Los tiempos de medición típicos son de menos de 15 minutos. Para los circuitos híbridos, la tangente delta debe observarse a lo largo del tiempo, preferiblemente durante varios años. En general, un aumento en la tangente delta en comparación con los valores medidos anteriormente indica que se ha producido una degradación adicional. 5.6.3 Ventajas Las ventajas son las siguientes: La prueba es una prueba de diagnóstico que puede ser efectiva utilizando niveles de voltaje hasta el voltaje de operación. Cuando las pérdidas y las corrientes capacitivas aumentan juntas, la tangente delta, que es la relación de estas corrientes, puede ser menos sensible a la hora de detectar la degradación del cable. Por lo tanto, tanto las corrientes de pérdida como las capacitivas se pueden representar por separado en función del voltaje y la frecuencia. Las mediciones periódicas permiten monitorear la condición del sistema de cables con el tiempo y un Se desarrolló la historia del cable. La condición de aislamiento del sistema de cable se puede calificar como no se requiere acción adicional, se requieren estudios adicionales o se requiere acción cuando los datos de medición se comparan con los datos VLFDS del sistema de cable históricamente establecidos. Se pueden planificar las prioridades y gastos de reemplazo y rejuvenecimiento de cables. Los equipos de prueba son transportables y los requisitos de energía son comparables a los de la localización de fallas de cables estándar equipo. 26 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) 5.6.4 Desventajas Las desventajas son las siguientes: En la actualidad, los voltajes de prueba máximos disponibles comercialmente a una frecuencia VLF particular y la capacitancia máxima del cable que se puede probar limitan la aplicación de la espectroscopia dieléctrica a las pruebas de sistemas de cables de media tensión. La técnica mide el estado medio del aislamiento. En niveles de voltaje de prueba muy altos y frecuencias inferiores a 0,01 Hz, se pueden producir cargas espaciales en aislamiento de cable extruido. Los cables deben retirarse de servicio para realizar pruebas. Resultados difíciles de interpretar para circuitos híbridos. Algunas empresas de servicios públicos pueden tener componentes conectados al circuito del cable que se está midiendo, por ejemplo, interruptores que no se pueden eliminar pero que pueden influir en los resultados de la prueba. La medición de la respuesta de terminaciones, si es necesario, a partir de la de los cables más empalmes, Es posible que sea necesario agregar circuitos de protección. 5.6.5 Problema abierto Hay un tema abierto, el siguiente: Los circuitos de cables con cables sanos que tienen accesorios, que utilizan materiales de clasificación de tensión con características de voltaje no lineales, pueden presentar características de cables degradados. 6. Conclusiones Las pruebas VLF ac utilizan frecuencias del voltaje aplicado en el rango de 0,01 Hz a 1 Hz. Actualmente se utilizan dos formas de onda principales: la sinusoidal y la cosenorectangular. Esta guía aborda el uso de resistencia VLF no monitoreada (simple) y monitoreada y otras pruebas de campo de diagnóstico de sistemas de cables de alimentación blindados instalados que cubren clases de voltaje desde 5 kV hasta 69 kV. Las pruebas de resistencia no monitoreadas y monitoreadas, tangente delta, tangente delta diferencial, estabilidad tangente delta y descargas parciales en VLF se utilizan como herramientas de diagnóstico para evaluar el estado de los sistemas de cables. Se incluyen tablas de niveles de voltaje de prueba para pruebas de instalación, aceptación y mantenimiento en sistemas de cables de hasta 69 kV. También se incluyen tablas que indican los límites de la estabilidad temporal de la tangente delta, la tangente delta diferencial (diferencia en la tangente delta en dos voltajes de prueba) y los valores absolutos de la tangente delta para sistemas de cable nuevos y envejecidos en servicio. Los valores de los voltajes de prueba y los criterios de tangente delta enumerados se basan en resultados de pruebas de laboratorio y de campo y en la experiencia adquirida durante muchos años. Los criterios de la tangente delta se han tomado como los valores del 80 % y 95 % de los datos de medición acumulativos y suponen que cuanto mayor sea la lectura de la tangente delta, peor será el rendimiento. Los usuarios pueden utilizar sus propios datos de medición acumulativos y valores percentiles para desarrollar sus propias cifras de mérito para los diferentes tipos de sistemas de cable. Existe evidencia de una correlación entre los criterios de tangente delta y el desempeño posterior del cable, como se muestra en la Figura F.1 en el Anexo F. Monitorear el desempeño futuro de los circuitos probados ayudará a fortalecer o modificar las correlaciones a medida que se recopilen más datos. A medida que se adquieran más datos, los valores pueden cambiar y estos cambios se introducirán en futuras ediciones de esta guía. La guía describe la metodología (basada en datos, percentiles consistentes, estimaciones de percentiles, etc.) para la selección de los niveles críticos. Los beneficios importantes de utilizar esta metodología son la disponibilidad de un 27 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) marco con el que actualizar de forma rápida y transparente los criterios a medida que haya más datos disponibles, y la flexibilidad en la metodología para adaptarse a las necesidades del usuario. La variación de la tangente delta con el tiempo a tensión constante es la técnica más sensible para detectar el envejecimiento del aislamiento de sistemas de cables. La variación de la tangente delta con la tensión de prueba también es sensible al envejecimiento del aislamiento. Ambas mediciones son significativamente más sensibles al envejecimiento que la medición del valor absoluto de la tangente delta. Se analizan las ventajas, limitaciones y cuestiones abiertas con respecto a las pruebas VLF ac de cables y accesorios. Las técnicas de prueba de voltaje CA VLF, junto con otras técnicas de prueba, continúan desarrollándose. 28 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) Anexo A (informativo) Bibliografía Las referencias bibliográficas son recursos que proporcionan material adicional o útil, pero no es necesario comprenderlos ni utilizarlos para implementar este estándar. La referencia a estos recursos se hace únicamente para uso informativo. r., [B1] Bach, “Quervergleich Verschiedener Spannungsarten zur Pruefung von Mittelspannungskabelanlagen”, Universidad Técnica de Berlín, Informe anual de actividades de investigación, 1989. [B2] Bach, R., “Técnicas de prueba y diagnóstico para evaluar cables envejecidos en servicio de media tensión y nuevas técnicas de cables para evitar fallas de cables en el futuro”, Conferencia CIRED, Bruselas, 1995, documento n.° 3.05.1. [B3] Bach, R., Kalkner, W., Oldehoff, D., “Verlustfaktormessung bei 0.1 Hz an betriebsgealterten PE/VPE Kabelanlagen”, Elektrizitdswirtschaft, Jg. 92, Heft 17/18, págs. 1076–1080, 1993. [B4] Bahder, G., Katz, C., Eager, GS, Leber, E., Chalmers, SM, Jones, WH y Mangrum, WH, “Esperanza de vida de los cables aislados de polietileno reticulado con clasificación de 15 a 35 kV”. Transacciones IEEE PES, vol. 100, págs. 15811590, abril de 1981. 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Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) [B31] Srinivas, NH y Bernstein, BS, “Effect of DC Testing on Aged XLPE Insulated Cables with Splices”, JICABLE 91, París, Francia, documento B.3.1, junio de 1991. [B32] Steennis, EF, Boone, W. y Montfoort, A., “Arbolización del agua en cables envejecidos, experiencia y procedimiento de evaluación”, IEEE Transactions, PES5, no. 1, págs. 40–46, enero de 1990. [B33] Takada T., “Métodos acústicos y ópticos para medir distribuciones de carga eléctrica en dieléctricos”, IEEE Trans. en Diel. y Electo. Insul. (DEIS), vol.6, núm. 5, págs. 519–547, 1999. [B34] VDE DIN 0276620:201011: Cables de alimentación: cables de distribución con aislamiento extruido para tensiones nominales desde 3,6/6 (7,2) kV hasta 20,8/36 (42) kV inclusive. 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Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) Anexo B (normativo) Formas de onda de los voltajes de prueba de voltaje CA VLF 5 kV RMS con carga XLPE de 280 pies 5 kV RMS con carga XLPE de 280 pies 600 6000 ejatl)oVV( ejatl)oVV( 4 6000 6000 8000 Forma de onda sinusoidal de 0,1 Hz Forma de onda rectangular coseno de 0,1 Hz Figura B.1—Formas de onda de voltajes soportados 32 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) Anexo C (informativo) Defectos típicos en sistemas de cables extruidos y llenos de fluido Los defectos típicos en sistemas de cables extruidos y rellenos de fluido se enumeran en la Tabla C.1. Tabla C.1—Defectos típicos en sistemas de cables extruidos y llenos de líquido Sistemas de cables llenos de fluido Causas de defectos Defectos típicos Disminución del nivel de aceite en accesorios. Operación, fugas Secado del aislamiento Funcionamiento, fugas, grietas en funda. Entrada de humedad Funcionamiento, grietas en la funda, entorno. Caries Operación y mano de obra Contaminaciones Mano de Obra, Operación Resina mal endurecida Hechura Posicionamiento asimétrico del conductor Mano de obra, funcionamiento, medio ambiente. Problemas con los conductores Mano de obra, entorno de operación. Materiales defectuosos Fabricar Sistemas de cables extruidos Causas de defectos Defectos típicos Problemas de interfaz Mano de obra, operación Protuberancias en conectores Mano de obra, fabricación. Penetración de humedad Operación, medio ambiente, fabricación. árboles de agua Fabricación, medio ambiente. Contaminantes Mano de obra, fabricación, medio ambiente. Cavidades/delaminación del escudo Mano de obra, fabricación. Montaje incorrecto de accesorios. Mano de obra, fabricación. Problemas con los conductores Operación, mano de obra, medio ambiente. Corrosión del escudo metálico Fabricación, medio ambiente. Materiales defectuosos Fabricación, mano de obra Esta tabla ha sido modificada de Wester [B36]. 33 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) Anexo D (informativo) Efecto del aumento inicial de voltaje (aumento) La aplicación de voltaje durante una prueba de resistencia tiene dos componentes: las partes de aceleración y retención. En algunos equipos, el voltaje alcanza el voltaje de prueba en el primer ciclo, de modo que la rampa es un cuarto de ciclo de la forma de onda del voltaje. En la actualidad, se considera que cualquier fallo que se produzca durante la prueba se ha producido en la tensión de prueba (la parte de retención). Si se requiere más información de ingeniería, las fallas durante las partes de aceleración y retención se pueden recopilar por separado de la siguiente manera: Los tiempos de prueba se especifican para la parte de espera. El proceso de aceleración debe ser definido por el usuario y ser consistente de una prueba a otra. Los registros de todas las pruebas exitosas y no exitosas (resistencias simples y monitoreadas) forman una valiosa recurso de diagnóstico (Hampton, et al. [B20]) y debe conservarse. Si ocurre una falla durante la etapa de aumento de voltaje, entonces se debe registrar el voltaje VLF, Uf (no el voltaje instantáneo); ver Figura D.1. Si ocurre una falla durante el período de espera, el tiempo, t F, en el período de espera debe registrarse; ver Figura D.2. En equipos que permiten que el voltaje alcance el voltaje de prueba en el primer ciclo, la rampa es un cuarto de ciclo de la forma de onda del voltaje y se registra el voltaje de ruptura instantáneo. 34 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) Nivel de voltaje kV RAMPA (rms o pico) SOSTENER ARRIBA Fallo en la prueba Uf Tiempo (Minutos) t=0 Figura D.1—Falla durante el período de aceleración [Registre el voltaje al que ocurre la falla (Uf).] Voltaje Nivel Fallo en la prueba kV (rms o pico) Ud. tF t=0 Tiempo (Minutos) Figura D.2—Falla durante el período de espera [Tiempo de registro en la prueba (tf ).] 35 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) Anexo E (informativo) Cifras de mérito y rango de tangente delta y diferencial disponibles datos tangente delta (inclinación hacia arriba) Se encuentran disponibles datos recopilados recientemente (marzo de 2011) para mediciones realizadas en una variedad de sistemas de servicios públicos. Estos datos se han segregado por tipo de sistema de cable. El comportamiento de la estabilidad medida del tangente delta del sistema de cable, inclinación hacia arriba (1,5 U0 a 0,5 U0) y tangente delta (U0) se muestra en la Figura E.1 a la Figura E.3, respectivamente. Los niveles de evaluación crítica recomendados de estudios adicionales requeridos y acciones requeridas se derivan de estos datos tomando los valores al 80% (siguiendo el principio de Pareto) y 95% de probabilidades, respectivamente. 95 90 80 80 clase interna Completado 70 otnre oiPc Papel EDUCACIÓN FÍSICA 60 50 40 30 0.0 0,2 0,6 0,8 Estabilidad 0,4 (Std Dev) de Tan Delta @ Uo 1.0 (E3) Figura E.1—Distribución acumulativa de todos los valores de estabilidad tangente delta del sistema de cable en U0 36 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) 100 95 90 80 80 70 otnreoiPc 60 50 Doble Encerrado 40 Rangos para Cables de papel 30 clase interna 20 Completado 10 Papel EDUCACIÓN FÍSICA 50 0 50 100 Tip Up de Tan Delta entre 1,5 Uo y 0,5 Uo (E3) Figura E.2—Distribución acumulativa de todos los criterios de inclinación tangente delta del sistema de cable 100 95 90 80 80 70 otnre oiPc 60 50 40 30 clase interna 20 Completado 10 Papel EDUCACIÓN FÍSICA 0.1 1 10 100 1000 Media de Tan Delta @ Uo (E3) Figura E.3—Distribución acumulativa de todo el sistema de cable tangente delta en U0 37 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) Anexo F (informativo) Comentarios sobre la interpretación y el rendimiento de los datos. Se pueden hacer algunos comentarios sobre el riesgo de falla bajo una prueba de resistencia simple basándose en los datos recopilados de aproximadamente 16 000 km (10 000 millas) de sistemas de cable desde el año 2000 de varias empresas de servicios públicos de América del Norte (Hampton, et al. [B20]; Hampton, et al. otros [B19]; NEETRAC [B29]). Sin embargo, el riesgo de falla en la prueba no se relaciona con toda la población sino con el subconjunto más pequeño/mayor/preocupante que las empresas de servicios públicos están sujetas a una evaluación de condición. Por lo tanto, esto sobreestima el riesgo de falla para circuitos nuevos o bien mantenidos, pero puede subestimar el riesgo para circuitos con un rendimiento particularmente deficiente. Las pruebas de resistencia VLF se pueden realizar en una amplia gama de longitudes de cable [~75 m (~250 pies) a ~4,5 km (~15000 pies)]. Por lo tanto, el riesgo de falla en la prueba se puede considerar en los dos niveles siguientes, como se muestra en la Tabla F.1: a) Riesgo de fallo en la prueba en función de la longitud del cable. b) Riesgo de falla en la prueba para una longitud específica de cable, por ejemplo, 300 m (1000 pies). Tabla F.1—Riesgo de falla en la prueba en función de la longitud del sistema de cable para pruebas de resistencia simples durante 30 minutos y voltajes de mantenimiento recomendados Riesgo de falla en pruebas de sistemas de cable con típicamente >25 años de servicio o que muestran evidencia de desempeño deficiente Primer fracaso Cualquier longitud de sistema de cable Segundo fracaso 10%–30% <2% 4% <0,5% Longitud del sistema de cables de 300 m (1000 pies) Las tasas de fallas en servicio después de completar con éxito una prueba VLF son bajas, con >90% de los sistemas de cable sobreviviendo más de 5 años después de la prueba. Los sistemas de cables que fallan en la prueba y luego se reparan tienen una tasa de supervivencia a 5 años >95%. Las fallas generales de aislamiento en las pruebas representan entre el 1% y el 2%, consulte la Figura F.1, del número de sistemas de cables probados de acuerdo con el protocolo de paso de voltaje recomendado. Existe evidencia de una correlación entre los criterios de tan delta y el rendimiento posterior del cable (Perkel, et al. [B30]). Algunos sistemas de cable probados, que ya se sabía que tenían un desempeño de servicio cuestionable (debido a su antigüedad o fallas en el servicio), fueron monitoreados durante varios años para determinar su desempeño de servicio. La Figura F.1 muestra un ejemplo del comportamiento en servicio de aislamientos a base de PE hasta cinco años después de las pruebas. Los tiempos se muestran en formato Weibull segregados por clases de acción: no se requiere acción, se requieren más estudios y se requiere acción. Si no se aborda después de un diagnóstico, se ha estimado que para estos sistemas de cable basados en PE ~7,5 % [(0,8 × 6), de la trama que no requiere acción; + (0,15 × 13), de un gráfico de estudio adicional; + (0,05 × 20), del gráfico de acción requerida, de la Figura F.1] de los sistemas de cable probados fallarían en servicio dentro de 5 años. Cabe señalar que estos resultados no se aplican a los sistemas de cable en general sino al pequeño subconjunto que ya ha llamado la atención del usuario debido a su antigüedad, criticidad, desempeño deficiente del servicio o combinaciones de estos factores. Monitorear el desempeño futuro de los circuitos probados ayudará a fortalecer o modificar las correlaciones a medida que se adquieran más datos. Los nuevos datos se incluirán en futuras revisiones de este documento. 38 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) Clase general 20 20 No se requiere accion Estudio adicional Acción requerida 13 10 6 5 sotnseoim dsa oasl)llE s% a eiP n F d( a b e 5 3 2 06 2 1 1.0 1 0.1 1.0 10.0 100.0 Tiempo transcurrido febrero de 2011 (mes) Figura F.1: Curvas de rendimiento de diagnóstico para mediciones de tan delta en sistemas de cable con rendimiento cuestionable utilizando aislamientos basados en PE (los valores en el lado derecho son el número de fallas a los 60 meses para las diferentes gráficas). 39 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) Anexo G (informativo) Resultados de tan delta de nuevos sistemas de cable Los datos disponibles en 2010 de las pruebas de diagnóstico VLF sobre los diferentes tipos de sistemas de cable recién instalados son limitados, por lo que los valores indicados en las Tablas G.1 a G.2 pueden cambiar a medida que se acumulan datos adicionales. Para los nuevos sistemas de cable, se espera que la tan delta diferencial (DTD) sea pequeña, es decir, la sensibilidad a la tensión de la tan delta debería ser pequeña, al igual que la estabilidad temporal de la tan delta a tensión constante (TDTS). Los valores de tangente delta, DTD y TDTS en cables nuevos a menudo se acercan a los límites de sensibilidad del equipo de medición. En la Figura G.1 y la Figura G.2 se muestra un ejemplo de los valores de VLFTD y VLFDTD para cables nuevos con un tipo de aislamiento de EPR con relleno mineral. Los valores de VLFTD son inferiores a 0,012, significativamente por debajo del valor de no acción requerida indicado en la Tabla G.1, y los valores de VLFDTD (2U0 – U0) son inferiores al límite de 0,02 indicado en la Tabla G.1. Tabla G.1—Criterios para la evaluación de cables recién instalados con aislamientos a base de PE (XLPE y TRXLPE) Provisional debido a la escasez de datos: solo para información de ingeniería Evaluación de condición Estabilidad delta tangente en U0 [103 ] Aceptable <0,1 Se recomienda realizar más estudios >0.1 Tangente delta en U0 Inclinación hacia arriba (2.0U0 – [10–3 ] 1.0U0) [10–3 ] y o <0,8 >0,8 <1.0 y >1.0 o Tabla G.2: Criterios para la evaluación de cables EPR convencionales rellenos de mineral recientemente instalados. Provisional debido a la escasez de datos: solo para información de ingeniería. Evaluación de condición Estabilidad delta tangente en U0 [103 ] Aceptable <0,1 Se recomienda realizar más estudios >0.1 Tangente delta en U0 Inclinación hacia arriba (2.0U0 – [10–3 ] 1.0U0) [10–3 ] y o <5 >5 40 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. y o <10 >10 Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) PRECAUCIÓN Los datos limitados de las Tablas G.1 y G.2 estaban disponibles en 2010 a partir de pruebas de diagnóstico VLF en diferentes tipos de sistemas de cable recién instalados. Los valores pueden cambiar a medida que se acumulan datos adicionales. Los valores de las Tablas G.1 y G.2 deben derivarse mediante el mismo método que se utilizó para obtener los valores enumerados en las Tablas 4 a 6, excepto que los percentiles de las distribuciones acumuladas de los datos de las mediciones en el área particular Se debe utilizar el tipo de sistemas de cable recién instalados. Consulte el Anexo H para obtener información sobre la determinación de los percentiles, los límites de confianza y las limitaciones de estos percentiles cuando los conjuntos de datos son pequeños. En la actualidad, no hay datos suficientes para establecer criterios para evaluar los cables PILC y EPR no convencionales. La Figura G.1 y la Figura G.2 muestran la tangente delta en función de la longitud y la tangente delta diferencial medida en 2U0 y U0 medidas en un tipo de cable EPR nuevo (sin envejecer) relleno de mineral de un fabricante. Los cables se fabricaron entre 1987 y 2007, tenían una clasificación de 5 kV y 8 kV y tenían un espesor de aislamiento del 133 %. Los cables tenían un blindaje de cobre pegado sobre el aislamiento y estaban revestidos. Las pruebas se realizaron después de la instalación sin terminaciones y también después de odaecantloleerD d b la terminación antes de su puesta en servicio. 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 Longitud del cable (m) Figura G.1—Efecto de la longitud del cable sobre la tangente delta medida en 2U0 de un tipo de cable EPR nuevo Los resultados de la Figura G.1 muestran que la tangente delta es menor que 0,012 y es independiente de la longitud. No hubo uniones en los circuitos de cables. Los resultados indican que el criterio tangente delta para que no se requiera acción para las pruebas de instalación y aceptación debe ser menor que el de los cables envejecidos indicado en la Tabla 5. 41 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) Figura G.2—Tangente delta diferencial de un tipo de nuevo cable EPR relleno de mineral La Figura G.2 muestra la tangente delta diferencial (VLFDTD) de cables EPR rellenos de mineral recién instalados antes y después de su terminación. La mayoría de los valores de prueba están por debajo de 0,001, el criterio de aceptación indicado en la Tabla G.2. Tenga en cuenta, sin embargo, que los datos de la Figura G.2 se tomaron en 2U0 y U0; mientras que los voltajes de prueba en la Tabla 5 son 1.5U0 y 0.5U0. Las Tablas 4 a 7 enumeran los valores de la figura de mérito obtenidos durante las pruebas de mantenimiento en diferentes tipos de cables envejecidos. 42 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) Anexo H (informativo) Desarrollo de criterios específicos de utilidad/aplicación. En muchos casos, los criterios (las divisiones entre No se requieren acciones para estudios adicionales y Estudios adicionales para acciones requeridas) deben estimarse a partir de un conjunto de datos más pequeño que el utilizado para desarrollar las tablas en el cuerpo de la norma. Cuando los datos son limitados, la experiencia ha demostrado que el ingeniero debe considerar una serie de cuestiones. Estos se exponen a continuación, utilizando como ejemplo el aislamiento relleno y sus subclases. Se requiere información suficiente para determinar los percentiles deseados seleccionados para los niveles críticos. En este documento, los percentiles 80 y 95 se han seleccionado por analogía con el principio de Pareto y los gráficos de Shewart. En estos casos se ha descubierto que se pueden desarrollar estimaciones razonables con conjuntos de muestras del orden de 100 entradas separadas. El proceso se puede aplicar con números más bajos; sin embargo, las estimaciones son mucho más aproximadas (consulte los límites de confianza del 95 % para XLPE resistente a descargas y relleno de minerales en la Tabla H.1) y están sujetas a cambios mucho mayores a medida que haya más datos disponibles en fechas posteriores. Obviamente, el percentil 95 (Acción requerida) es el nivel más sensible a este tema, ya que se encuentra en el extremo de la distribución de datos. Como ya se mencionó, este documento, para mantener la coherencia entre las clases de aislamiento, seleccionó los percentiles 80 y 95 como niveles críticos. Estos no son los únicos niveles que un usuario puede seleccionar; por ejemplo 75 y los percentiles 90 pueden ser igualmente válidos y la elección suele estar guiada por las estrategias de remediación y riesgo del usuario. Sin embargo, se debe tener cuidado para garantizar que no se seleccionen valores excesivamente bajos o altos, por ejemplo, percentiles 50 o 99 . Los percentiles 80 y 95 se guiaron por las cúspides o puntos de división en las distribuciones de datos (consulte la distribución de EPR lleno de minerales que se muestra en la Figura H.1). En este caso, no existe un acuerdo preciso con los percentiles, pero su adopción es razonable para mejorar la coherencia en todos los sistemas de aislamiento y proporcionar un marco para la mejora constante de los criterios. Inherente a cualquier estimación de criterios es el error introducido por los datos. Una forma conveniente de determinar y representar esto es mediante los límites de confianza asociados con los ajustes de distribuciones estadísticas. Por lo tanto, el ingeniero puede elegir la estimación percentil o los límites de confianza inferior (el más común) o superior de la estimación para los niveles críticos. Nuevamente este es un juicio guiado por las estrategias de remediación y riesgo. En el caso de las características tangente delta de VLF (estabilidad, inclinación hacia arriba y tangente delta), esto se complica para los datos en servicio por el hecho de que ninguna distribución única puede ajustar adecuadamente los datos en todo el rango para todos los aislamientos. Las siguientes figuras muestran los problemas que debe enfrentar el ingeniero. Los datos de EPR llenos de minerales (Figura H.1) claramente tienen modos múltiples (representados por los segmentos de línea recta y las cúspides), de modo que no se puede lograr un ajuste adecuado para todos los datos, incluso cuando se utiliza una sofisticada distribución de Weibull de tres parámetros. Considerando que, los datos para EPR con relleno mineral resistente a la descarga (Figura H.2) parecen estar bien ajustados por la distribución de Weibull de tres parámetros (no está claro si este nivel de ajuste es un atributo de los escasos datos sobre este material) . En este caso, entonces es bastante sencillo desarrollar los límites de confianza para los percentiles. Por ejemplo, en el percentil 80 de la Figura H.2, el usuario puede optar por utilizar 80 E3 o 150 E3 como división entre las áreas Sin acción o Estudios adicionales (consulte la Tabla H.1). La escasez de datos lleva al problema que se enfrenta en el percentil 95 , donde los datos sugerirían un límite superior de 540, mientras que la distribución aboga por 250. En estas situaciones parecería prudente reconocer las limitaciones de los datos y ponderar el límite hacia los datos; en este caso 515. Sin embargo, en este caso, la cuestión conlleva menos sensibilidad porque se refiere al límite superior, que rara vez se utiliza para determinar los criterios. 43 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) La situación es más complicada para el aislamiento relleno (categorías de EPR con relleno de mineral y EPR con relleno de negro de carbón), ya que una distribución única no proporciona un ajuste adecuado para ninguna de las características. En estos casos, es necesario reconocer la limitación del enfoque de Weibull en el sentido de que está diseñado para aplicarse a un solo modo a la vez. Por lo tanto, es necesario segregar los conjuntos de datos completos en subgrupos más pequeños y luego aplicar un enfoque de distribución. La segregación es sencilla y puede lograrse mediante la inspección de las distribuciones empíricas; hasta la fecha no se ha considerado necesario utilizar ninguna herramienta de optimización. El resultado de este enfoque se muestra para los datos de inclinación para la clase EPR con relleno mineral (Figura H.3). En este caso se han utilizado tres distribuciones separadas (1, 2 y 3); De estas distribuciones, la número 3 es la de mayor interés para los criterios en los percentiles 80 y 95 . Como se puede observar, el ajuste de la distribución es adecuado en el área de interés y, por lo tanto, se puede establecer el rango de confianza para la inclinación: No se requieren acciones para estudios adicionales, 3,7 a 6,75, y Se requieren estudios adicionales para acciones, 74 a 135. Los resultados para todas las características y tipos de clase de aislamiento relleno se muestran en la Tabla H.1. La revisión de este documento ha demostrado claramente los beneficios de establecer claramente la metodología (fecha basada, percentiles consistentes, estimaciones de percentiles, etc.) para la selección de los niveles críticos. El principal de estos beneficios es la disponibilidad de un marco con el que actualizar los criterios de forma rápida y transparente a medida que haya más datos disponibles. Los criterios utilizados para las cifras históricas de mérito proporcionadas en este documento se seleccionaron utilizando la estimación de los percentiles 80 y 95 , no los límites de confianza inferiores. Muchos usuarios encontrarán complicados de usar los rangos proporcionados en la Tabla H.1 y preferirán la claridad de las estimaciones de percentiles en el documento principal. Sin embargo, resulta beneficioso reconocer la naturaleza probabilística de los criterios. 44 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) Tabla H.1: Cifras históricas de mérito para la evaluación de la condición de aislamientos rellenos envejecidos en servicio utilizando 0,1 Hz, incluidos los límites de confianza superior e inferior del 95 %. Condición Sistemas de aislamiento rellenos. límites de Diferencial VLFTD VLFTD Estabilidad del tiempo evaluación (VLFTDTS) medido por desviación estándar en U0 0,08 <0,1 0,13 <0,1 — — No se requiere ninguna acción EPR relleno de minerales (rosa) <0,1 y — para seguir estudiando [10– 3] 3,7 <5 6.75 30 <35 41 1,64 <2 2,43 14 <20 29 3.6 <4 4.5 y 19 <20 24 5.1 <6 7.4 80 <100 150 — — 60 <100 165 0,97 >1,3 1,75 74 >100 135 102 >120 141 EPR relleno de carbón (negro) 0,75 >2,7 9,8 81 >120 177 66 >100 151 EPR relleno de minerales (rosa) 0,68 >1 1.7 EPR resistente a descargas 0,2 >1 6,4 — EPR resistente a descargas <0,1 0,15 XLPE relleno de minerales Si no es posible identificar definitivamente un Llenado Aislamiento Estudio adicional para la acción [103] y 1,5 U0 — EPR relleno de carbón (negro) en U0 (VLFDTD) (diferencia en mediaVLFTD) entre 0,5 U0 [103] Si no es posible identificar definitivamente un aislamiento relleno Significar VLFTD Requerido XLPE relleno de minerales o — 45 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. 82 >120 175 7,5 >10 14,1 — o 75 >100 133 237 >350 515 212 >350 576 Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) 99 95 90 Aislamiento = EPR relleno de minerales 80 70 60 50 40 otnre oiPc 30 20 10 5 3 2 Weibull de 3 parámetros: IC del 95% 1.0 1 0,1 10.0 100.0 Tan Delta (E3) @1Uo Umbral Figura H.1—Ajuste de Weibull de tres parámetros a los datos delta tangente disponibles recopilados en U0 segregados para EPR lleno de mineral 99 90 80 70 60 50 40 otnre oiPc 30 20 10 Aislamiento = EPR con relleno mineral resistente a la descarga 5 3 Tabla de estadísticas 2 Forma 0,853556 Escala 54,3551 tres Falla Weibull de 3 parámetros: IC del 95% 1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 200 300 16.2761 37 400 500 600 TD (E3) @1Uo Figura H.2—Ajuste de Weibull de tres parámetros a los datos de tangente delta disponibles recopilados en U0 segregados para EPR relleno de mineral resistente a la descarga 46 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) Modo de falla = 1 Modo de falla = 1 Umbrales de escala de forma Modo de falla = 2 Weibull de 3 parámetros: IC del 95% 106.548 8126.77 7946.12 Weibull de 3 parámetros: IC del 95% Modo de falla = 2 90 90 Umbrales de escala de forma 50 0,751884 1,45822 0,0176513 50 Modo de falla = 3 otnreoiP c otnreoiP c 10 Umbrales de escala de forma 10 0,676454 52,4249 3,60068 1 0.1 7000 1 0,01 7500 8000 0,10 Inclinación Umbral 1.00 10.00 propina Modo de falla = 3 90 Weibull de 3 parámetros: IC del 95% 82.00 Percentil 95 para datos completos otnre oiP c 50 10 3.624 4 021 Percentil 80 para datos completos 1 10 100 1000 Levantarse Figura H.3—Ajustes de Weibull de tres parámetros a los diferentes modos dentro de los datos de punta hacia arriba (tangente delta @ 1,5 U0 – tangente delta @ 0,5 U0) para EPR lleno de mineral. El modo 3 se utiliza para establecer los límites de confianza en los percentiles 80 y 95 de toda la distribución de datos (no segregada en modos). 47 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) Anexo I (informativo) Criterios de tangente delta utilizados fuera de América del Norte Las Tablas 4 a 6 de esta guía se basan en datos obtenidos sobre diseños e instalaciones de cables de América del Norte. La Tabla I.1, Tabla I.2, Tabla I.3 y Tabla I.4 enumeran los rangos en los criterios de evaluación TD para diferentes aislamientos de cables utilizados en diferentes países fuera de América del Norte por industria y servicios públicos. Los límites de TD inferior y superior y de TD diferencial se aplican individualmente. Se desconoce el número de empresas de servicios públicos o países y no hay información disponible sobre ocurrencias de fallas o condiciones de servicio. Tabla I.1—Cifras de mérito alternativas para la evaluación de la condición de aislamientos a base de PE (es decir, PE, XLPE) Evaluación de condición TD diferencial (diferencia en media Estabilidad TD (medida por desviación estándar) en U0 [103] TD media en 2U0 [103] TD) entre 2U0 y U0 [103] No se requiere accion Se recomienda realizar más estudios Acción Requerido <0,1 <0,6 y y <1.2 0,1 a 0,5 o 0,6 a 1 o 1.2 a 2 >0,5 o >1 o >2 Tabla I.2—Cifras de mérito alternativas para la evaluación de la condición de aislamientos basados en PE con aditivos (es decir, TRXLPE, copolímeros), consulte la nota de la tabla Evaluación de condición No se requiere accion Se recomienda realizar más estudios Acción requerida TD diferencial (diferencia en media Estabilidad TD (medida por desviación estándar) en U0 [103] <0,5 TD media en 2U0 [103] TD) entre 2U0 y U0 [103] y <1,5 y <8 0,5 a 1 o 1,5 a 3 o 8 a 10 >1 o >3 o >10 NOTA: debido al efecto de polimerización a largo plazo, los resultados medios de TD en 2U0, inmediatamente después de la producción de aislamientos de copolímeros, pueden medirse significativamente más altos. Después de uno o dos años, los valores absolutos de TD pueden disminuir cerca de niveles similares a los aislamientos XLPE o PE. 48 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos. Machine Translated by Google IEEE Std 400.22013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz) Tabla I.3—Cifras internacionales de aislamientos rellenos (es decir, EPR con relleno mineral) Evaluación de condición <0,5 No se requiere accion Se recomienda realizar más estudios TD diferencial (diferencia en media Estabilidad TD (medida por desviación estándar) en U0 [103] TD media en 2U0 [103] TD) entre 2U0 y U0 [103] <4 y <10 y 0,5 a 1 o 4 a 10 o 10 a 80 >1 o >10 o >80 Acción Requerido Tabla I.4—Cifras internacionales para el estado de los aislamientos de papel (es decir, PILC) Condición evaluación Ninguna acción Requerido Estudio adicional Aconsejado Acción Requerido TD Estabilidad temporal (medida por desviación estándar) en U0 [103] TD diferencial TD media a 2U0 [103] (diferencia en TD media) entre 2U0 y U0 [103] <–0,5 y –20 a 20 y <50 –20 a –50 0,5 a 1 o o o 50 a 100 o >100 20 a 50 >1 o <–50 o >50 49 Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

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