IEEE 400.2-2013 VLF - En.es [PDF]

Zitiervorschau

Traducido del inglés al español - www.onlinedoctranslator.com

Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF)

(menos de 1 Hz)

Sociedad de Energía y Energía IEEE

Patrocinado por el Comité de Conductores Aislados

IEEE

3 Park Avenue

IEEE Std 400.2 ™ -2013

Nueva York, NY 10016-5997 EE. UU. 31 de mayo de 2013

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

IEEE Std 400.2 ™ -2013

Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

Patrocinador

Comité de conductores aislados IEEE de El Power and Energy Society

Aprobado el 6 de marzo de 2013

Junta de normas IEEE-SA

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Abstracto: En esta guía se describen la resistencia a muy baja frecuencia (VLF) y otras pruebas y mediciones de diagnóstico que se realizan utilizando la activación de 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. Las tablas se incluyen como ayuda para identificar la efectividad de la prueba de voltaje de CA del VLF para varios problemas de aislamiento del sistema de cables. Palabras clave: localización de fallas de cables, pruebas de sistemas de cables, pruebas de cables, evaluación de condiciones, espectroscopía dieléctrica, conexión 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 de CA VLF •

The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.3 Park Avenue, Nueva York, NY 10016-5997, 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 Registradas de EE. UU., Propiedad de The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Incorporated.

PDF: Impresión:

ISBN 978-0-7381-8422-7 ISBN 978-0-7381-8423-4

STD98236 STDPD98236

IEEE prohíbe la discriminación, el acoso y la intimidación. Para más información visite http:// www.ieee.org/web/aboutus/whatis/policies/p9-26.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.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Aviso y exención de responsabilidad con respecto al uso de documentos IEEE: Los documentos de Normas IEEE se desarrollan dentro de las Sociedades IEEE y los Comités de Coordinación de Normas de la Junta de Normas de la Asociación de Normas IEEE (IEEE-SA). IEEE desarrolla sus estándares a través de un proceso de desarrollo de consenso, aprobado por el American National Standards Institute, 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 precisión de la información o 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, uso o dependencia de cualquier documento estándar de IEEE. IEEE no garantiza ni representa la precisión o el contenido del material contenido en sus estándares, y renuncia expresamente a cualquier garantía expresa o implícita, incluida cualquier garantía implícita de comerciabilidad o idoneidad para un propósito específico, o que el uso del material contenido en su normas está libre de infracción de patentes. Se suministran los documentos de los estándares IEEE " COMO ES."

La existencia de un estándar IEEE no implica que no existan otras formas de producir, probar, medir, comprar, comercializar o proporcionar otros bienes y servicios relacionados con el alcance del estándar IEEE. Además, el punto de vista expresado en el momento en que se aprueba y emite una norma está sujeto a cambios provocados por los avances en el estado de la técnica y los comentarios recibidos de los usuarios de la norma. Cada estándar IEEE está sujeto a revisión al menos cada diez años. Cuando un documento tiene más de diez años y no ha pasado por un proceso de revisión, es razonable concluir que su contenido, aunque todavía tiene algún valor, no refleja totalmente el estado actual de la técnica. Se advierte a los usuarios que verifiquen para determinar si tienen la última edición de cualquier estándar IEEE.

Al publicar y hacer disponibles sus estándares, IEEE no sugiere ni presta servicios profesionales o de otro tipo para, o en nombre de, ninguna persona o entidad. El IEEE tampoco se compromete a realizar ningún deber que una persona o entidad le deba a otra persona. Cualquier persona que utilice cualquier documento de estándares IEEE, debe confiar en su propio juicio independiente en el ejercicio de un cuidado razonable en cualquier circunstancia dada o, según corresponda, buscar el consejo de un profesional competente para determinar la idoneidad de un estándar IEEE dado.

Traducciones: El proceso de desarrollo de consenso de IEEE implica la revisión de documentos solo en inglés. En el caso de que se traduzca un estándar IEEE, solo la versión en inglés publicada por IEEE debe considerarse el estándar IEEE aprobado. Declaraciones oficiales: Una declaración, escrita u oral, que no se procesa de acuerdo con el Manual de operaciones de la Junta de Normas de IEEE-SA no se considerará la posición oficial de IEEE o de cualquiera de sus comités y no se considerará ni se considerará que lo sea, un puesto formal de IEEE. En conferencias, simposios, seminarios o cursos educativos, una persona que presente información sobre los estándares del IEEE deberá dejar en claro que sus puntos de vista deben considerarse los puntos de vista personales de ese individuo en lugar de la posición formal del IEEE.

Comentarios sobre las normas: Los comentarios para la revisión de los documentos de los Estándares IEEE son bienvenidos por parte de cualquier parte interesada, independientemente de su afiliación a IEEE. Sin embargo, IEEE no proporciona información de consulta ni consejos relacionados con los documentos de las Normas IEEE. Las sugerencias para cambios en los documentos deben ser en forma de un cambio de texto propuesto, junto con los comentarios de apoyo apropiados. Dado que los estándares IEEE representan un consenso de intereses interesados, es importante asegurarse de que cualquier respuesta a comentarios y preguntas también reciba la concurrencia de un equilibrio de intereses. Por esta razón, el IEEE y los miembros de sus sociedades y Comités Coordinadores de Normas no pueden brindar una respuesta instantánea a comentarios o preguntas, excepto en aquellos casos en los que el asunto se haya abordado previamente. http://standards.ieee.org/develop/wg/ . Los comentarios sobre las normas deben enviarse a la siguiente dirección:

Secretario, Junta de Normas IEEE-SA 445 Hoes Lane Piscataway, Nueva Jersey 08854 Estados Unidos

Fotocopias: El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, Inc. otorga la autorización para fotocopiar partes de cualquier estándar individual para uso interno o personal, siempre que se pague la tarifa correspondiente al Centro de autorización de derechos de autor. Para organizar el pago de la tarifa de licencia, comuníquese con el Centro de autorización de derechos de autor, Servicio al cliente, 222 Rosewood Drive, Danvers, MA 01923 EE. UU. +1 978 750 8400. El permiso para fotocopiar partes de cualquier estándar individual para uso educativo en el aula también se puede obtener a través del Copyright Clearance Center.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Aviso a los usuarios

Leyes y regulaciones Los usuarios de los documentos de los estándares IEEE deben consultar todas las leyes y regulaciones aplicables. El cumplimiento de las disposiciones de cualquier documento de normas IEEE no implica el cumplimiento de los requisitos reglamentarios aplicables. Los implementadores de la norma son responsables de observar o hacer referencia a los requisitos reglamentarios aplicables. IEEE, mediante la publicación de sus estándares, no tiene la intención de instar a que se tomen medidas que no cumplan con las leyes aplicables, y estos documentos no pueden interpretarse como tal.

Derechos de autor

Este documento está protegido por derechos de autor de IEEE. Está disponible para una amplia variedad de usos públicos y privados. Estos incluyen tanto el uso, por referencia, en las leyes y regulaciones, como el uso en la autorregulación privada, la estandarización y la promoción de prácticas y métodos de ingeniería. Al hacer que este documento esté disponible para su uso y adopción por parte de autoridades públicas y usuarios privados, IEEE no renuncia a ningún derecho de copyright sobre este documento.

Actualización de documentos IEEE Los usuarios de los documentos de las Normas IEEE deben tener en cuenta que estos documentos pueden ser reemplazados en cualquier momento por la emisión de nuevas ediciones o pueden ser modificados de vez en cuando mediante la publicación de enmiendas, correcciones o erratas. Un documento oficial de IEEE en cualquier momento consiste en la edición actual del documento junto con las enmiendas, correcciones o erratas vigentes en ese momento. Para determinar si un documento dado es la edición actual y si ha sido enmendado mediante la publicación de enmiendas, correcciones o erratas, visite el sitio web de IEEE-SA en http://standards.ieee.org/index.html o comuníquese con el IEEE a la dirección indicada anteriormente. Para obtener más información sobre los estándares IEEE

Asociación o los estándares IEEE

desarrollo

proceso,

visitar

IEEE-SA

Sitio web

a

http://standards.ieee.org/index.html .

Errata Se puede acceder a las erratas, si las hay, para este y todos los demás estándares.

en la siguiente URL:

http://standards.ieee.org/findstds/errata/index.html . Se recomienda a los usuarios que consulten esta URL para ver si hay erratas periódicamente.

Patentes Se llama la atención sobre la posibilidad de que la implementación de esta norma requiera el uso de materias cubiertas por derechos de patente. Con la publicación de esta norma, el IEEE no toma posición con respecto a la existencia o validez de cualquier derecho de patente en conexión con la misma. Si el titular de una patente o el solicitante de una patente ha presentado una declaración de fiabilidad a través de una Carta de garantía aceptada, la declaración se incluye en el sitio web de IEEE-SA en http://standards.ieee.org/about/sasb/patcom/patents.html . Las Cartas de Garantía pueden indicar si el Peticionario 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 discriminación injusta a los solicitantes que deseen obtener dichas licencias.

iv

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Pueden existir reclamaciones de patentes esenciales para las que no se haya recibido una carta de garantía. El IEEE no es responsable de identificar las Reclamaciones de Patentes Esenciales para las que se puede requerir una licencia, de realizar investigaciones sobre la validez legal o el alcance de las Reclamaciones de Patentes, o de determinar si los términos o condiciones de licencia provistos en relación con la presentación de una Carta de Garantía, si los hay, o en cualquier acuerdo de licencia, son 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 tales derechos es de su exclusiva responsabilidad. Se puede obtener más información de la Asociación de Normas IEEE.

v

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Participantes En el momento en que se completó esta guía IEEE, el Grupo de Trabajo PE / IC / F03D tenía lo siguiente

afiliación:

John Densley, Silla Tim Hayden, Vicepresidente

Kal Abdolall

Ed Gulski

Martín Baur Kent Brown Jacques Cote

Nigel Hampton John Hans Leeman Hong

Jean-Francois Drapeau Mark Fenger Craig Goodwin Steve Graham

Ben Lanz Henning Oetjien Ralph Patterson

Frank De Vries

Fred Koch

Joshua Perkel Frank Petzold Brienna Reed-Harmel Richard Vencus Martin Von Herrmann Mark Walton

Yingli Wen

Walter Zenger Amanecer Zhao

Los siguientes miembros del comité de votación individual votaron sobre esta guía. Los votantes pueden tener votó por aprobación, desaprobación o abstención. John Ainscough Saleman Alibhay Senthil Kumar

Wolfgang Haverkamp Tim Hayden

Thomas Barnes Earle Bascom, III Martín Baur Michael Bayer

Werner Hoelzl David Horvath Edward Jankowich Michael Jensen

Asok Kumar

Arco de Kenneth

Jeffrey Britton Kent Brown

William Byrd

Thomas Campbell Weijen Chen John Densley Frank Di Guglielmo Gary Donner Randall Dotson Gary Engmann Dan Evans Michael Faulkenberry

David Gilmer

Craig Goodwin Steve Graham Randall Groves Richard Arpa

Jeffrey Helzer Lauri Hiivala

Jerry Murphy Arthur Neubauer

Michael S. Newman

Farris Jibril A. Jones

Joe Nims Lorena Padden

Serge Pelissou Johannes Rickmann Michael Roberts Bartien Sayogo

Gil Shultz

Gael Kennedy

Yuri Khersonsky

Joseph L. Koepfinger

Richard Kolich Robert Konnik

Jim Kulchisky Chung-Yiu Lam Benjamín Lanz

William Larzelere Michael Lauxman Greg Luri Arturo Maldonado

Jerry Smith Michael Smalley Gregory Stano Gary Stoedter David Tepen Peter Tirinzoni John Vergis Martin Von Herrmann Mark Walton

Yingli Wen

John Mcalhaney, hijo

Kenneth White Ron Widup Jonathan Woodworth

WilliamMcDermid

Amanecer Zhao

WilliamMcBride John Merando Andrew Morris

Jian Yu

Tiebin Zhao

vi

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

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 cables (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 expandir la base de datos, permitiendo así una mayor precisión en los datos.

Cuando el Consejo de Normas IEEE-SA aprobó esta guía el 6 de marzo de 2013, tenía las siguientes

afiliación:

John Kulick, Silla David J. Law, Vicepresidente Richard H. Hulett, Presidente anterior

Konstantinos Karachalios, Secretario

Masayuki Ariyoshi

Mark Halpin Gary Hoffman Paul Houzé Jim Hughes

Peter Balma Farooq Bari Ted Burse

Wael William Diab

Ron Petersen

Michael Janezic

Stephen Dukes Jean-Philippe Faure Alexander Gelman

Joseph L. Koepfinger * Oleg Logvinov

Gary Robinson Jon Walter Rosdahl Adrian Stephens Peter Sutherland

Yatin Trivedi Phil Winston

Yu Yuan

* Miembro Emérito

También se incluyen los siguientes enlaces de la Junta de Normas IEEE-SA sin derecho a voto:

Richard DeBlasio, Representante DOE Michael Janezic, Representante de NIST Catherine Berger Gerente senior de programas de estándares IEEE, Desarrollo de documentos

Malia Zaman Gerente del Programa de Estándares IEEE, Desarrollo de Programas Técnicos

vii

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Introducción Esta introducción no forma parte de IEEE Std 400.2-2013, Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cables de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz).

Una inversión significativa con respecto a los sistemas de energía eléctrica son los cables subterráneos. Es necesario un alto grado de confiabilidad y una expectativa de vida razonable de los sistemas de cable. Con el fin de obtener un rendimiento óptimo, se han desarrollado normas y directrices que abordan los requisitos de prueba específicos para los aislamientos de cables dieléctricos laminados y extruidos nuevos y envejecidos. 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 de potencia que se aplicaría normalmente al cable en condiciones de funcionamiento, pero a un voltaje de prueba más alto. Sin embargo, debido a la capacitancia inherente de los tramos largos de cable blindado concéntrico de voltaje medio / alto, la corriente de carga excesiva está más allá de los límites de las fuentes de energía normalmente disponibles y los equipos de prueba 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 cables a la distribución de tensión de tensión 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 que se expone a pruebas de CC de alto voltaje y luego se vuelve a poner en servicio. También existe la influencia desconocida del voltaje de CC elevado en otros cables extruidos como el EPR relleno de mineral. Además, la CC no es eficaz para detectar muchas formas de defectos graves que pueden estar presentes en un sistema de cable que de otro modo serían detectados por VLF o en la frecuencia de funcionamiento. Cuando se requiera realizar pruebas de campo en largos tramos de cable de voltaje medio / alto con una fuente de corriente alterna, una alternativa a la aplicación de frecuencia de potencia es una frecuencia muy baja (VLF, 0.01 a 1 Hz). La corriente de carga a una frecuencia muy baja de 0.1 Hz es solo 1/500 o 1/600 de la de 50 Hz o 60 Hz respectivamente, de modo que las 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 las 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.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

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. Prueba de CA de muy baja frecuencia (VLF) ........................................ .................................................. ............... 7 5.1 Prueba general de tensión soportada de CA VLF ........................................... .............................................. 10 5.2 Prueba de voltaje no disruptivo de CA de VLF con forma de onda de pulso coseno-rectangular / bipolar ... 12 5.3 Prueba de voltaje soportado de CA de VLF con forma de onda sinusoidal ......................................... ................... 14 5.4 Tangente delta / diferencial tangente delta / estabilidad tangente delta / corriente de fuga / pérdida armónica

pruebas de corriente con forma de onda sinusoidal VLF ............................................ ......................................... 15 5.5 Prueba de descarga parcial (PD) con forma de onda sinusoidal VLF ....................................... ........................ 24

5.6 Espectroscopía dieléctrica con forma de onda sinusoidal VLF ........................................... ........................ 25

6. Conclusiones ............................................... .................................................. ............................................. 27

Anexo A (informativo) Bibliografía ............................................ .................................................. ............. 29 Anexo B (normativo) Formas de onda de los voltajes de prueba de voltaje de CA de VLF ..................................... ................. 32

Anexo C (informativo) Defectos típicos en sistemas de cables extruidos y llenos de fluido ................................... .. 33

Anexo D (informativo) Efecto del aumento inicial de tensión (ramp up) ................................... ...................... 34 Anexo E (informativo) Cifras de mérito y rango de tangente delta y tangente diferencial disponibles

datos delta (tip up) ............................................ .................................................. ...... 36 Anexo F (informativo) Comentarios sobre interpretación de datos y desempeño ....................................... .......... 38 Anexo G (informativo) Resultados de tan delta de nuevos sistemas de cable ...................................... ............................. 40

Anexo H (informativo) Desarrollo de criterios específicos de utilidad / aplicación ...................................... .......... 43 Anexo I (informativo) Criterios delta tangente utilizados fuera de América del Norte ...................................... ............ 48

ix

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan 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 a evitar interferencias con 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 con todas las leyes y regulaciones aplicables.

Este documento IEEE está disponible para su uso sujeto a avisos importantes y renuncias 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 importantes y exenciones de responsabilidad sobre documentos IEEE". También pueden obtenerse a pedido de IEEE o consultarse 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 de CA de muy baja frecuencia (VLF) para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados (Bach [B1] 1

y [B2]; Baur, Mohaupt y Schlick [B6]; Gnerlich [B11]). La prueba de voltaje de CA VLF es un método alternativo de prueba de voltaje de CA continuo y se utiliza para una amplia gama de tipos de accesorios y cables (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 la condición del sistema de cable mientras minimiza o elimina algunos efectos de carga adversos potenciales del método de prueba de alto potencial de voltaje directo (comúnmente conocido como prueba de alta potencia 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 pérdida dieléctrica y resistencia a la tensión de CA de VLF 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 aislantes: la naturaleza de las diferencias entre los materiales aislantes, 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.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

La información contenida en esta guía está destinada a proporcionar la metodología, los voltajes y los factores que se deben considerar al utilizar la prueba de voltaje de CA de 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 ómnibus, 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 apantallados de media y alta tensión envejecidos para servicio de 5 kV a 69 kV con aislamiento laminado y extruido. Los métodos de prueba VLF utilizan señales de CA a frecuencias inferiores a 1 Hz. La frecuencia de prueba VLF más comúnmente utilizada, disponible comercialmente, es de 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 las pruebas de instalación, aceptación y mantenimiento.

1.2 Propósito Esta guía está destinada a proporcionar información al personal de prueba y resolución de problemas para probar sistemas de cables blindados de media y alta tensión con una clasificación de 5 kV a 69 kV utilizando técnicas de VLF de CA.

2 Referencias normativas Los siguientes documentos referenciados son indispensables para la aplicación de este documento (es decir, deben entenderse y utilizarse, por lo que cada documento referenciado se cita en 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 de referencia (incluidas las enmiendas o correcciones).

Comité de Normas Acreditado IEEE C2, Código Nacional de Seguridad Eléctrica® (NESC®). 3

ANSI / NETA ATS: Estándar para especificaciones de prueba de aceptación para equipos y sistemas de energía eléctrica (Sección 7.3.3: Cables, medio y alto voltaje). 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 60060-3, Técnicas de prueba de alto voltaje: definiciones y requisitos para pruebas en el sitio. 5 IEC 60270-3, Técnicas de prueba de alto voltaje: mediciones de descargas parciales. IEC 60885-3. Métodos de prueba eléctricos para cables eléctricos. Parte 3: Métodos de prueba para mediciones de descargas parciales en longitudes de cables eléctricos extruidos.

2

3

La información sobre las referencias se puede encontrar en la Cláusula 2.

El Código Nacional de Seguridad Eléctrica y NESC son marcas comerciales registradas propiedad del Instituto de Ingenieros Eléctricos y

Electrónicos, Inc. 4 Las

publicaciones de ANSI están disponibles en el Departamento de Ventas, Instituto Nacional Estadounidense de Estándares, 25 West 43rd Street, 4th Floor, Nueva

York, NY 10036, EE. UU. (Http://www.ansi.org/). 5

Las publicaciones de IEC están disponibles en el Departamento de Ventas de la Comisión Electrotécnica Internacional, Case Postale 131, 3, rue de

Varembé, CH-1211, 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, Instituto Nacional Estadounidense de Estándares, 11 West 42nd Street, 13th Floor, Nueva York, NY 10036, Estados Unidos.

2

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

IEC 61230, Trabajo en tensión: equipo portátil 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 giratoria de CA grande con alto voltaje a muy baja frecuencia. IEEE Std 510 ™, Prácticas recomendadas por IEEE para la seguridad en pruebas de alta tensión y alta potencia. IEEE Std 400.3 ™, Guía IEEE para pruebas de descarga parcial 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 de seguridad eléctrica en el lugar de trabajo. 8

3. Definiciones, siglas y abreviaturas

3.1 Definiciones Para los propósitos de este documento, se aplican los siguientes términos y definiciones. los Diccionario de estándares IEEE en línea debe ser consultado para términos no definidos en esta cláusula. 9 examen de ingreso: Una prueba de campo realizada después de la instalación del sistema de cables, incluidas las terminaciones y uniones, pero antes de que el sistema de cables se ponga en servicio normal. La prueba está destinada a detectar daños en la instalación y mostrar cualquier defecto o error grave en la instalación de otros componentes del sistema.

polietileno reticulado (XLPE): Un polímero termoestable relleno o sin relleno que se utiliza como aislamiento eléctrico en cables. Si está lleno, se denomina 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 en aumentos de estrés como protuberancias, contaminantes, huecos o árboles de agua sujetos a estrés eléctrico. El aislamiento se daña irreversiblemente en el sitio de un árbol eléctrico. caucho de etileno propileno (EPR): Un tipo de polímero relleno termoendurecible que se utiliza como aislamiento eléctrico en cables y accesorios. NOTA: Hay varias formulaciones diferentes de EPR relleno de minerales y tienen diferentes características. Para los propósitos aquí, el término también incluye caucho de monómero de etileno propileno dieno (EPDM). 10

6

Los estándares o productos IEEE a los que se hace referencia en la Cláusula 2 son marcas comerciales propiedad del Institute of Electrical and Electronics Engineers,

Inc. 7

Las publicaciones de 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 la NFPA están disponibles en Publications Sales, National Fire Protection Association, 1 Batterymarch Park, PO Box 9101, Quincy,

MA 02269-9101, EE. UU. (Http://www.nfpa.org/). 9 Diccionario de estándares IEEE en línea la suscripción 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 solo a título informativo y no contienen los requisitos necesarios para implementar la norma.

3

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable 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) o terminar o energizar. La prueba está destinada a detectar daños durante el envío, 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 clasificados por encima de 35 kV.

dieléctricos laminados: Aislamiento formado en capas típicamente de cintas de papel de celulosa o polipropileno o una combinación de los dos. Algunos ejemplos son los diseños de cables cubiertos de plomo con aislamiento de papel (PILC) y cables no drenantes impregnados en masa (MIND). prueba de mantenimiento: Prueba de campo realizada durante la vida útil de un sistema de cable. Está destinado a detectar el deterioro y comprobar la capacidad de servicio del sistema.

no drenante impregnado en masa (MIND): Un diseño de cable con aislamiento de papel impregnado. El compuesto de impregnación tiene una viscosidad suficientemente alta a la temperatura operativa máxima para evitar la migración o el drenaje del compuesto. resistencia supervisada: 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 estas se utilizan, junto con los resultados de resistencia, para determinar su condición.

papel con aislamiento de plomo cubierto (PILC): Un diseño de cable con aislamiento de papel impregnado. Las cintas de papel se aplican sin impregnar, posteriormente se seca todo el aislamiento y se impregna con un compuesto en su conjunto. polietileno (PE): Un polímero termoplástico utilizado como aislamiento eléctrico en cables. cable blindado: Un 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, la prueba se considera que ha pasado la prueba. Syn: Ensayo de resistencia no supervisado. polietileno reticulado retardante de árboles (TRXLPE): Un polímero termoestable utilizado 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 árboles de agua en el aislamiento. U 0: Voltaje de funcionamiento normal de fase a tierra.

árboles de agua: Patrón de electrooxidación en forma de árbol que puede ocurrir con mejoras de estrés, como contaminantes iónicos, protuberancias o huecos en materiales poliméricos sujetos a estrés eléctrico y humedad. Dentro del árbol de agua, el aislamiento se degrada debido a la modificación química en presencia de humedad. No hay evidencia de descarga parcial (ver NOTA) dentro de las ramas del árbol de agua. Posteriormente, puede ocurrir una ruptura completa del aislamiento si un árbol de agua induce a un árbol eléctrico y el árbol eléctrico hace crecer 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 de árboles acuáticos. Los árboles de agua pueden hacer que se formen árboles eléctricos como resultado de un impulso de rayo, sobretensiones de conmutación o niveles y duraciones de voltaje de prueba excesivos. Cuando esto ocurre, puede detectarse una descarga parcial.

4

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

3.2 Siglas y abreviaturas

EPR

caucho de etileno propileno NOTA: En la industria del cable también se incluye: EPDM (etileno-propileno-dieno) con la “M” que se refiere a la clasificación en monómeros ASTM D-1418.

MENTE

impregnado en masa sin drenaje, un diseño de cable

EDUCACIÓN FÍSICA

de polietileno

PILC

papel aislado cubierto de plomo, un diseño de cable

TRXLPE

de polietileno reticulado retardante de árbol

VLF

espectroscopía dieléctrica de muy baja frecuencia (para el

VLF-DS

propósito de esta guía de 0,01 Hz a 1,0 Hz)

VLF-LC

corriente de fuga de muy baja frecuencia

VLF-LCH

muy baja frecuencia-pérdida de armónicos de

VLF-MW

corriente muy baja frecuencia monitoreada soporta

VLF-PD

muy baja frecuencia-descarga parcial

VLF-PDIV

muy baja frecuencia-voltaje de inicio de descarga parcial muy

VLF-PDEV

baja frecuencia-voltaje de extinción de descarga parcial muy

VLF-TD

baja frecuencia-tangente delta (factor de disipación)

VLF-DTD

delta tangente diferencial de frecuencia muy baja (delta tangente delta o tip up)

VLF-TDTS

estabilidad temporal delta tangente de frecuencia muy baja

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 sin energía y aislados, excepto donde se recomiende específicamente y se autorice adecuadamente. Deben seguirse las prácticas de seguridad adecuadas. Las prácticas de seguridad deben incluir, entre otros, los siguientes requisitos: ⎯ Procedimientos operativos de seguridad aplicables a nivel nacional, estatal, local y de la empresa, por ejemplo, National Electrical

Safety Code® (NESC®).

5

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

⎯ IEEE Std 510, Prácticas recomendadas por IEEE para la seguridad en pruebas de alta tensión y alta potencia.

⎯ NFPA 70E — Norma de seguridad eléctrica en el lugar de trabajo. ⎯ ANSI / NETA ATS-2009: Estándar para especificaciones de prueba de aceptación para energía eléctrica

Equipos y Sistemas (Sección 7.3.3: Cables, Media y Alta Tensión).

⎯ ANSI / NETA MTS-2011: Estándar para especificaciones de pruebas de mantenimiento para energía eléctrica

Equipos y Sistemas (Sección 7.3.3: Cables, Media y Alta Tensión).

⎯ Protección física de servicios públicos y propiedad del cliente. Antes de la prueba, la determinación de las distancias de seguridad debe considerar tanto el voltaje de prueba como el voltaje de los equipos energizados cercanos:

a)

En uno o más extremos de cable alejados del sitio de prueba con personal: 1) los extremos de cable bajo prueba deben estar despejados y acordonados; 2) los cables desenergizados deben conectarse a tierra cuando no se estén probando; y 3) los extremos de los cables remotos deben estar marcados para indicar que se está realizando una prueba de alto voltaje.

B)

Cuando se utiliza un interruptor o dispositivo de desconexión para aislar el circuito del cable del resto del sistema, la capacidad del dispositivo para sostener el voltaje de prueba de CA del VLF y mantener el aislamiento mientras el otro extremo está bajo voltaje de operación normal se debe verificar con el fabricante.

C)

Cuando el aislamiento es un espacio de aire, como cuando se quita una conexión de terminación de cable, la distancia de espacio libre debe ser suficiente para mantener el aislamiento con el sistema de cables al voltaje de prueba de CA del VLF y el equipo circundante al voltaje de línea normal.

D)

Todos los equipos auxiliares, como pararrayos y motores, deben desconectarse de los terminales del cable si es posible.

Al finalizar la prueba de alto voltaje, se debe prestar atención a lo siguiente: 1) Descarga de cables y sistemas de cables, incluido el equipo de prueba. La descarga del cable debe controlarse cuidadosamente durante el tiempo necesario para descargar completamente. 2) Requisitos de conexión a tierra para cables y equipos de prueba para ayudar a eliminar los efectos posteriores de recargar los cables debido a las características de capacitancia y absorción dieléctrica.

4.2 Puesta a tierra Los sistemas de cables pueden desactivarse y conectarse a tierra cuando, entre otras cosas, el conductor y el blindaje metálico están conectados a la tierra del sistema en el lugar de prueba y, si no se ha confirmado la continuidad del blindaje, en el extremo más alejado del cable. Al probar, un Tierra de un solo sistema en el sitio de prueba Se recomienda ver la Figura 1. El blindaje metálico del cable que se va a probar está conectado a la tierra del sistema. Si esta conexión falta o está deteriorada, debe reemplazarse en este momento. Un cable de tierra de seguridad debe conectar todas las cajas de los instrumentos de prueba con la tierra del sistema. Todas las partes conductoras expuestas del sistema de prueba deben estar unidas 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, esta conexión a tierra de seguridad se puede quitar para que la prueba pueda comenzar.

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.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

Se debe tener cuidado para asegurarse de que todas las conexiones a tierra no se desconecten accidentalmente. Se recomiendan conexiones a tierra que se puedan apretar de forma segura. Se recomiendan abrazaderas de tierra portátiles y conjuntos de conexión a tierra construidos y probados según IEC 61230.

Figura 1: conexión de prueba recomendada

5. Prueba de CA de muy baja frecuencia (VLF)

Los métodos de prueba de CA de VLF utilizan señales de CA en el rango de frecuencia de 0.01 Hz a 1 Hz. En la prueba de resistencia, (Gnerlich [B11]), el objeto de prueba debe sobrevivir a un voltaje especificado 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 accesorio o el aislamiento del cable está suficientemente degradado, puede producirse una avería. El sistema de cables puede repararse y volver a probarse 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 establece, en comparación con las cifras de mérito o los datos acumulados, si es probable que una sección del sistema de cable continúe funcionando correctamente en servicio. 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 una compensación entre recopilar información adicional sobre el cable bajo prueba y pasar a 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 está en una condición muy comprometida. Además, si ocurre una falla bajo prueba, la corriente de falla resultante y el daño colateral al cable y los activos circundantes pueden ser limitados. Este puede no ser el caso si el cable falla en condiciones de funcionamiento. Los ejemplos de las diversas formas de onda (que se muestran en el Anexo B) son los siguientes:

⎯ Prueba de voltaje CA VLF con forma de onda coseno-rectangular. ⎯ Prueba de voltaje de CA VLF con forma de onda sinusoidal.

7

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

Los métodos de prueba de diagnóstico VLF de los sistemas de cable son los siguientes:

1)

Medición delta tangente VLF (VLF-TD); ver 5.4.

2)

Medición diferencial tangente delta VLF (VLF-DTD); ver 5.4.

3)

Estabilidad temporal delta tangente de VLF (VLF-TDTS); ver 5.4.

4)

Espectroscopía dieléctrica VLF (VLF-DS); ver 5.6.

5)

Armónicos de corriente de pérdida VLF (VLF-

6)

LCH). Corriente de fuga VLF (VLF-LC).

7)

Medición de descargas parciales (PD) VLF (VLF-PD); ver 5.5.

8)

Resistencia monitorizada VLF (VLF-MW).

Los métodos 5) y 6) tienen un uso limitado en la actualidad. Las técnicas de prueba de campo emplean con frecuencia una combinación de métodos de prueba de diagnóstico. Los métodos de prueba deben seleccionarse en función de consideraciones 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, sustitución y pasos de evaluación del estado.

PRECAUCIÓN Las posibles consecuencias de una falla en el aislamiento del sistema de cables durante cualquier prueba de alto voltaje deben ser

antes de realizar cualquier prueba de este tipo.

La consideración de varios métodos de prueba de voltaje de CA de VLF debe basarse en las siguientes pautas, según se tabula en la Tabla 1. La densidad y gravedad de los defectos en un sistema de cable influyen en la eficacia de cualquier método de diagnóstico, incluidos los métodos de prueba de voltaje de 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 e impregnados con líquido 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 a los voltajes de prueba. Las corrientes de pérdida y pérdida armónica aumentan con la severidad de la formación de árboles de agua. Los defectos menos severos (aquellos que tienen un tiempo transcurrido más largo hasta la falla) son, por ejemplo, árboles de agua pequeños, pequeños contaminantes o vacíos y protuberancias menos afiladas que pueden no iniciar descargas parciales y / o árboles de rastreo o eléctricos a voltajes de prueba.

8

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

Tabla 1 — Consideraciones de criterios: varios métodos de prueba de voltaje de CA de VLF Comparación

Resistir los métodos de prueba

Equipo

Otros métodos de prueba de diagnóstico

VLF

Coseno VLF

Fuente de poder VLF más uno o más

de la siguiente medida equipo: VLF-TD / VLF-DTD / VLFTDTS / VLF-LCH, VLF DS, VLF-LC, VLF-MW

Sinusoidal

Rectangular / Bipolar Fuente de energía de pulso

fuente de alimentación

Conecte la fuente de alimentación HV y aplique

Facilidad de

operación

si se recomienda, para realizar mediciones de diagnóstico. los

La eficacia de estos métodos depende de la eficacia del filtrado de ruido del equipo de prueba. Estado general del aislamiento Localizado

tiempo especificado

Defecto localizado en el aislamiento o en

interfaz

condición/

medición

equipo VLF PD

Conecte la fuente de alimentación de alto voltaje y el equipo auxiliar,

voltaje de la magnitud especificada para

Detectar en general

Potencia VLF

fuente más PD

defecto en

localizado

aislamiento o en

interfaz

defecto

Todos los tipos de pruebas de voltaje de CA de VLF son aplicables a sistemas de cables con y sin cubierta con todo tipo de blindaje. Las pruebas de resistencia VLF, tangente delta y descargas parciales también se pueden aplicar a cables extruidos con blindajes metálicos desnudos. 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 grado de corrosión del blindaje metálico. La utilidad de varios métodos de prueba de voltaje de CA VLF para cables seleccionados y / o condiciones de aislamiento es tabulados en la Tabla 2.

Tabla 2 — Utilidad de los métodos de prueba de voltaje de CA VLF para determinados

condiciones de cable y / o aislamiento

Condición del cable

Métodos de prueba de diagnóstico

VLF-MW

VLF-TD VLF-DTD VLF-TDTS VLF-DS

Aceptable

Aceptable

Aceptable

Aceptable

Bien

Bien

Aceptable/

Aceptable/

(ver nota 3)

(ver nota 2)

Sencillo prueba de resistencia

métodos

VLF-PD

VLF-LC VLF-LCH

Cables con escudo metálico

corrosión Agua abundante arboles Pocos defectos grandes

o pocos localizados árboles eléctricos Empalmes defectuosos

y terminaciones

Bien

laminado)

Bien

Aceptable / Bueno

Aceptable / Bueno

Bien

(ver nota 4)

(ver nota 4)

Aislamiento mixto

(extruido y / o

Bien

(ver nota 3)

Bien

Aceptable

(ver nota 3) Pobre / bueno

(ver nota 4)

Pobre

(ver nota 1) Pobre

(Ver nota 2) Aceptable/

Bien

Aceptable

(ver nota 2)

Bien

(Ver nota 5)

Pobre

Bien Aceptable/

Bien

(ver nota 3)

Aceptable

(ver nota 3) Pobre / bueno

(ver nota 4)

NOTA 1 - Las pruebas de DP pueden ser menos sensibles en cables blindados envejecidos debido a la corrosión de las superposiciones de blindaje que provocan la atenuación de las señales de DP (Guo y Boggs [B15]). La sensibilidad de DP puede disminuir al aumentar la longitud del cable bajo prueba.

NOTA 2 - Los DP son detectables solo si hay uno o más árboles eléctricos activos o sitios de rastreo o hay vacíos llenos de gas en el aislamiento del cable o en los accesorios. Además, debe tenerse en cuenta que las condiciones de inicio de la DP en VLF pueden ser diferentes de las de otras frecuencias.

9

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

NOTA 3 - Se recomiendan pruebas complementarias para distinguir un defecto localizado severo del deterioro general general. NOTA 4 - Como esta técnica de prueba mide el promedio de todos los aislamientos bajo prueba, se recomiendan pruebas complementarias para medir secciones individuales del aislamiento. Se pueden utilizar técnicas VLF-TD, VLF-DTD, VLF-TDTS, VLF-DS o no VLF para diferenciar los aislamientos de cables mixtos. Si las secciones individuales no se pueden medir, el método de prueba puede no ser útil. NOTA 5 - Las diferentes características de propagación de las distintas secciones de cable (diferentes tamaños y / o aislamientos) pueden dificultar la localización del DP.

5.1 Prueba general de tensión soportada de CA VLF

5.1.1 Parámetros de prueba de tensión soportada de CA de VLF

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 grave en el voltaje de prueba de resistencia, se iniciará un árbol eléctrico y crecerá 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 los niveles de prueba de voltaje de CA VLF y la duración del tiempo de prueba para las dos fuentes de voltaje de prueba más comúnmente utilizadas, el coseno -forma de onda rectangular y sinusoidal. Sin embargo, el tiempo hasta la falla variará según el tipo de aislamiento, como PE, papel y caucho. Los niveles de voltaje (instalación y aceptación) se basan en las prácticas más utilizadas en todo el mundo de menos de 2 U 0 a 3U 0, donde tu 0 es la tensión rms nominal entre fase y tierra, para cables de entre 5 kV y 69 kV. El nivel de la prueba de mantenimiento es aproximadamente el 75% del nivel de la prueba de aceptación. Se puede reducir el voltaje de prueba.

en otro 20% si el voltaje se aplica durante más tiempo (Bach [B2]; Baur, Mohaupt y Schlick, [B6]; Krefter [B27]). La evidencia (Hernandez-Mejía, et al. [B21]) indica que aumentar el voltaje por encima de 3U 0 para compensar los ciclos de prueba reducidos (tiempo) no replica el rendimiento ni en la prueba ni en el servicio en comparación con las pruebas de menor voltaje y más tiempo. La Tabla 3 enumera los niveles de voltaje para las pruebas de resistencia VLF de sistemas de cables de potencia blindados

utilizando formas de onda coseno-rectangular 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 máximo, asumiendo que la distorsión armónica es 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 disruptivas para las pruebas de instalación en cables clasificados por encima de 35 kV.

Respecto a los tiempos de prueba:

⎯ El tiempo de prueba mínimo recomendado para una prueba de resistencia simple en circuitos de cable envejecidos es de 30

min a 0,1 Hz (Goodwin, Oetjen y Peschel [B13]). Si un circuito se considera importante, por ejemplo, circuitos de alimentación, se debe considerar extender el tiempo de prueba a 60 min a 0.1 Hz (Hampton, et al. [B19].

⎯ El tiempo de prueba mínimo recomendado para una instalación y / o prueba de resistencia de 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 min y no se produce ningún fallo. Cabe señalar que el tiempo de prueba recomendado para una prueba de resistencia es de 30 minutos.

Si el circuito falla durante la prueba, debe repararse o reemplazarse y luego volver a probarse mediante una prueba completa de 30 minutos, preferiblemente una prueba de resistencia supervisada. Se recomienda volver a probar cada sección con VLF-TD, VLFDTD, VLF-TDTS o VLF-PD antes de la reparación para obtener una evaluación del cable antes de la reparación. Está

10

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

También se recomienda volver a probar con VLF-TD, VLF-DTD, VLF-TDTS o VLF-PD 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 el sistema de cable ya ha demostrado ser potencialmente débil por la falla anterior.

Tabla 3 — Voltajes de prueba de resistencia VLF para formas de onda sinusoidales y coseno-rectangulares

(ver nota 1)

Forma de onda

Sistema de cable clasificación

(fase a fase)

[kV]

Sinusoidal

5 8 15 20 25 28

Coseno-

Rectangular

Instalación

Aceptación

(fase a tierra) [kV rms]

9 11 19 24

[kV pico]

13

27 34 41

32

dieciséis

(Nota 3)

(Nota 3)

(Nota 3)

32

[kV rms]

10 13 21 26

(Nota 3)

29

Mantenimiento 2

(fase a tierra)

(fase a tierra)

45

36

(Nota 3)

[kV pico]

14 18 30 37 45

51

(Nota 3)

30

34

48

35 46 69

39 51 75

55 72 106

44 57 84

62 81 119

5

13

13

14

dieciséis

dieciséis

27 34 41

27 34 41

28

45

30 35 46 69

8 15 20 25

38

(ver nota 2)

54

[kV rms]

7 10

[kV pico]

10 14 22 28

dieciséis

20 24

(Nota 3)

27

29

34

(Nota 3)

38

41

(Nota 3)

(Nota 3)

14

10

10

18 30 37 45

18 30 37 45

14 22 28 34

14 22 28 34

45

51

51

38

38

48

48

54

54

41

41

55

55

62

62

47

47

72 106

72 106

81 119

81 119

61 89

61 89

NOTA 1: si la tensión de funcionamiento es una clase de tensión inferior a la

33 43 63

47 61 89

voltaje nominal del cable, es

recomendó que el mantenimiento Los voltajes de prueba deben ser los correspondientes a la clase de voltaje de funcionamiento. 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 "no se pruebe" debido a una combinación de voltaje de prueba más bajo e incertidumbre permitida del circuito de medición.

Los métodos de prueba de voltaje de CA de VLF utilizan señales de CA a frecuencias en el rango de 0.01 Hz a 1 Hz. La frecuencia de prueba de voltaje de CA VLF más comúnmente utilizada y disponible comercialmente es 0.1 Hz. Los voltajes de prueba de CA VLF con formas de onda coseno-rectangular 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 espectroscopía dieléctrica están en el rango de 0.001 Hz hasta 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 por debajo de 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 falla si se inicia un árbol eléctrico.

11

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable 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:

⎯ Los detalles sobre el cable, incluida la capacitancia del cable y un mapa de ruta, deben estar disponibles para que El personal estará familiarizado con los cables involucrados, la ubicación de los puntos abiertos, donde los cables o uniones pueden ser accesibles 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 para suministrar y disipar o recuperar el cable total energía de carga del sistema durante cada ciclo de prueba y monitoreo.

⎯ Si el accesorio o el aislamiento del cable está en una condición avanzada de degradación, la prueba puede causar avería antes de que pueda terminarse cuando se utilizan voltajes de prueba por encima del voltaje de funcionamiento.

⎯ El personal debe estar preparado para instalar un nuevo empalme, cable o terminación si falla inesperadamente ocurre durante la prueba. ⎯ Si un circuito de cable ha fallado y se ha instalado una nueva sección de cable, se puede realizar una prueba de instalación. se realiza en la nueva longitud antes de empalmarla y se realiza una prueba de mantenimiento en el circuito completo después de su instalación. ⎯ Puede surgir un problema al probar los circuitos existentes de acuerdo con su clasificación de cable o de acuerdo con 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 probar de acuerdo con la clasificación completa del cable para la prueba de instalación antes de que el circuito se conecte 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 en caso de interrupción de una prueba de voltaje de CA VLF, el objeto de prueba debe descargarse

y luego castigado.

⎯ 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, cualquier falla que ocurra durante la prueba se considera que ha ocurrido en el voltaje de prueba (la porción de retención). Se puede recopilar información adicional útil recolectando las porciones de rampa y bodega por separado, ver Anexo D.

5.2 Prueba de voltaje no disruptivo de CA de VLF con forma de onda de pulso cosenorectangular / bipolar

5.2.1 Medición y calibración de equipos Algunos equipos de prueba de cables VLF proporcionan una forma de onda de voltaje coseno-rectangular. 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 de 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 del voltaje de prueba debe realizarse con un sistema de medición aprobado y calibrado como se describe en IEC 60060-3. El valor pico de la tensión de prueba debe medirse con una incertidumbre general de ± 5% y el tiempo de respuesta del sistema de medición no debe ser superior a 0,5 s. 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.

12

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

5.2.2 Método El cable o sistema de cables que se va a probar se conecta al equipo de prueba de voltaje de CA del VLF y el voltaje de prueba de coseno rectangular se eleva 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 el equipo necesario está disponible. La corriente se puede convertir en tangente delta usando una técnica de aproximación (Hamon [B16]). Cuando el cable o el 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 el sistema de cable se pueden volver a poner en servicio. Si un cable o un sistema de cables no pasa la prueba, el voltaje de prueba colapsa. El equipo de prueba de voltaje de CA del VLF se apaga para descargar el cable y el equipo de prueba; luego, el cable se conecta a tierra. La falla del cable puede localizarse con un equipo de localización de fallas de cable estándar.

5.2.3 Ventajas Las ventajas son las siguientes: ⎯ Las pruebas de resistencia simples suelen ser sencillas y es posible que no requieran un experto para interpretar la resultados.

⎯ La forma de onda coseno-rectangular de 0,1 Hz cambia la 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 menor de 0.01 Hz y la tensión eléctrica sea menor. > 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. El estrés real de la captura de cargas espaciales estará relacionado 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 potencia a un equipo de prueba de CC.

⎯ La prueba de voltaje de CA VLF se puede utilizar para probar sistemas de cables con dieléctrico extruido y laminado aislamiento.

⎯ Prueba de resistencia supervisada, por ejemplo, corriente de fuga, supervisa el efecto de la prueba en el cable sistema durante la aplicación de voltaje y puede ser capaz de 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 gran degradación del aislamiento, pruebas de resistencia VLF simples

por sí solo puede dar lugar a fallos repetidos, 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.

⎯ Solo es probable que se detecten defectos graves de mano de obra en los nuevos sistemas de cable.

⎯ La prueba de resistencia simple no monitorea el efecto de la prueba en el cable durante el voltaje aplicación y puede 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.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

5.3 Prueba de voltaje soportado de CA de VLF 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 del voltaje de prueba debe realizarse con un sistema de medición aprobado y calibrado como se describe en IEC 60060-3. El valor pico de la tensión de prueba debe medirse con una incertidumbre general de ± 5% y el tiempo de respuesta del sistema de medición no debe 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 de CA de VLF se conecta al sistema de cables que se va a probar y el voltaje de prueba se eleva o se establece en un valor superior al especificado en la Tabla 3. Cuando el cable o el sistema de cables pasa la prueba de voltaje de VLF, el voltaje de prueba se regula a cero, el cable o el sistema de cables y el equipo de prueba se descargan y el cable o el 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 de CA del VLF se apaga para descargar el sistema de cables 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 causado una avería, este último puede localizarse con un equipo estándar de localización de averías. Los sistemas de cables se pueden probar después de la instalación, para su aceptación o en programas de mantenimiento preventivo o después de cortes. Las fallas identificadas se pueden reparar o se pueden reemplazar las secciones de cable defectuosas. Una vez que un sistema de cable pasa la prueba de resistencia VLF, se puede volver a poner 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 un experto para interpretar la 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 y col. [B7]). Las tensiones eléctricas dadas por los voltajes en la Tabla 3 están por debajo de 10 kV / mm. El estrés real de la captura de cargas espaciales estará relacionado 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 potencia a un equipo de prueba de CC.

⎯ La prueba de voltaje de CA VLF se puede utilizar para probar dieléctricos extruidos, laminados y mixtos. ⎯ Equipos de prueba de voltaje de CA VLF con delta tangente de 0,1 Hz, resistencia de aislamiento / corriente de fuga o

Se dispone de capacidad de medición de espectroscopia dieléctrica para identificar de forma 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 y múltiples. Estas pruebas se describen en 5.5.

⎯ Las pruebas de resistencia VLF supervisadas pueden medir delta tangente, resistencia de aislamiento y características de descarga.

14

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

⎯ La prueba de resistencia supervisada monitorea el efecto de la prueba en el sistema de cables 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 gran degradación del aislamiento, se pueden realizar pruebas de resistencia VLF simples

en repetidas fallas, 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.

⎯ Solo es probable que se detecten defectos graves de mano de obra en los nuevos sistemas de cable.

⎯ La prueba de resistencia simple no monitorea el efecto de la prueba en el cable durante el voltaje aplicación y puede no detectar un defecto potencialmente destructivo, aunque la experiencia práctica ha demostrado que esto rara vez ocurre.

5.4 Pruebas de estabilidad de tangente delta / delta tangente diferencial / delta tangente / corriente de fuga / corriente de pérdida armónica con forma de onda sinusoidal VLF

5.4.1 Medición y equipamiento VLF Tangente delta, diferencial tangente delta, estabilidad tangente delta, corriente de fuga y mediciones de armónicos de corriente de pérdida pueden usarse para monitorear el envejecimiento y deterioro de los sistemas de cable (Werelius [B35]). Sin embargo, las mediciones de tangente delta (VLF-TD), tangente delta diferencial (VLF-DTD) y estabilidad de tangente delta (VLF-TDTS) son los métodos más utilizados en el campo. [ B21]) para cables de PE y polietileno reticulado (XLPE). La estabilidad de tangente delta de 0,1 Hz, delta de tangente diferencial y delta de tangente está determinada principalmente por la degradación del aislamiento del cable (árboles de agua), la corrosión de los blindajes metálicos, aislamiento de humedad y accesorios degradados. La medición de la estabilidad delta tangente, delta tangente diferencial y / o delta tangente con una forma de onda sinusoidal de 0,1 Hz ofrece una evaluación comparativa del envejecimiento de los aislamientos de PE, XLPE, TRXLPE, EPR y de papel, y se puede utilizar 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, et al. [B20]; Hampton and Patterson [B18]). Los sistemas de cables se pueden probar 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 el reemplazo de cables / accesorios, el rejuvenecimiento de cables o los gastos de reparación.

La medición de la tensión de prueba debe realizarse con un sistema de medición aprobado como se describe en IEC 60060-3. El valor pico de la tensión de prueba debe medirse con una incertidumbre general de ± 5% y el tiempo de respuesta del sistema de medición no debe 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.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

5.4.2 Método Un generador VLF con estabilidad de tangente delta / tangente diferencial delta / tangente delta estabilidad y / o capacidad de medición de corriente de pérdida armónica está conectado al cable bajo prueba. Debe ser accesible al menos un extremo del cable. 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 pruebas de estabilidad tangente delta, tangente delta diferencial y / o tangente delta, deben realizarse antes de una prueba de resistencia simple o monitorizada. 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.

La tangente delta (TD) a 0.5 U 0, U 0, y 1,5 U 0, se miden y el diferencial tangente delta o tip up, DTD = TD (1,5 U 0) - TD (U 0) es calculado. Además, la variación de la tangente delta con el tiempo a un voltaje particular (TDTS), generalmente durante un período de algunos minutos, se puede medir y a partir de la cual el Se puede calcular la desviación estándar y media de las lecturas. Los valores de tangente delta de los aislamientos envejecidos extruidos y de papel de aceite 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 de plomo con aislamiento de papel (PILC). El voltaje debe establecerse en 0,5 U 0 y elevado a 1,5 U 0

en pasos de 0,5 U 0. El valor máximo de resistencia también se puede utilizar como paso final. Aunque los criterios para el TDTS enumerados en la Tabla 5 a la Tabla 7 se dan para mediciones en U 0 es una buena práctica hacer medidas en pasos de 0,5 U 0 de modo que los cables muy envejecidos puedan identificarse antes sin tener que pasar a niveles elevados de voltaje. Cada paso debe incluir al menos seis mediciones de TD individuales a intervalos de

10 s entre cada medición a 0,1 Hz. Los intervalos serán correspondientemente más largos a frecuencias más bajas. Se debe calcular el valor de TD promedio y la estabilidad de cada medición de TD o DTD en cada paso. Alternativamente, los valores de estabilidad se pueden calcular a partir de las mediciones de tangente 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 delta tangente se define como la medida de la desviación estándar de la tangente delta con el tiempo a un voltaje particular (U 0):

STDEV =

(TD(

TD) 2

norte - 1

)

dónde

TD es tangente delta

TD es el valor medio o promedio La estabilidad delta tangente también se puede medir de otras formas, por ejemplo, usando 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 experimentada por el sistema de cable.

5.4.3 Criterios de evaluación: sistemas de cable envejecidos Los valores medidos de VLF-TD, VLF-DTD y la estabilidad temporal (VLF-TDTS) están influenciados principalmente por la condición (edad, contaminación y entrada de humedad) de los diversos componentes del sistema de cables (accesorios, aislamiento del cable 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 del sistema de cables completo que incluiría las respuestas de todas las terminaciones, cables y uniones dentro del circuito.

Si se detecta un valor alto de VLF-TD, VLF-DTD y / o VLF-TDTS, el usuario tiene las siguientes opciones:

dieciséis

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

⎯ El usuario puede comparar resultados entre diferentes fases del 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 del circuito. componentes donde sea accesible y reemplace las partes sospechosas, o reemplace los accesorios, especialmente si parecen ser viejos, y vuelva a medir.

⎯ El usuario puede realizar pruebas adicionales en forma de resistencia supervisada, no supervisada resistir, o prueba de descarga parcial si desean identificar un problema localizado. ⎯ El usuario puede separar la respuesta de las terminaciones y otros componentes si está conectado por cables. además de empalmes, si es práctico, agregando 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 de gran 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 del 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 parámetros del material aislante, como los diferentes materiales y los subproductos de la reticulación, aunque en los cables más antiguos la concentración de estos últimos será insignificante. Es posible que los datos de los diagnósticos de VLF no sean comparables con los datos de frecuencias más altas, por ejemplo, la frecuencia de alimentación.

Las descargas parciales producidas por los accesorios pueden influir en los resultados de VLF-TD, VLF-DTD o VLF-TDTS; esto puede ser fácil de reconocer por un alto aumento de la TD a niveles de voltaje crecientes. Con la excepción de los accesorios húmedos, VLF-TD, VLF-DTD y VLF-TDTS 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 VLF-TD / VLF-DTD / / VLF-TDTS que estarán relacionados con las longitudes relativas de cada tipo de aislamiento. Los valores absolutos de VLF-TD, VLF-DTD y estabilidad temporal (VLF-TDTS) se utilizan como cifras de mérito (véase también el Anexo E) o se comparan con datos históricos para calificar la condición del aislamiento del cable como:

⎯ No se requiere accion ⎯ 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 el delta tangente con voltaje creciente y decreciente (VLF-DTD) o una variación significativa del delta tangente con el tiempo (VLF-TDTS), puede haber una sección de Aislamiento severamente dañado en el aislamiento del cable o accesorio. los no se requiere accion La evaluación del estado significa que, aunque el sistema de cable se puede volver a poner en servicio, el sistema de cable se puede volver a probar en una fecha posterior para observar la tendencia del delta tangente. los acción requerida La evaluación del estado significa que el sistema de cable tiene un conjunto inusualmente alto de características delta tangente que pueden ser indicativas de un mal estado de aislamiento y debe considerarse su reemplazo o reparación inmediatamente después de la prueba o en un futuro próximo. Estos resultados también pueden usarse para activar más pruebas.

17

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

los se aconseja más estudio evaluación de la condición significa que se necesita información adicional para realizar una evaluación; la información adicional podría provenir del historial de fallas del circuito anterior o una evaluación adicional de una prueba de diagnóstico adicional; Por ejemplo, se puede realizar una prueba de resistencia monitorizada después de la prueba de estabilidad VLF-TD, VLF-DTD, VLF-TD o VLF DS, la información de la prueba de resistencia monitorizada se puede utilizar para mejorar el diagnóstico y conducir finalmente a una evaluación de la condición. de no se requiere accion o acción requerida.

Si hay un aumento significativo en la tangente delta durante la prueba al aumentar el voltaje de 0.5 U 0 para ti 0, Puede que no sea necesario aumentar el voltaje para probar a 1,5 U 0, ya que el aumento significativo es una indicación de que el sistema de cable está muy degradado y, por lo tanto, existe el peligro de iniciar árboles eléctricos en las zonas severamente

aislamiento dañado. En este caso, la condición del sistema de cable se evalúa como acción requerida. Más importante aún, debe entenderse que, para diferentes aislamientos, instalaciones y tipos de cables, las cifras de mérito de estabilidad tangente delta, tangente tangente delta diferencial y tangente delta pueden variar significativamente entre sí. Por lo tanto, las pruebas de tangente delta (TD, DTD y / o TDTS) funcionan mejor cuando se comparan las mediciones actuales con las cifras históricas de mérito establecidas para un tipo de sistema de cable en particular en su conjunto (es decir, incluido el cable, las terminaciones y las uniones). La Tabla 4 a la Tabla 7 muestran cifras históricas de mérito (ver también el Anexo E) que podrían usarse para la evaluación del estado de los cables de PE envejecidos (por ejemplo, cables de PE, XLPE, TRXLPE), aislamientos rellenos envejecidos (por ejemplo, cables de EPR), y papel impregnado de aceite envejecido (p. ej., PILC

cables) respectivamente. En la Tabla 4 a la Tabla 7, U 0 es el voltaje de operación de fase a tierra del cable. Los valores dados en la Tabla 4 a la Tabla 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 dispuestas 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 del valor real de TD. Los valores de la Tabla 4 a la Tabla 7 se derivaron de las funciones de distribución acumulativa empírica (CDF) para los datos que consisten en puntos de datos obtenidos para sistemas de cable antiguos, principalmente en 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 según el principio de Pareto, donde el 80% mejor clasificado de la población solo representa el 20% de los problemas) y el 95% de los valores más pobres. Las cifras de mérito se construyen de modo que puedan utilizarse 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 el Anexo H se dan más detalles sobre cómo se obtienen las cifras de mérito. Hay algunas circunstancias en las que se conoce el diseño preciso del cable (por ejemplo, blindado o con cinturón, blindaje conductor o no conductor), la composición del sistema, el material aislante o la antigüedad. En estos casos, las cifras 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 solo un pequeño número de instalaciones están identificadas con precisión para permitir la discriminación. Además, las diferencias que se han identificado 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 completados. 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 tablas equivalentes para sistemas de cable instalados y utilizados fuera de América del Norte. Las entradas para estas tablas se han recopilado de diferentes fuentes y no se puede establecer si los criterios de las tablas se derivaron de la misma manera que los enumerados en la Tabla 4 a la Tabla 7 para América del Norte. Cabe señalar que la Tabla 4 a la Tabla 7 se aplican a las pruebas de mantenimiento en sistemas de cables que han estado en funcionamiento durante cinco o más años, es decir, se puede considerar que los cables están envejecidos.

18

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable 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 personas en edad de servicio

Aislamientos a base de PE (p. Ej., PE, XLPE y TRXLPE) con 0,1 Hz

Condición evaluación

Diferencial VLF-TD (VLF-DTD)

Tiempo VLF-TD

Estabilidad (VLF-TDTS)

medido por

VLF-TD) entre 0,5 U 0 y 1,5 U 0

en U 0,

[10 –3]

50

Aconsejado

Acción

en U 0

(diferencia en la media

Desviación Estándar

Sin acción

Significar

VLF-TD

Requerido

19

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable 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 personas en edad de servicio aislamientos rellenos (p. ej., EPR relleno de mineral) utilizando 0,1 Hz

Condición evaluación

Sistema de aislamiento relleno

VLF medio

Diferencial VLFTD (VLF-DTD)

Tiempo VLF-TD Estabilidad (VLF-

TDTS) medido

TD en U 0 [10 –3]

(diferencia en la media

VLF-TD) entre 0,5 U 0 y 1,5 U 0

por estándar desviación

[10 –3]

en U 0

[10 –3]

Si no es posible identificar definitivamente un aislamiento relleno a

350

experiencia ha demostrado que es bastante difícil identificar con precisión el tipo de aislamiento relleno del cable instalado en campo. Los problemas

encontrados incluyen: registros incorrectos o faltantes, marcas borradas u oscurecidas en la cubierta del cable, coloración indistinta, etc. En estos casos, se recomienda utilizar los criterios para los conjuntos de datos recopilados. B Se

han recopilado datos insuficientes 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 una guía a los ingenieros que se encuentran con estos sistemas de aislamiento en el campo.

20

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

Tabla 6 — Cifras históricas de mérito para la evaluación de la condición de personas en edad de servicio

aislamientos de papel (p. ej., PILC) utilizando 0,1 Hz Condición evaluación

Estabilidad (VLF-TDTS)

Diferencial VLF-TD (VLF-DTD) (diferencia en

en U 0

Desviación Estándar

significa VLF-TD)

[10 –3]

Tiempo VLF-TD

medido por

entre 0,5 U 0 y

en U 0

[10 –3] No se requiere accion Estudio adicional

0,4

o

o

aconsejado

200

10 hasta 100

Acción requerida

100

La evaluación de la condición del sistema de cable puede realizarse considerando las características VLF-TD en la secuencia VLF-TD Estabilidad temporal, luego VLF-TD diferencial y finalmente VLF-TD media. La evaluación de la condición viene dada por la condición más grave de cualquiera de las características. Cualquier priorización o diferenciación adicional entre las partes probadas del sistema de cable se puede lograr observando las evaluaciones de las diferentes características. En la Tabla 7 se muestran ejemplos de evaluación del estado de los sistemas de cable. Tabla 7 — Ejemplos de evaluación de la condición de cables envejecidos en servicio basados

en mediciones de VLF-TD usando 0,1 Hz

Sistema de cable aislamiento

Estabilidad de tiempo VLF-TD

(VLF-TDTS) medido

por desviación estándar en U 0

[10 –3] EDUCACIÓN FÍSICA

Papel

Diferencial VLFTD (VLF-DTD) (diferencia en la media

VLF-TD) entre 0,5 U 0 y 1,5 U 0 [10 –3]

0,1 0. 35

Significar

VLF-TD en

U0

Condición evaluación

[10 –3]

2

3,5

Sin acción

- 50

90

Más lejos

Requerido Estudio

Lleno

2.5

30

120

Aconsejado

Acción Requerido

Los valores dados en la Tabla 4 a la Tabla 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 de tangente delta proporciona el valor promedio de la pérdida dieléctrica para todo el circuito de cable probado, incluido el cable y los accesorios, no brinda información sobre cuánta variación en la pérdida hay a lo largo de la longitud del cable. Las pruebas de tangente delta se pueden realizar en sistemas de cable con longitudes de 30 m (100 pies) a> 3 km (> 10000 pies) con una longitud media de 180 m (600 pies). Por ejemplo, una longitud corta 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 delta tangente. 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 el número de accesorios en el circuito y luego trazar los datos gráficamente (tangente

21

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable 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 probadas o en los valores de tangente delta medidos. La Tabla 8 enumera los posibles diagnósticos basados en la pendiente del delta tangente frente a las curvas de longitud del cable obtenidas de mediciones extensivas.

Tabla 8 — Interpretación de las pendientes del delta tangente frente a la gráfica de la longitud del cable

Posible diagnóstico

Pendiente de la tangente delta frente a la longitud

Plano (pérdida independiente de la longitud)

Pérdida uniforme para todas las partes del sistema de cables

Aleatorio (sin longitud clara

No hay un patrón claro de pérdida. Cada longitud probada es diferente a otras

dependencia)

en la misma zona. Podría haber variaciones locales entre las longitudes.

Pendiente positiva (la pérdida aumenta con la

Corrosión del blindaje metálico o mal contacto entre el blindaje metálico y el

longitud)

blindaje de aislamiento. Regiones de pérdida aisladas, como accesorios con pérdida.

Pendiente negativa (pérdida que disminuye con la

Regiones de pérdida aisladas, como accesorios con pérdida o regiones con

longitud)

mucha 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 nuevos sistemas de cables se pueden llevar a cabo 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 cable antiguos que se enumeran en la Tabla 4 a la Tabla 7 no deben aplicarse a los nuevos sistemas de cable. También debe tenerse en cuenta que las mediciones delta tangente en sistemas de cables antiguos son sensibles a la degradación de los árboles de agua; mientras que, tales mediciones en pruebas de aceptación en nuevos sistemas de cables buscan contaminación, etc.

Como los datos disponibles en 2010 de las pruebas de diagnóstico de VLF sobre los diferentes tipos de sistemas de cables recién instalados son limitados, las cifras de mérito para los nuevos sistemas de cables se enumeran en la Tabla G.1 y la Tabla G.2 en el 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 del delta tangente, el delta tangente diferencial (DTD), sea pequeña, al igual que la estabilidad temporal del delta tangente a voltaje constante (TDTS). El anexo G también ofrece un ejemplo de los valores de VLF-TD y VLF-DTD para cables nuevos con un tipo de aislamiento EPR relleno de mineral. Los valores de VLF-TD son inferiores a 0,012, por debajo del valor de no requiere acción que se indica en la Tabla

G.2, y los valores de VLF-DTD (2U 0 - U 0) son inferiores al límite de 0,005 indicado en la Tabla G.2.

5.4.6 Ventajas de las mediciones de tangente delta Las ventajas son las siguientes:

⎯ La medición de las propiedades a granel del aislamiento extruido es un indicador de la severidad de árbol de agua.

⎯ En cables altamente degradados, las pruebas de diagnóstico de tangente delta se pueden realizar en o por debajo de la

voltaje U 0 del cable, proporcionando buena información sobre el estado del cable, sin la necesidad de elevar la tensión por encima de la tensión de funcionamiento. ⎯ La condición de aislamiento del sistema de cables se puede clasificar entre no se requiere ninguna acción, se recomienda realizar más estudios,

o acción requerida.

⎯ El aislamiento del sistema de cables se puede monitorear a lo largo del tiempo por medio de delta tangente periódica

medidas y un historial del sistema de cable desarrollado. ⎯ Las pruebas VLF-TD, VLF-DTD y VLF-TDTS proporcionan una evaluación de la condición general en un determinado fase en comparación con las fases adyacentes, siempre que las fases tengan la misma configuración. Esto también se aplica a circuitos complejos o ramificados en T.

22

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable 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 de cables

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 supervisada, con capacidades de medición de descargas parciales y delta tangente, puede ser utilizado 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 de tangente delta Las desventajas son las siguientes:

⎯ Los datos de las pruebas de diagnóstico pueden no ser comparables con los datos de frecuencia industrial. ⎯ Los cables deben ponerse fuera de servicio para realizar pruebas.

⎯ Se espera que las temperaturas de cable más altas influyan en los resultados de VLF-TD, VLF-DTD 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.

⎯ VLF-TD, VLF-DTD y VLF-TDTS no pueden localizar defectos singulares en el aislamiento extruido. Sin embargo, la prueba puede detectar un accesorio húmedo 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, llenos de aceite interruptores que no se pueden quitar pero que pueden influir en los resultados de la prueba.

⎯ La medida 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 protección.

5.4.8 Problemas abiertos Los problemas abiertos son los siguientes:

⎯ VLF-TD, VLF-DTD y VLF-TDTS son pruebas efectivas para dieléctrico mixto si los cables son correlacionados 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 sí mismo a menos que sea excesivamente alto, sino más bien el gradiente TD y la desviación estándar.

⎯ La tangente delta debe observarse a lo largo del tiempo, preferiblemente durante varios años. En general, un El aumento de la tangente delta en comparación con los valores medidos anteriormente indica que se ha producido una degradación adicional. ⎯ Se pueden realizar mediciones incluso cuando existe una corrosión significativa del blindaje metálico. Generalmente, el

la pérdida medida aumenta en esta circunstancia; sin embargo, el impacto preciso sobre la pérdida no está claro.

⎯ No queda claro cómo las diferentes frecuencias del voltaje aplicado afectan la tangente delta Criterios de evaluación de la condición.

23

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable 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 (DP) con forma de onda sinusoidal VLF únicamente. Las pruebas de descarga parcial se tratan en detalle en IEEE Std 400.3. Las pruebas VLF-PD deben realizarse de acuerdo con IEEE Std 400.3.

5.5.1 Medición y equipamiento Se han informado mediciones de DP para controlar 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 pura sinusoidal de 0,1 Hz al sistema de cable. El voltaje aplicado de hasta dos veces el voltaje de línea a tierra del sistema rms puede generar descargas parciales en los sitios con defectos de aislamiento. Se puede utilizar un método de onda viajera para medir la magnitud de la DP, localizar y registrar las descargas parciales de las diversas ubicaciones de defectos en el cable, empalmes o terminaciones. Las mediciones de VLF-PD 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 DP 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 60060-3. El valor pico de la tensión de prueba debe medirse con una incertidumbre general de ± 5% y el tiempo de respuesta del sistema de medición no debe ser superior a 0,5 s.

Se recomienda que se sigan los procedimientos de prueba de acuerdo con IEC 60885-3 cuando sea posible, para ayudar a la consistencia de los resultados.

5.5.2 Método Un generador de onda sinusoidal VLF transportable está conectado a un sistema de cable aislado. El VLF-PD se puede utilizar como herramienta de monitorización 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 elevar el voltaje lentamente hasta el nivel de prueba de resistencia mientras se monitorea la actividad de DP. 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 de resistencia durante 20 sa 50 s (2 ciclos a 5 ciclos) donde se mide la actividad de DP antes de reducirse lentamente hasta que el DP se extingue. Este voltaje es el voltaje de extinción de descarga parcial (PDEV). Si no se observan DP hasta el voltaje soportado, el voltaje se mantiene a este nivel durante un máximo de 30 min, a menos que ocurran DP. Si ocurren EP, el voltaje se mantiene durante 30 sa 60 s adicionales y luego se reduce lentamente hasta que los DP se extinguen. Después del inicio de la EP (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 descargas registradas se presenta en un "Mapa de DP". El número total, la fase y la magnitud de las descargas parciales mostradas a lo largo del diagrama de ruta del sistema de cable 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, al igual que con todos los métodos de prueba de diagnóstico de la EP, Cabe señalar 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 DP no han fallado y ha habido algunos fallos en sitios con poca o ninguna actividad de DP. Se recomienda precaución en la interpretación de los datos de DP. La prueba es diagnóstica; después de la prueba, el sistema de cable puede volver a ponerse en servicio hasta el momento en que se realicen reparaciones o reemplazos.

5.5.3 Ventajas Las ventajas son las siguientes:

⎯ Los cables se prueban con una tensión CA VLF hasta la tensión inicial de descarga parcial, VLF-PDIV, o durante un nivel de tensión de prueba de resistencia.

24

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

⎯ La ubicación de la actividad de la EP puede detectarse y medirse. ⎯ El estado del aislamiento del sistema de cables puede calificarse ya que no se requieren más acciones, en estudio adicional

requerido, o acción requerida cuando los datos de medición se comparan con los datos de DP del sistema de cable históricamente establecidos. ⎯ Se pueden realizar reparaciones y / o reemplazos del sistema de cables 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 de CA VLF monitoreados, la detección de descargas parciales se puede usar para monitorear 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 cables.

acumulado.

5.5.4 Desventajas Las desventajas son las siguientes: ⎯ La prueba de detección de DP puede ser de uso limitado al evaluar el aislamiento de árboles de agua a menos que el El estrés eléctrico creado por un árbol de agua es lo suficientemente severo como para iniciar un árbol eléctrico y hay actividad de DP en el voltaje de prueba.

⎯ Descargas superficiales externas, DP en juntas y accesorios, descarga corona y atenuación de cables puede tener una gran influencia en los resultados de la prueba de DP.

⎯ 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, llenos de aceite interruptores, que no se pueden quitar pero que pueden influir en los resultados de la prueba.

⎯ Las pruebas de DP pueden ser menos sensibles en cables blindados con cinta envejecida debido a la corrosión del blindaje

superposiciones que aumentan la impedancia de la cinta y aumentan 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 voltaje medio a altos voltajes y frecuencias de 0,1 mHz a 1 kHz (Hvidsten, et al. [B24]). Las corrientes de pérdida a frecuencias inferiores a 1 Hz son sensibles a la degradación debida 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 mineral. La prueba es una prueba de diagnóstico que utiliza voltajes rms de hasta 14 kV y se puede utilizar como una prueba de mantenimiento preventivo en la que 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.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

El valor medido está influenciado principalmente por la condición (edad, contaminación y entrada de humedad) de los diversos 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 del sistema de cables completo 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 las siguientes opciones:

a)

El usuario puede comparar resultados entre diferentes fases del mismo segmento o secciones secuenciales para ubicar mejor el resultado en contexto.

B)

El usuario puede reemplazar las terminaciones, especialmente si parecen antiguas, y volver a medir.

C)

El usuario puede realizar pruebas adicionales en forma de resistencia supervisada, resistencia no supervisada o prueba de descarga parcial si desea identificar un problema localizado.

D)

El usuario puede separar la respuesta de las terminaciones y otros componentes si están conectados de cables más empalmes, si es práctico, agregando 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 60060-3. El valor pico de la tensión de prueba debe medirse con una incertidumbre general de ± 5% y el tiempo de respuesta del sistema de medición no debe 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 el delta tangente en cada voltaje y frecuencia midiendo con precisión el voltaje a través y la pérdida y las corrientes capacitivas en el cable bajo prueba con un voltaje. divisor y un electrómetro. Los tiempos de medición típicos toman menos de 15 min. 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 usando niveles de voltaje hasta el voltaje de operación.

⎯ Cuando la pérdida y las corrientes capacitivas aumentan juntas, la tangente delta, que es la relación de estas corrientes, pueden ser menos sensibles para detectar la degradación del cable. Por lo tanto, tanto la pérdida como las corrientes capacitivas se pueden representar por separado en función del voltaje y la frecuencia.

⎯ Las mediciones periódicas permiten monitorear el estado del sistema de cable con tiempo y un historia del cable desarrollada.

⎯ El estado del aislamiento del sistema de cables puede calificarse ya que no se requieren más acciones, en estudio adicional

requerido, o acción requerida cuando los datos de medición se comparan con los datos del sistema de cable VLF-DS históricamente establecidos. ⎯ Se pueden planificar las prioridades y los 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.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable 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 limita la aplicación de la espectroscopia dieléctrica a la prueba de sistemas de cables de media tensión.

⎯ La técnica mide el estado medio del aislamiento. ⎯ A niveles de voltaje de prueba muy altos y frecuencias por debajo de 0.01 Hz, se pueden producir cargas espaciales en Aislamiento de cable extruido. ⎯ Los cables deben ponerse fuera 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, llenos de aceite interruptores, que no se pueden quitar pero que pueden influir en los resultados de la prueba.

⎯ La medida 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 protección adicionales.

5.6.5 Problema abierto

Hay un problema abierto, como sigue: ⎯ Circuitos de cables con cables saludables que tienen accesorios, que utilizan materiales de clasificación de tensión con

características de voltaje no lineal, pueden presentar características de cables degradados.

6. Conclusiones Las pruebas de CA de VLF utilizan frecuencias del voltaje aplicado en el rango de 0.01 Hz hasta 1 Hz. Hay dos formas de onda principales actualmente en uso, las formas de onda sinusoidal y coseno-rectangular. Esta guía aborda el uso de VLF no monitoreado (simple) y la resistencia 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 monitoreada y monitoreada, tangente delta, diferencial tangente delta, estabilidad tangente delta y pruebas de descarga parcial 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 las pruebas de instalación, aceptación y mantenimiento en sistemas de cables de hasta 69 kV. También se incluyen tablas que dan los límites de la estabilidad temporal del delta tangente, delta tangente diferencial (diferencia en delta tangente a dos voltajes de prueba) y valores absolutos del delta tangente para sistemas de cable nuevos y envejecidos. 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 delta tangente se han tomado como los valores del 80% y el 95% de los datos de medición acumulativos y se asume que cuanto mayor es la lectura delta tangente, peor es el rendimiento. Los usuarios pueden utilizar sus propios datos de medición acumulativos y valores de percentiles para desarrollar sus propias cifras de mérito para los diferentes tipos de sistemas de cable. Existe evidencia de una correlación entre el criterio de tangente delta y el desempeño del cable subsiguiente, como se muestra en la Figura F.1 en el Anexo F. El monitoreo del desempeño futuro de los circuitos probados ayudará a fortalecer o modificar las correlaciones a medida que se recopilen más datos. A medida que se adquieren más datos, los valores pueden cambiar y estos cambios se introducirán en ediciones futuras 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.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

marco con el que actualizar los criterios de forma rápida y transparente a medida que se disponga de más datos, y la flexibilidad en la metodología para adaptarse a las necesidades del usuario. La variación de la tangente delta con el tiempo a voltaje constante es la técnica más sensible para detectar el envejecimiento del aislamiento de los 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 discuten las ventajas, limitaciones y cuestiones pendientes con respecto a las pruebas de CA VLF de cables y accesorios. Las técnicas de prueba de voltaje de CA de VLF, junto con otras técnicas de prueba, continúan desarrollándose.

28

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable 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 solo con fines informativos.

[B1] Bach, R., Quervergleich Verschiedener Spannungsarten zur Pruefung Mittelspannungskabelanlagen ”, Universidad Técnica de Berlín, Informe anual de actividades de investigación,

von

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 No. 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, "Vida útil de los cables aislados de polietileno reticulado de 15 a 35 kV", Transacciones IEEE PES, vol. 100, págs. 1581-1590, abril de 1981. [B5] Baur, M. ,, "¿Por qué deberíamos probar cables de alimentación con muy baja frecuencia?" Conferencia IEEE ALTAE 2007, Cuernvaca, México.

[B6] Baur, M., Mohaupt, P. y Schlick, T., “Nuevos resultados en la evaluación de cables de media tensión utilizando muy baja frecuencia con medición de factor de disipación y descarga parcial”, CIRED 17 th Congreso Internacional de Distribución de Electricidad, Barcelona, 12-15 de mayo de 2003.

[B7] Dissado, LA, Laurent, C., Montanari, GC y Morshuis, PHF, “Demostración de un umbral para la acumulación de carga espacial atrapada en dieléctricos sólidos en campos de CC”, IEEE Trans. en Diel. y elegidos. Insul. (DEIS), vol. 13, no. 3, págs. 612–620, 2005. [B8] Eager, GS, Jr., Fryszczyn, B., Katz, C., ElBadaly, HA, y Jean, AR, "Efecto de la prueba de CC de cables deteriorados del árbol de agua y una evaluación preliminar de VLF como alternativa", IEEE Transactions en Power Delivery, vol. 7, no. 3, págs. 1582-1591, julio de 1992. [B9] Eager, GS, Katz, C., Fryszczyn, B., Densley, J., y Bernstein, BS, "Pruebas de cables de alimentación VLF de alto voltaje", IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 12 no. 2, págs. 565–670, 1997. [B10] Fletcher, CL, Hampton, RN, Hernandez, J. C, Hesse J., Pearman, MG, Perkel, J., Wall, T., Zenger, W., “Primeras implementaciones de utilidad práctica de diagnósticos de resistencia supervisados en EE.UU. ”, Jicable11, Verasailles, 2011. [B11] Gnerlich, HR, “Pruebas de campo de cables de alimentación de alta tensión: comprensión de las pruebas de VLF”, Revista de aislamiento eléctrico IEEE, vol. 11, no. 5, págs. 13-16, septiembre / octubre. 1995.

[B12] Gockenbach, E, y Hauschild, W., "La selección del rango de frecuencia para pruebas de alto voltaje en el sitio de sistemas de aislamiento extruido", Revista de aislamiento eléctrico IEEE, vol. 16, no. 6, págs. 11– 16, noviembre / diciembre de 2000.

[B13] Goodwin, C., Oetjen, H. y Peschel, M., “Uso de métodos VLF en programas de confiabilidad de servicios públicos: conceptos básicos”, acta de la reunión de otoño de 2009 de IEEE ICC, Scottsdale AZ.

29

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

[B14] Groenefeld, P., von Olshausen, R., y Selle, F., “Fehlererkennung und Isolationsgefaehrdung bei der Pruefung Water-tree haltiger VPE-Kabel mit Spannungen unterschiedlicher Form”, Elektrizitaetswirtschaft, Jg. 84, H. 13, págs. 501–505, 1985. [B15] Guo, JJ y Boggs, SA, “Propagación de señal de alta frecuencia en cinta dieléctrica sólida = cables de alimentación blindados”, IEEE Trans. On Power Delivery, vol.26, no.3, págs. 1793–1802, julio de 2011. [B16] Hamon, V, "Un método aproximado para deducir el factor de pérdida dieléctrica de las mediciones de corriente continua", Proc. IEE (Londres), vol. 99 (Monografía núm. 27), págs. 151-155, 1952.

[B17] Hampton, RN, Altamirano, J., Perkel, J. y Hernandez, JC, “Pruebas de VLF realizadas por NEETRAC como parte de la CDFI”, Actas de la reunión de otoño de 2007 de IEEE ICC, Scottsdale AZ. [B18] Hampton, RN y Patterson, R., “Pruebas de tangente delta: efecto de las terminaciones”, acta de la reunión de primavera de 2008 de IEEE ICC, St Petersburg FL.

[B19] Hampton, RN, Perkel. J., Hernandez, JC, Begovic, M., Hans, J., Riley, R., Tyschenko, P., Doherty, F., Murray, G., Hong, L., Pearman, MG, Fletcher, CL, y Linte, GC, “Experiencia en pruebas de resistencia de sistemas de cables en los EE. UU.”, CIGRE 2010, documento n.º B1-303. [B20] Hampton, RN, Harley, RG, Hartlein, R. A y Hernandez-Mejia, JC, “Caracterización del envejecimiento de los cables de alimentación de media tensión mediante mediciones de diagnóstico de tangente-delta de baja frecuencia”, Transacciones de IEEE sobre dieléctricos y aislamiento eléctrico, vol. 16, número 3, págs. 862–870, junio de 2009.

[B21] Hernández-Mejía, JC; Perkel, J .; Harley, R .; Hampton, N .; y Hartlein, R., “Correlación entre las mediciones de diagnóstico de tangente delta y el rendimiento de averías en VLF para cables MV XLPE”, IEEE Trans. sobre dieléctricos y aislamiento eléctrico, vol. 16, no 1, págs. 162-170, febrero de 2009. [B22] Hetzel, E., MacKinlay, RR, “Pruebas de campo de diagnóstico de cables de media tensión cubiertos de plomo con aislamiento de papel”, JICABLE, 4 th Conferencia internacional sobre cables eléctricos aislados, Versalles, 1995.

[B23] Hvidsten, S., Faremo, H., Benjaminsen, JT e Ildstad, E., “Evaluación de la condición de cables XLPE envejecidos en servicio Water Treed mediante mediciones de respuesta dieléctrica”, documento 21-201 presentado en CIGRE 8 págs. 2000 .

[B24] Hvidsten, S., Ildstad, E., Holmgren, B. y Werelius, P., “Correlación entre la resistencia a la ruptura de CA y la pérdida dieléctrica de baja frecuencia de cables XLPE envejecidos por árboles”, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. . 13, no. 1, págs. 40–45, 1998.

[B25] Hyvoenon, P., Oyegoke, B. y Aro, M., “Diagnóstico y prueba de sistemas de cables de alta tensión”, Informe técnico TKK-SJT-63, Instituto de alta tensión, Universidad Tecnológica de Helsinki, 19 págs. (disponible en http://www.hut.fi/Units/HVI/). [B26] Kobayashi, S., Uchida, K., Kawashima, T., Hirotsu, K., Inoue, H., Tanaka, H. y Sakuma, S., “Estudio sobre detección de defectos en enlaces de cable XLPE , ”Actas de la Conferencia Jicable de 1995, Documento A.6.3, págs. 151-157.

[B27] Krefter, KH, “Prüfung zur Beurteilung von Kabelanlagen in Mittelspannungsnetzen”, página 127 cont., VWEW-Verlag, Frankfurt amMain, 1991. [B28] Moh, SC, "Pruebas de muy baja frecuencia: su eficacia en la detección de defectos ocultos en cables", 2003 CIRED (17 th International Conference on Electricity Distribution), Barcelona, Documento 84, 12-15 de mayo,

2003. [B29] NEETRAC - Informes de la iniciativa centrada en el diagnóstico de cables (CDFI). Proyectos núms. 04-211 (DOE), 09166. Laudo No. DE-FC02-04CH11237. Cooperación de investigación tecnológica de Georgia, Proyecto GTRC No. E-21-RJT.

[B30] Perkel, J, Hernández, JC, Hampton, RN, Drapeau, JF, Densley, J., Del Valle, Y .. “Desafíos asociados con la interpretación de los datos de pérdida dieléctrica de las mediciones del sistema de cable de alimentación”, Jicable11, Verasailles 2011.

30

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

[B31] Srinivas, NH y Bernstein, BS, “Efecto de las pruebas de CC en cables aislados con empalmes XLPE envejecidos”, JICABLE 91, París, Francia, Documento B.3.1, junio de 1991.

[B32] Steennis, EF, Boone, W. y Montfoort, A., “Water Treeing in Service-Ented Cables, Experience and Evaluation Procedure, IEEE Transactions, PES-5, 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 elegidos. Insul. (DEIS), vol. 6, núm. 5, págs. 519-547, 1999. [B34] VDE DIN 0276-620: 2010-11: Cables de alimentación — Cables de distribución con aislamiento extruido para voltajes nominales desde 3.6 / 6 (7.2) kV hasta 20.8 / 36 (42) kV inclusive.

[B35] Werelius, P., “Power Cable Diagnostics by Dielectric Spectroscopy”, artículo presentado en el Panel sobre técnicas de medición de diagnóstico para cables eléctricos en la Conferencia de transmisión y distribución IEEE / PES de 1999, Nueva Orleans, 11 al 16 de abril de 1999.

[B36] Wester, FJ, “Evaluación del estado de los cables de alimentación mediante el diagnóstico de DP en voltajes de CA amortiguados”, ISBN 90-8559-019-1, libro, editorial Optima Rotterdam, Países Bajos, 2004. (JICABLE'07), París 24-28 de junio de 2007,

31

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

Anexo B (normativo) Formas de onda de voltajes de prueba de voltaje de CA VLF

5kV RMS con carga XLPE de 280 pies

5kV RMS con carga XLPE de 280 pies

600 6000

Voltaje (v)

Voltaje (v)

4

-

- - 6000

- - 6000

-

- 8000

Forma de onda sinusoidal de 0,1 Hz

Forma de onda rectangular de coseno de 0,1 Hz

Figura B.1 — Formas de onda de voltajes soportados

32

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable 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 líquido

Los defectos típicos en los sistemas de cables extruidos y llenos de fluido se enumeran en la Tabla C.1.

Tabla C.1 — Defectos típicos en sistemas de cables extruidos y llenos de fluido

Sistemas de cables llenos de fluido

Defectos típicos

Causas de defectos

Disminución del nivel de aceite en los

Operación, fugas

accesorios Secado del aislamiento

Operación, fugas, grietas en la vaina

Entrada de humedad

Operación, grietas en la vaina, entorno

Caries

Operación y mano de obra

Contaminaciones

Mano de Obra, Operación

Resina mal endurecida

Hechura

Posicionamiento asimétrico del conductor

Mano de obra, operación, medio ambiente

Problemas del conductor

Mano de obra, ambiente de operación

Materiales defectuosos

Fabricar

Sistemas de cables extruidos

Defectos típicos

Causas de defectos

Problemas de interfaz

Mano de obra, operación

Salientes en conectores

Mano de obra, fabricación Operación,

Penetración de humedad

medio ambiente, fabricación Fabricación,

Árboles de agua

medio ambiente

Contaminantes

Mano de obra, fabricación, medio ambiente

Cavidades / delaminación del blindaje

Mano de obra, fabricación

Montaje incorrecto de los accesorios

Mano de obra, operación de fabricación,

Problemas del conductor

mano de obra, medio ambiente Fabricación,

Corrosión del blindaje metálico

medio ambiente

Materiales defectuosos

Fabricación, mano de obra

Esta tabla ha sido modificada deWester [B36].

33

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

Anexo D (informativo) Efecto del aumento inicial de voltaje (aceleración)

La aplicación de voltaje durante una prueba de resistencia tiene dos componentes: la rampa ascendente y las partes de 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, cualquier falla que ocurra durante la prueba se considera que ocurrió en el voltaje de prueba (la porción de retención). Si se requiere más información de ingeniería, las fallas durante las porciones 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 consistente de una prueba a otra. ⎯ Los registros de todas las pruebas exitosas y no exitosas (resistencias simples y monitoreadas) forman un valioso

recurso de diagnóstico (Hampton, et al. [B20]) y debe conservarse.

⎯ Si ocurre una falla durante la etapa de aumento de voltaje, entonces el voltaje VLF, U f, ( no el instantáneo

voltaje) debe registrarse; vea la 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 la tensión alcance la tensión de prueba en el primer ciclo, la rampa

es un cuarto de ciclo de la forma de onda de voltaje y se registra el voltaje de ruptura instantáneo.

34

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

Nivel de voltaje

kV

RAMPA

(rms o pico)

SOSTENER

HASTA

Fallo en prueba

UF

t=0

Tiempo

(Minutos)

Figura D.1 — Falla durante el período de aceleración

[Registre el voltaje al que ocurre la falla ( Uf).]

Voltaje Nivel Falla en la prueba

kV

(rms o cima)

U t

t=0

Tiempo

(Minutos)

Figura D.2 — Fallo durante el período de espera [Tiempo récord en la prueba ( t F).]

35

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

Anexo E (informativo) Cifras de mérito y rango de datos disponibles delta tangente delta y delta tangente diferencial (tip up)

Los datos recopilados recientemente (marzo de 2011) están disponibles para las mediciones realizadas en una variedad de sistemas de servicios públicos. Estos datos se han segregado por tipo de sistema de cable. El comportamiento del sistema de cables medido

Estabilidad de tangente delta, Tip Up (1.5U 0 hasta 0.5U 0), y tangente delta (U 0) se muestra en la Figura E.1 a la Figura E.3, respectivamente. Los niveles de evaluación crítica recomendados para estudios adicionales requeridos y acción requerida

se derivan de estos datos tomando los valores al 80% (siguiendo el principio de Pareto) y al 95% probabilidades, respectivamente.

95 90

Por ciento

80

80

Clase Ins Lleno

70

Papel EDUCACIÓN FÍSICA

60 50 40 30

0.0

0,2

0.4

0,6

0,8

1.0

Estabilidad (desarrollo estándar) de TanDelta @Uo (E-3)

Figura E.1 — Distribución acumulada de todos los valores de estabilidad delta tangente del sistema de cable en U 0

36

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

100

95

90

80

80 70

Por ciento

60 50 40 30

Doble Encerrado Rangos para Cables de papel

Clase Ins

20

Lleno Papel

10

EDUCACIÓN FÍSICA

- 50

0

50

100

Punta hacia arriba de TanDelta entre 1,5 Uo y 0,5 Uo (E-3)

Figura E.2 — Distribución acumulativa de todos los criterios de inclinación hacia arriba delta tangente del sistema de cable

100

95

90

80

80

Por ciento

70 60 50 40 30 20

Clase Ins

10

Papel

Lleno EDUCACIÓN FÍSICA

0,1

1

10

100

1000

Meanof TanDelta @ Uo (E-3)

Figura E.3 — Distribución acumulada de todo el delta tangente del sistema de cable en U 0

37

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable 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 16000 km (10000 millas) de sistemas de cable desde 2000 de varias empresas de servicios públicos de América del Norte (Hampton, et al. [B20]; Hampton, et al. al. [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 al que los servicios públicos están sujetos a una evaluación de condición. Por lo tanto, esto sobreestima el riesgo de falla de los circuitos nuevos o bien mantenidos, pero puede subestimar el riesgo de los circuitos con un desempeño 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 resistencia simple pruebas durante 30 minutos y voltajes de mantenimiento recomendados

Riesgo de falla en la prueba de sistemas de cable con típicamente> 25 años de servicio o

mostrando evidencia de bajo desempeño

Cualquier longitud de sistema de cable

Primer fracaso

Segundo fracaso

10% -30%

95%. En general fallas de aislamiento en la prueba 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 rendimiento de servicio cuestionable (debido a la antigüedad o fallas en el servicio), fueron monitoreados durante varios años para determinar su rendimiento de servicio. La Figura F.1 muestra un ejemplo del desempeño en servicio de los aislamientos basados en PE hasta cinco años después de la prueba. Los tiempos se muestran en formato Weibull separados por las clases de acción: no se requiere acción, más estudio y acción requerida. 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), a partir de la trama sin necesidad de acción; + (0,15 × 13), de la parcela de estudio adicional; + (0.05 × 20), de la gráfica de acción requerida, de la Figura F. 1] de los sistemas de cable probados fallaría en servicio dentro de los 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, rendimiento 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. 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. 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.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

Clase general

20

No se requiere accion Estudio adicional

Acción requerida

13 10

6 5

5 3

2 2

1 0,1

60

0,1

Fallos de los aislamientos a base de PE (%)

20

1.0

10.0

1 100,0

ElaspedTimeFeb2011 (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 del lado derecho son el número de fallas a los 60 meses para las diferentes parcelas).

39

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable 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 de VLF sobre los diferentes tipos de sistemas de cable recién instalados son limitados, por lo que los valores dados en la Tabla G.1 a la Tabla G.2 pueden cambiar a medida que se acumulan datos adicionales. Para los nuevos sistemas de cable, se espera que el diferencial tan delta (DTD) sea pequeño, es decir, la sensibilidad al voltaje del tan delta debería ser pequeña, al igual que la estabilidad temporal de tan delta a voltaje 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 VLF-TD y VLF-DTD para cables nuevos con un tipo de aislamiento EPR relleno de mineral. Los valores de VLF-TD son menores a 0.012, significativamente por debajo del valor que no requiere acción dado en la Tabla G.1, y los valores de VLF-DTD (2U 0 - U 0) son menores que el límite de 0.02 dado en la Tabla G.1.

Tabla G.1 — Criterios para la evaluación de cables recién instalados con aislamientos basados en PE

(XLPE y TRXLPE)

Provisional debido a la escasez de datos: solo para información de ingeniería

Condición evaluación

Volcar (2.0U 0 - 1.0U 0)

Delta tangente estabilidad en U 0

[10 - 3]

Aceptable

0,1

Delta tangente en

U0

[10 - 3]

y o

0,8

[10 - 3]

y o

1.0

Tabla G.2 — Criterios para la evaluación de EPR convencional relleno de mineral recién instalado

cables

Provisional debido a la escasez de datos: solo para información de ingeniería Condición evaluación

Volcar (2.0U 0 - 1.0U 0)

Delta tangente estabilidad en U 0

[10 - 3]

Aceptable

0,1

Delta tangente en

U0

[10 - 3]

y o

5

[10 - 3]

y o

10

40

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

PRECAUCIÓN Los datos limitados en la Tabla G.1 y la Tabla G.2 estaban disponibles en 2010 de las pruebas de diagnóstico de VLF en diferentes tipos de sistemas de cable recién instalados. Los valores pueden cambiar a medida que se acumulan datos adicionales.

Los valores de la Tabla G.1 y la Tabla G.2 deben derivarse por el mismo método que se utilizó para obtener los valores enumerados en la Tabla 4 a la Tabla 6, excepto que los percentiles de las distribuciones acumulativas de los datos de las mediciones en el Se debe utilizar el tipo de sistemas de cable recién instalados. Consulte el Anexo H para obtener información sobre cómo determinar 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 cables PILC y EPR no convencionales.

La Figura G.1 y la Figura G.2 muestran el delta tangente en función de la longitud y el delta tangente diferencial

medido a 2U 0 y tú 0 medido en un tipo de cable EPR relleno de mineral nuevo (no envejecido) de un fabricante. Los cables se fabricaron entre 1987 y 2007, los cables se clasificaron en 5 kV y 8 kV y tenía un grosor de aislamiento del 133%. Los cables tenían un blindaje de cobre pegado con cinta sobre el aislamiento y estaban encamisados. Las pruebas se realizaron después de la instalación sin terminaciones y también después de ser terminadas.

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 en la tangente delta medida en 2U 0 de un tipo de nuevo

Cable EPR

Los resultados de la Figura G.1 muestran que la tangente delta es menor que 0.012 y es independiente de la longitud. No había juntas en los circuitos de cables. Los resultados indican que el criterio de tangente delta para que no se requiera ninguna acción para las pruebas de instalación y aceptación debe ser menor que el de los cables envejecidos que se indican en la Tabla 5.

41

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

Figura G.2 — Delta diferencial tangente de un tipo de cable EPR nuevo relleno de mineral

La Figura G.2 muestra el delta de tangente diferencial (VLF-DTD) de cables EPR rellenos de mineral recién instalados antes y después de ser terminados. La mayoría de los valores de prueba están por debajo de 0,001, el criterio para aceptable dado en la Tabla G.2. Sin embargo, tenga en cuenta que los datos de la Figura G.2 se tomaron en 2U 0 y tú 0; mientras que los voltajes de prueba en la Tabla 5 son 1.5U 0 y 0.5U 0. De la Tabla 4 a la Tabla 7 se enumeran los valores de mérito obtenidos durante las pruebas de mantenimiento en diferentes tipos de cables envejecidos.

42

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable 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 requiere acción 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 el aislamiento relleno y sus subclases, como ejemplo.

Se requiere suficiente información para determinar los percentiles deseados seleccionados para los niveles críticos. En este documento, los 80 th y 95 th Los percentiles se han seleccionado mediante analogía con el principio de Pareto y los gráficos de Shewart. En estos casos, se ha encontrado 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 generales (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 se disponga de más datos en fechas posteriores. Obviamente el 95 th El percentil (acción requerida) es el nivel más sensible a este problema, 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 80 th y 95 th percentiles como los niveles críticos. Estos no son los únicos niveles que puede seleccionar un usuario; por ejemplo 75 th

y 90 th Los percentiles pueden ser igualmente válidos y la elección suele estar guiada por las estrategias de corrección y riesgo del usuario. Sin embargo, se debe tener cuidado para asegurarse de que no se seleccionen valores excesivamente bajos o altos, por ejemplo, 50 th o 99 th percentiles. Los 80 th y 95 th Los percentiles 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 actualización coherente de los criterios.

Inherente a cualquier estimación de criterios está el error introducido por los datos. Una forma conveniente de determinar y representar esto es a través de los límites de confianza asociados con los ajustes de distribuciones estadísticas. Por lo tanto, el ingeniero puede elegir entre la estimación porcentual o los límites de confianza inferior (más común) o superior en 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 delta tangente VLF (estabilidad, inclinación hacia arriba y delta tangente), esto es complicado para los datos con antigüedad 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 enfrentará el ingeniero.

Los datos de EPR llenos de minerales (Figura H.1) claramente tienen múltiples modos (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 distribución de Weibull sofisticada de tres parámetros. Considerando que, los datos para EPR relleno de mineral resistente a descargas (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, es bastante sencillo desarrollar los límites de confianza para los percentiles. Por ejemplo, en el 80 th percentil en la Figura H.2, el usuario puede optar por utilizar 80 E-3 o 150 E-3 como la división entre las áreas Sin acción o Estudio adicional (ver Tabla H.1). La escasez de datos conduce al problema que se enfrentó en el 95 th percentil donde los datos sugerirían un límite superior en 540, mientras que la distribución aboga por 250. En estas situaciones, parecería prudente reconocer las limitaciones en los datos y ponderar el límite hacia los datos; en este caso 515. Sin embargo, en este caso, la cuestión tiene menos sensibilidad, ya que se refiere al límite superior, que rara vez se utiliza para determinar criterios.

43

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable 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 relleno de mineral y EPR relleno de negro de humo), ya que una sola distribución no proporciona un ajuste adecuado para ninguna de las características. En estos casos, es necesario reconocer la restricción 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 se puede lograr 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 tip up para la clase EPR llena de minerales (Figura H.3). En este caso, se han utilizado tres distribuciones distintas (1, 2 y 3); th y 95 th percentiles. Como se puede ver, el ajuste de distribución es adecuado en el área de interés y, por lo tanto, se puede establecer el rango de confianza para el tip up: no se requiere acción para un estudio adicional, 3.7 a 6.75, y se requiere un estudio adicional para la acción, 74 a 135. El resultado para todas las características y tipos de clase de aislamiento con relleno se muestra en la Tabla H.1. La revisión de este documento ha demostrado claramente los beneficios de establecer claramente la metodología (basada en la fecha, 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 se dispone de más datos. Los criterios utilizados para las figuras históricas de mérito proporcionados en este documento han sido seleccionados utilizando la estimación de 80 th y 95 th percentiles, no los límites de confianza inferiores.

Muchos usuarios encontrarán los rangos proporcionados en la Tabla H.1 engorrosos de usar y preferirán la claridad de las estimaciones de percentiles en el documento principal. Sin embargo, es beneficioso reconocer la naturaleza probabilística de los criterios.

44

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable 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 los ocupados en edad de servicio

aislamientos que utilizan 0,1 Hz, incluidos los límites de confianza superior e inferior del 95% Condición evaluación

Sistemas de aislamiento rellenos

VLF-TD

Diferencial

(VLF-TDTS)

limites

medido por

meanVLF-TD) entre 0,5 U 0 y 1,5 U0

estándar en U 0

[10 –3] definitivamente un llenado aislamiento

EPR relleno de carbono (negro) Ninguna acción

requerida para

EPR relleno de minerales (rosa)

estudio adicional

EPR resistente a descargas

XLPE relleno de minerales

Si no es posible identificar definitivamente un Llenado Aislamiento

EPR relleno de carbono (negro) Estudio adicional

a la acción

EPR relleno de minerales (rosa)

Requerido EPR resistente a descargas

XLPE relleno de minerales

0,08 350

576

45

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable 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

Por ciento

40 30 20

10

5 3 2 1

Weibull de 3 parámetros - IC del 95%

0,1

1.0

10.0

100,0

Tan Delta (E-3) @ 1Uo - Umbral Figura H.1 — Ajuste de Weibull de tres parámetros a los datos delta tangente disponibles recopilados en U 0 segregado para EPR relleno de minerales

99 90 80 70 60 50

Por ciento

40 30 20

10 Aislamiento = EPR relleno de minerales resistente a descargas 5 3

Tabla de estadísticas Forma

37

40 0

30 0

0 20

70 80 9 100 0

60

50

40

30

20

16.2761

Falla

1 10

54.3551

Thres

0 60 0

Weibull de 3 parámetros - IC del 95%

0.853556

Escala

50

2

TD (E-3) @ 1Uo Figura H.2 — Ajuste de Weibull de tres parámetros a los datos delta tangente disponibles recopilados en U 0

segregado para EPR relleno de mineral resistente a descargas

46

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

Modo de fallo

Modo de falla = 1

Modo de falla = 2

Weibull de 3 parámetros - IC del 95%

106.548

50

Thres - 7946,12

0,751884 1,45822

Por ciento

Modo de fallo

10

1 0,01

Thres 0.0176513

=3

Escala de forma 0,676454 52,4249

1

8000

=2

Escala de forma

50

10

7500

8126.77

Modo de fallo

90

0,1 7000

=1

Escala

Weibull de 3 parámetros - IC del 95%

90

Por ciento

Forma

0,10

Tip Up - Umbral

1,00

Thres 3.60068

10.00

Volcar

Modo de falla = 3 90 Weibull de 3 parámetros - IC del 95%

50 Por ciento

82,00 Percentil 95 para datos completos

10

4

1

120

3.624

10

100

Percentil 80 para datos completos

1000

Volcar

Figura H.3 — Weibull de tres parámetros se ajusta a los diferentes modos dentro de la punta hacia arriba (tangente

delta @ 1,5 U 0 - tangente delta @ 0.5 U 0) datos para EPR lleno de minerales. Se utiliza el modo 3

para establecer los límites de confianza en los 80 th y 95 th percentiles del conjunto

(no segregado en modos) distribución de datos

47

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable 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

La Tabla 4 a la Tabla 6 de esta guía se basan en datos obtenidos sobre diseños e instalaciones de cables en América del Norte. La Tabla I.1, la Tabla I.2, la Tabla I.3 y la Tabla I.4 enumeran los rangos en los criterios de evaluación de 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 TD diferencial se aplican individualmente. Se desconoce el número de empresas de servicios públicos o países y no hay información disponible sobre casos de fallas o condiciones de servicio.

Tabla I.1 — Cifras alternativas de mérito para la evaluación del estado de los aislamientos a base de PE (es decir,

PE, XLPE)

TD diferencial

Estabilidad TD (medida por desviación estándar) Evaluación de condición

TD media en

2U 0

(diferencia en la media

TD) entre 2U 0 y tú 0

en U 0

[10 –3]

[10 –3]

[10 –3]

No se requiere accion Se recomienda más estudio

Acción Requerido

1

o

2

Tabla I.2 — Cifras alternativas de mérito para la evaluación de la condición para PE-con aditivos basados aislamientos (es decir, TRXLPE, copolímeros), consulte la nota de la tabla

TD diferencial

Estabilidad TD

(medido por Evaluación de condición

[10 –3]

Se recomienda más estudio

Acción Requerido

10

NOTA: debido a un efecto de polimerización a largo plazo, la TD media resulta en 2U 0, inmediatamente después de la producción de copolímeros, los aislamientos pueden medirse significativamente más altos. Después de uno o dos años, los valores absolutos de TD puede disminuir cerca de niveles similares a los de los aislamientos de XLPE o PE.

48

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.

Estándar IEEE 400.2-2013 Guía IEEE para pruebas de campo de sistemas de cable de alimentación blindados que utilizan muy baja frecuencia (VLF) (menos de 1 Hz)

Tabla I.3 — Cifras internacionales de aislamientos rellenos (es decir, EPR relleno de minerales)

TD diferencial

Estabilidad TD

(medido por Evaluación de condición

en U 0

Se recomienda más estudio

Acción Requerido

80

Tabla I.4 — Cifras internacionales para el estado de los aislamientos de papel (es decir, PILC)

TD Estabilidad temporal

Condición evaluación

TD diferencial

(medido por estándar desviación)

Requerido Estudio adicional Aconsejado

Acción Requerido

1

o

50

49

Copyright © 2013 IEEE. Reservados todos los derechos.

Uso con licencia autorizado limitado a: Universidad Industrial de Santander. Descargado el 16 de enero de 2014 a las 18:37:28 UTC de IEEE Xplore. Se aplican restricciones.