Estudo de Caso: Localização de Falha em Cabo de 380V

Estudo de caso: Cable Falha Localização em um Cabo de 380V

ⅰ. Preparação para o Teste

II. Processo de Teste

Passo 1: Determinação da Natureza da Falha

Foi utilizado um megôhmetro de 500V para testar a isolação trifásica do cabo. A isolação medida em relação à terra foi: 50Ω para a Fase A, infinita para a Fase B e infinita para a Fase C. Isso indicou uma falha de baixa resistência na Fase A. A Fase A mostrou continuidade no modo de buzina do multímetro.

Passo 2: Localização Preliminar da Falha

1. Na extremidade da sala de distribuição, utilizando o modo de pulso de baixa tensão do veículo localizador de falhas, mediu-se o cabo entre as Fases B e C para determinar um comprimento total de 107 metros, conforme mostrado na figura abaixo.

2. Como a blindagem do cabo no extremo da sala de distribuição não estava aterrada, o método de onda viajante não pôde ser utilizado entre a fase com defeito e a blindagem. Testar a fase com defeito em relação à terra também não gerou uma forma de onda eficaz. Portanto, o método de ponte foi utilizado para testar diretamente a distância do defeito no cabo. Configurando diferentes ajustes de corrente, o método de ponte mediu a distância do defeito como sendo de 6 ou 7 metros na extremidade próxima. Após trocar a extremidade de teste, a distância do defeito foi medida em 101 metros. A soma das distâncias do defeito testadas nas duas extremidades é compatível com o comprimento total. Conforme mostrado na figura a seguir:

Passo 3: Busca com Localizador de Cabo O caminho é conhecido e o diagrama do percurso é mostrado na Figura 4 abaixo.

Passo 4: Localize o defeito com precisão

1. Uma vez que a localização da falha, determinada pelo método da ponte, estava a 7 metros do terminal de teste, detectou-se uma falha próxima. Para evitar interferências provenientes do ruído do equipamento devido à aplicação de tensão, o veículo foi conduzido até a caixa de distribuição terminal para pressurização e determinação da localização.

2. Na caixa de distribuição terminal, o cliente havia removido parcialmente a armadura do cabo e aterrado a armadura. Aplicou-se uma descarga pulsada de 5 kV entre a fase com falha e o terra. Um som de descarga foi ouvido e centelhas foram vistas na vala do cabo próxima, como mostrado na Figura 5 abaixo. Após desligar o pulso de alta tensão, o cabo foi levantado, mas nenhum dano óbvio foi observado. Suspeitou-se de descarga proveniente da armadura. Após suspender o cabo, aplicou-se novamente pressão nesse local, mas nenhuma descarga foi observada.

3.Continue pressurizando a fase com defeito para localizar o ponto. Nenhum som de descarga é ouvido no ponto de falha no canal de cabos próximo à extremidade. O cabo desce do painel de saída da sala de distribuição e segue pelo canal de cabos até a parede da sala de distribuição, sendo então enterrado diretamente no exterior da sala de distribuição. O comprimento deste trecho de cabo é de aproximadamente 6 ou 7 metros. Nenhum som de descarga é ouvido no ponto de falha na posição enterrada diretamente fora da parede, apenas um leve som de descarga da armadura.

4.Continuando a localizar o ponto de falha, ouvimos um som de descarga em um local aproximadamente 75 metros distante do ponto de teste, acompanhado de vibração no solo. Este local apresentava sinais de reparos anteriores e, mediante consulta, verificamos que anteriormente havia sido instalada uma tubulação de água, conforme mostrado na Figura 7 abaixo. No entanto, esta localização era significativamente diferente da distância medida pela ponte. Suspeitamos que, após a fase defeituosa ter sido conectada firmemente à armadura, a maior parte da energia da descarga por impulso tenha sido conduzida através do condutor até a armadura, provocando uma descarga para o solo na capa externa danificada. O ponto real da falha ainda estava cerca de 6 ou 7 metros mais próximo.

5. Como nenhum som de descarga pôde ser ouvido próximo ao final, planejamos localizar a falha utilizando o método de tensão de passo do sistema de localização de falhas na capa externa HC-10. O sinal medido fora da parede da sala de distribuição apontava para a extremidade distante e era de aproximadamente 4 mV. Isso continuou até 75 metros, onde um som de descarga perceptível foi detectado, com um valor de sinal de aproximadamente 30 mV. (Devido ao pavimento de concreto nesse local, o teste foi limitado a uma lacuna paralela ao cabo.) Além desse ponto, a direção do sinal mudou, indicando que o ponto de dano medido ainda estava localizado ali. As alterações no sinal são mostradas na figura abaixo. No entanto, os resultados não coincidiram com os obtidos no teste com ponte, e o valor do sinal de tensão de passo medido foi relativamente baixo. Suspeitamos que o ponto de falha não estivesse danificado externamente, resultando em vazamento de sinal a partir do ponto de dano na capa externa, em vez do próprio ponto de falha.

6.Neste ponto, o cabo estava com problemas. A distância medida pela ponte não correspondia à localização do ponto de dano, determinada pelo som da descarga e medições de tensão passo. O cabo estava enterrado superficialmente em uma estrada de terra, a dois ou três metros após sair da parede da sala de distribuição, enquanto o som da descarga era ouvido em uma superfície de estrada de cimento endurecida, mais profundamente. Por isso, planejaram escavar primeiro a estrada de terra. Após a escavação, observaram que não havia sinais de danos ou avarias na superfície externa do cabo. Suspeitaram que a fase defeituosa estivesse em uma conexão sólida com a armadura do cabo. Por isso, desconectaram a armadura do cabo em cerca de oito ou nove metros. Em seguida, utilizando um multímetro, realizaram um teste de continuidade entre a fase defeituosa e a armadura, conforme mostrado na figura abaixo. Os resultados do teste mostraram que o condutor do cabo na fase defeituosa era condutivo em ambas as extremidades da armadura, com uma resistência de quase 0 ohm em direção à extremidade do teste e aproximadamente 29 ohms em direção à outra extremidade. A re-pressurização confirmou que o cabo não estava descarregando, e o som da descarga na armadura próxima havia desaparecido.

7.Neste ponto, inicialmente foi determinado que o cabo poderia ter uma falha de aterramento multiponto, resultando em resultados imprecisos nos testes da ponte. O som de descarga ouvido aproximadamente a 75 metros era um dos pontos de falha. Como a pressão foi aplicada na extremidade, a descarga ocorreu preferencialmente no primeiro ponto de falha próximo à extremidade, e o som da descarga na armadura desapareceu após a desconexão da armadura na extremidade mais próxima. Portanto, o ponto de falha a 75 metros foi escavado e reparado antes dos testes. Após a escavação, constatou-se que o cabo tinha pontos de danos evidentes, como mostrado na figura abaixo.

8. Após a retirada do primeiro ponto de falha, somado ao ponto já encontrado anteriormente pelo cliente, já havia dois pontos de falha no cabo de 107 metros de comprimento. O cabo havia sido instalado há menos de um ano, então planejamos substituí-lo diretamente, sem continuar a busca.

III. Teste S resumo

01 Os cabos de baixa tensão são suscetíveis a múltiplas falhas de terra, afetando significativamente os resultados do teste da ponte. Neste caso, pode-se utilizar o método da onda viajante ou o método da tensão por degraus para verificação cruzada.

02 Ao utilizar o método da onda viajante para localização de falhas em cabos de baixa tensão, não teste o condutor em relação à terra. Isso ocorre porque o sinal da onda viajante proveniente da terra é mal transmitido, resultando em formas de onda indetectáveis.

03 Ao utilizar o método da tensão por degraus para localização de falhas em cabos enterrados diretamente sob pavimento endurecido, devido às características especiais do pavimento, é possível testar as rachaduras do pavimento paralelamente ao cabo. Finalmente, a localização da falha pode ser determinada com base na posição de instalação do cabo. Para pavimento endurecido, também é possível inserir um cinzel de aço através das rachaduras para localizar a falha.

04 Falhas de contato morto de baixa resistência geralmente produzem pouco ou nenhum ruído de descarga. No entanto, o veículo de detecção de falhas em cabos utilizado neste caso possui um capacitor interno maior e uma energia de descarga muito superior aos geradores de alta tensão convencionais, resultando em um ruído de descarga perceptível.

IV. Análise da Causa da Falha

O ponto de falha escavado era um pequeno orifício, quase circular, com marcas de mordida ao redor. Suspeitava-se que a isolação do cabo tivesse sido danificada e perfurada por insetos e formigas.

V. Sugestões de Operação e Manutenção

1. Inspecionar regularmente os cabos enterrados diretamente para identificar e resolver prontamente possíveis riscos de segurança. As inspeções devem incluir a aparência do cabo, o desempenho da isolação e o estado dos conectores.

2. Ao instalar cabos enterrados diretamente, devem ser tomadas precauções para evitar corrosão do solo, danos causados por insetos e roedores, infiltração de água subterrânea e danos mecânicos.