Estudio de Caso: Localización de Falla en un Cable de 380V

Estudio de caso: Cable Falla Ubicación en un Cable de 380V

ⅰ. Preparación para la Prueba

II. Proceso de Prueba

Paso 1: Determinar la Naturaleza de la Falla

Se utilizó un megóhmetro de 500V para probar el aislamiento trifásico del cable. El aislamiento medido respecto a tierra fue: 50Ω para la Fase A, infinito para la Fase B e infinito para la Fase C. Esto indicó una falla a tierra de baja resistencia en la Fase A. La Fase A mostró continuidad en el modo de buzzer del multímetro.

Paso 2: Localización Preliminar de la Falla

1. En el extremo del cuarto de distribución, utilizando el modo de pulso de baja tensión del vehículo localizador de fallas, se midió el cable entre las Fases B y C para determinar una longitud total de 107 metros, como se muestra en la figura a continuación.

2. Debido a que la armadura del cable en el extremo del cuarto de distribución no estaba conectada a tierra, no se pudo utilizar el método de onda viajera entre la fase defectuosa y la armadura. La prueba de la fase defectuosa a tierra tampoco logró producir una forma de onda efectiva. Por lo tanto, se utilizó el método de puente para probar directamente la distancia del fallo en el cable. Estableciendo diferentes ajustes de corriente, el método de puente midió que la distancia del fallo era de 6 o 7 metros en el extremo cercano. Tras cambiar el extremo de prueba, la distancia del fallo se midió en 101 metros. La suma de las distancias de fallo probadas en ambos extremos es coherente con la longitud total. Como se muestra en la figura siguiente:

Paso 3: Búsqueda con localizador de cables. La trayectoria es conocida y el diagrama de la trayectoria se muestra en la Figura 4 siguiente.

Paso 4: Localizar el fallo con precisión

1. Dado que la ubicación de la falla, determinada mediante el método de puente, estaba a 7 metros del terminal de prueba, se detectó una falla cercana. Para evitar interferencias del ruido del equipo proveniente de la aplicación de voltaje, el vehículo se condujo hasta la caja de distribución terminal para presurización y determinación de la ubicación.

2. En la caja de distribución terminal, el cliente había retirado parcialmente el blindaje del cable y conectado a tierra el blindaje. Se aplicó una descarga de impulso de 5 kV entre la fase defectuosa y tierra. Se escuchó un sonido de descarga y se observaron chispas en la zanja del cable cercano, como se muestra en la Figura 5 a continuación. Tras apagar el pulso de alta tensión, se levantó el cable, pero no se observó daño evidente. Se sospechó de una descarga del blindaje. Tras suspender el cable, se aplicó nuevamente presión en ese punto, pero no se observó descarga.

3.Continúe presurizando la fase defectuosa para localizar el punto. No se escucha sonido de descarga en el punto de falla dentro del canal de cable cercano. El cable desciende desde el tablero de salida del cuarto de distribución y discurre a lo largo del canal de cables hasta la pared del cuarto de distribución, y luego se entierra directamente fuera del cuarto de distribución. La longitud de este tramo de cable es de aproximadamente 6 u 8 metros. No se escucha sonido de descarga en el punto de falla en la posición de enterramiento directo fuera de la pared, solamente un leve sonido de descarga en el blindaje.

4. Al continuar localizando el punto de falla, escuchamos un sonido de descarga en una ubicación aproximadamente a 75 metros del extremo de prueba, acompañado de vibración del terreno. Esta ubicación mostraba señales de reparaciones previas y, al indagar, supimos que anteriormente se había instalado una tubería de agua, como se muestra en la Figura 7 a continuación. Sin embargo, esta ubicación era considerablemente diferente a la distancia medida mediante el puente. Sospechamos que, tras conectar firmemente la fase defectuosa al blindaje, la mayor parte de la energía de la descarga impulsiva se condujo a través del núcleo del cable hacia el blindaje, causando una descarga hacia tierra en la funda exterior dañada. El punto real de falla se encontraba aún aproximadamente 6 o 7 metros más cerca.

5. Dado que ningún sonido de descarga podía escucharse cerca del final, planeamos localizar la falla utilizando el método de voltaje escalonado del sistema de localización de fallas en funda exterior HC-10. La señal medida fuera de la pared del cuarto de distribución apuntaba hacia el extremo más alejado y tenía aproximadamente 4 mV. Esto continuó hasta los 75 metros, donde se detectó un sonido de descarga claramente perceptible, con un valor de señal de aproximadamente 30 mV. (Debido al pavimento de hormigón en este lugar, las pruebas se limitaron a una separación paralela al cable.) Más allá de este punto, la dirección de la señal cambió, indicando que el punto de daño medido aún se encontraba allí. Los cambios en la señal se muestran en la figura inferior. Sin embargo, los resultados no coincidieron con los obtenidos mediante la prueba con puente, y el valor de la señal de voltaje escalonado medido fue relativamente bajo. Sospechamos que el punto de falla no estaba dañado externamente, provocando fuga de señal desde el punto de daño en la funda exterior en lugar del punto de falla.

6. En este punto, el cable presentaba problemas. La distancia medida por el puente no coincidía con la ubicación del punto dañado, determinada por el sonido de la descarga y las mediciones de tensión paso. El cable estaba enterrado de forma superficial en un camino de tierra, a dos o tres metros después de salir de la pared de la sala de distribución, mientras que el sonido de la descarga se escuchaba en una superficie de hormigón endurecido, más profunda. Por lo tanto, planearon excavar primero el camino de tierra. Tras la excavación, no observaron signos de daño en la superficie exterior del cable. Sospecharon que la fase defectuosa tenía una conexión sólida con el blindaje del cable. Por ello, desconectaron el blindaje del cable aproximadamente a ocho o nueve metros. Luego, utilizando un multímetro, realizaron una prueba de continuidad entre la fase defectuosa y el blindaje, como se muestra en la figura siguiente. Los resultados de la prueba mostraron que el núcleo del cable en la fase defectuosa era conductor hacia ambos extremos del blindaje, con una resistencia de casi 0 ohmios hacia el extremo de prueba y aproximadamente 29 ohmios hacia el otro extremo. Una nueva presurización confirmó que el cable no estaba descargando, y el sonido de descarga en el blindaje del extremo cercano había desaparecido.

7. En este punto, inicialmente se determinó que el cable podría tener una falla de conexión a tierra en múltiples puntos, lo que resultaba en resultados inexactos de la prueba de puente. El sonido de descarga escuchado a unos 75 metros era uno de los puntos de falla. Dado que la presión se aplicaba en el extremo, la descarga se producía preferentemente en el primer punto de falla cerca del extremo, y el sonido de la descarga en la armadura desapareció después de desconectar la armadura en el extremo cercano. Por lo tanto, primero se excavó y reparó el punto de falla a los 75 metros antes de realizar la prueba. Después de la excavación, se encontró que el cable tenía puntos de daño evidentes, como se muestra en la figura siguiente.

8. Después de excavar el primer punto de falla, sumado al punto de falla encontrado anteriormente por el cliente, ya había dos puntos de falla en el cable de 107 metros de longitud. El cable había sido instalado hace menos de un año, por lo que planeamos reemplazarlo directamente sin seguir buscando.

III. Prueba S resumen

01 Los cables de baja tensión son susceptibles a múltiples fallas a tierra, lo que impacta significativamente los resultados de la prueba de puente. En este caso, se puede utilizar el método de onda viajera o el método de tensión escalonada para verificación cruzada.

02 Al utilizar el método de onda viajera para localizar fallas en cables de baja tensión, no pruebe el conductor contra tierra. Esto se debe a que la señal de onda viajera proveniente de la tierra se transmite deficientemente, lo que resulta en formas de onda indetectables.

03 Al utilizar el método de tensión escalonada para localizar fallas en cables enterrados directamente bajo pavimento endurecido, debido a las características especiales del pavimento, es posible probar las grietas del pavimento paralelas al cable. Finalmente, la ubicación de la falla se puede determinar basándose en la posición de instalación del cable. Para pavimento endurecido, también se puede insertar un cincel de acero a través de las grietas para localizar la falla.

04 Los fallos de contacto muerto de baja resistencia generalmente producen poco o ningún ruido de descarga. Sin embargo, el vehículo de detección de fallos en cables utilizado en este caso tiene un capacitor interno más grande y una energía de descarga mucho mayor que los generadores de alta tensión convencionales, lo que resulta en un ruido de descarga notable.

IV. Análisis de la causa del fallo

El punto de fallo excavado fue un pequeño agujero casi circular con marcas de mordeduras alrededor. Se sospechó que la aislación del cable había sido dañada y perforada por insectos y hormigas.

V. Sugerencias para la operación y mantenimiento

1. Inspeccionar regularmente los cables enterrados directamente para identificar y abordar oportunamente posibles riesgos de seguridad. Las inspecciones deben incluir el estado físico del cable, su rendimiento de aislación y la condición de los conectores.

2. Al tender cables enterrados directamente, se deben tomar precauciones para prevenir la corrosión del suelo, daños por insectos y roedores, infiltración de agua subterránea y daños mecánicos.