LOCALIZACION Y REPARACION DE AVERIAS EN LINEAS ELECTRICAS SUBTERRANEAS DE BAJA, MEDIA, Y ALTA TENSION

      Contamos con infraestructura para realizar ensayos in situ de conductores subterráneos de Baja, Media, y Alta Tensión, para localización de averías, realizar reparaciones, y evaluación de aislamientos previo a la puesta en servicio de los conductores, garantizando la integridad dieléctrica y mecánica.

      La instrumentación portatil especializada asegura la reducción del tiempo de inactividad, siendo clave para la detección precisa y segura del punto exacto de las fallas, en aplicaciones especialmente complicadas como derivaciones, cortocircuitos, o cortes.

      

      La reparación exitosa de conductores eléctricos subterráneos de Baja Tensión, Media Tensión, y Alta Tensión, se realiza en 8, 9, o 10 etapas diferentes dependiendo del grado de dificultad que presenten, estas etapas son las siguientes:

      Antes de proceder con la primera etapa de detección de fallas se realiza una prueba de continuidad y resistencia en baja tensión para confirmar que hay una falla. Así mismo hay que evitar la utilización de pruebas de aislamiento de alta tensión en este momento, ya que esto podría cambiar las características de la falla, lo que haría más difícil aun ubicar la falla más adelante.

1º Ensayo del aislamiento principal de todos los conductores para el análisis de la avería por el método de tensión soportada a muy baja frecuencia "VLF" (Very Low Frequency) a la frecuencia de 0,1 Hz o menor, con objeto de asegurar la presencia o la ausencia de defectos y averías en el aislamiento principal de los conductores. Además, en conductores de Media y Alta Tensión, se debe evaluar también el aislamiento de la cubierta aislante.

2º Medida de la velocidad de propagación en los conductores que se han de evaluar.

3º Prelocalización de la distancia al defecto.

4º Marcado del trazado por donde discurre la ruta que sigue la conducción subterránea en el entorno cercano donde se halla el defecto, determinado en la etapa anterior.

5º Localización exacta del punto de la avería sobre el trazado marcado en la etapa anterior.

6º Identificación del conductor o conductores involucrados en el defecto o avería, una vez desenterrados y descubiertos los conductores.

7º (Opcional) Quemado del conductor en el punto del defecto, mediante pulsos de sobre voltaje, inyectados al cable o cables involucrados en la avería para reducir la impedancia en caso de que los conductores averiados presenten alta impedancia o no se vea el defecto. 

8º Reparación de la avería.

9º Ensayo normalizado de aislamiento de todos los conductores involucrados por el método de Alta Tensión soportada a muy baja frecuencia (VLF), según estándar internacional IEEE 400.2 para ensayos no destructivos, e IEC 60502.

10º (Opcional) Ensayo normalizado de aislamiento de la cubierta protectora del cable de MT o AT, según norma UNE 21143. 

 

      Imagen del proceso de ensayo para prelocalizadión de la distancia al Fallo en conductores de Media Tensión.

 

      Dependiendo de la complejidad que presenten los procesos de reparación, pueden llegar a necesitarse varios instrumentos de medida y accesorios como:

- Un digitalizador + una sonda de corriente AC de alta sensibilidad con alcance de 100 µA y diámetro de 300 mm para analizar la presencia de posibles defectos de aislamiento en la cubierta del conductor o en el aislamiento principal. 

- Un Kits de acoplamiento para conectar los terminales enchufe de los conductores que están conectados a las cabinas, el Kits debe estar exento de DP (Descargas Parciales) con un nivel de aislamiento de al menos 6XUo.

- Un equipo de evaluación de aislamiento por inyección de alta tensión a muy baja frecuencia para evaluación de los conductores y confirmación de la presencia o ausencia de defectos en los conductores antes y después de realizar la reparación.

- Un generador de impulsos de alta tensión.

- (Opcional) Un equipo de ensayo de tensión de CC (Corriente Continua) para ensayo de la cubierta en cables de MT y AT.

- Un instrumento para determinar la velocidad de propagación en los conductores que se han de evaluar.

- Un instrumento para localizar la distancia al defecto que puede estar compuesto por un solo aparato, o por dos aparatos, si se precisa acoplar la fuente generadora de alta tensión a dicho instrumento de localización.

- Un trazador de ruta para marcar en el suelo por donde discurre la canalización en las cercanías del defecto.

- Un instrumento para localización exacta del punto donde se encuentra el defecto, mediante análisis de espectro electromagnético cercano.

- (Opcional) Después de descubrir los conductores puede ser necesario un instrumento generador de alta tensión con potencia suficiente para producir el quemado del conductor o conductores afectados en el punto marcado, en caso de que no se vea a simple vista el defecto o avería, con objeto de reducir la impedancia quemando la zona afectada por el defecto de aislamiento que no podemos ver, para que aparezca de forma visible o pueda medirse de forma contundente.

- También es necesario disponer de una fuente generadora UPS de onda pura filtrada de al menos 6 KW para alimentación eléctrica de los equipos, no se trata de un grupo electrógeno, pues estos últimos generan una forma de onda irregular con elevado ruido que puede perturbar las medidas e invalidarlas.

      El total de instrumentos y accesorios de conexión y alimentación para realizar los trabajos de localización, reparación, y ensayos anterior y posterior a la puesta en servicio con éxito, se pueden necesitar hasta 9 aparatos para los ensayos y medidas, 1 fuente generadora de tensión senoidal de alta pureza filtrada, 1 juego de conectores aislantes específicos para las medidas de Alta Tensión sin Descargas Parciales para conectar los conductores que tienen instalados terminales de conexión a las cabinas, y un Kit de herramientas para trabajar con cables de MT y AT. 

 

      Imagen del marcaje por donde discurre el trazado de una acometida subterranea de Media Tensión.

 

      Esquema para realizar el análisis de presencia o ausencia de defectos en los conductores de Alta Tensión. Esta es la primera operación que se ha de realizar antes de intentar localizar un defecto, la segunda operación consiste en trazar el camino en las cercanías del defecto, la tercera operación es para localizar el punto exacto del defecto en el camino trazado anteriormente. 

     

 

      A continuación, una vez descubiertos y desenterrados los conductores se procede a identificar el conductor o conductores implicados en el fallo o defecto. Si no es posible apreciar a simple vista el defecto en los conductores, se procede al "quemado del conductor" lo cual produce baja impedancia en el punto del defecto, esta operación acentúa aun más la presencia de un fallo que antes no era visible a simple vista en el conductor. Para realizar todas las operaciones de localización descritas posiblemente habremos necesitado un mínimo de cinco instrumentos, o seis instrumentos en caso de realizar el quemado de conductores. Una vez terminados los trabajos de reparación necesitaremos verificar el aislamiento de los conductores mediante un ensayo de tensión soportada a muy baja frecuencia (ensayo VLF), con todo esto podremos haber empleado hasta siete instrumentos en la reparación.

 

      Imagen de localización exacta del punto donde se encuentra el defecto en los conductores de MT.

 

      Como complemento de los instrumentos citados anteriormente para realizar la localización de defectos y averías en los conductores subterráneos, también puede ser necesario el uso de otros instrumentos para la medida de parámetros eléctricos, como, verificador de orden de fases, micro óhmetro para la medida de la resistencias de la pantalla metálica, y del conductor principal, Capacimetro para medir la capacidad de los conductores, analizador de impedancia de baja frecuencia para la medida de la Impedancia Directa y Homopolar, y analizador de espectro con ancho de banda desde CC hasta 1 MHz.

                                          

 

      Dibujo del Kits terminal especifico "sin Descarga Parcial" diseñado y fabricado por Montajes Alhama SLU para la conexión de los terminales enchufe de los tipos B y C a las cabinas, para conectar al sistema de media, este Kits puede soportar tensiones de MT, de hasta 7xUo, sin introducir DPs.

 

     Imagen del Kits terminal específico para ensayos, instalado en el conector de un conductor de MT para realizar pruebas de todo tipo, medidas, y análisis. El Kits se compone de tres elementos iguales para la conexión de los conductores en el extremo alimentado por el ensayador, más tres elementos para la conexión en el extremo opuesto de los conductores, los cuales proporcionan una estanqueidad perfecta evitando la entrada de aire dentro de los terminal durante las pruebas de tensión soportada realizadas mediante equipos VLF, en la misma línea, estos accesorios ofrecen un aislamiento excelente cuando se ensayan los conductores de MT con los accesorios de terminación instalados gracias a su aislamiento de 114 KV ensayados durante el proceso de fabricación de cada unidad. Otra ventaja que ofrece el Kits es la ausencia total de DPs (Descargas Parciales), pudiéndose realizar análisis de descargas parciales del tipo OFF LINE sobre los aislamientos de los conductores, en efecto, el análisis de DPs en conductores de MT o AT es un proceso delicado ya que lo que se evalúa es la integridad del aislamiento de los conductores, por este motivo la introducción de DPs adicionales por el uso de accesorios de conexión no aptos para estas aplicaciones durante el análisis, puede suponer por error el rechazo de los conductores evaluados. Por este motivo solo se pueden realizar análisis de DPs del tipo OFF LINE sobre conductores de MT, con los accesorios de conexión instalados, mediante los Kits fabricados por Montajes Alhama S.L.U., exentos de Descargas Parciales.

 

      La experiencia y capacitación del personal que realiza las reparaciones en conductores de MT o AT es fundamental para realizar con exito este tipo de trabajos, además de contar con todos los medios necesarios para la localización y la reparación de las averías, pues se trata de manejar tensiones de ensayo a voltajes elevados, para los cuales se debe contar con formación y capacitación suficiente para tener éxito en la reparación y evitar accidentes. En Montajes Alhama disponemos de personal cualificado con experiencia, y de medios para estas aplicaciones, además de zona de ensayo y laboratorio de Alta Tensión para ofrecer la garantía de realizar los trabajos de localización de averías en lineas eléctricas subterraneas, y su reparación con éxito, en el menor tiempo, ya que en ocasiones se trata de un proceso crítico en zonas urbanas, si no se localizan los defectos de forma rápida y precisa, generan altos costes de reparación y restablecimiento.

 

LOCALIZACION Y REPARACION DE AVERIAS EN LINEAS SUBTERRANEAS DE BAJA TENSION

      El procedimiento y los medios que se utilizan para realizar la localización y reparación de defectos en líneas eléctricas subterráneas de Baja Tensión son los mismos que para las líneas subterráneas de Media y Alta tensión, exceptuando el Kits específico para adaptar la conexión de los conductores a las cabinas de MT, la adecuación de los voltajes de los equipos de ensayo para las tensiones de Baja Tensión que se utilizan en estas aplicaciones, la exclusión de la evaluación de la cubierta del conductor, si los conductores involucrados no disponen de ésta. En conductores de Baja Tensión que dispongan de apantallamiento o blindaje, se debe evaluar también el aislamiento de la cubierta protectora.

 

EVALUACIÓN DE AISLAMIENTO EN CONDUCTORES

Evaluación de aislamientos mediante equipos VLF normas IEEE400-2012, IEEE400.2-2013, IEC60502.2-2014

Todos los cables de potencia de MT tienen una esperanza de vida, o de servicio limitada. Durante toda su vida en servicio están sujetos a estrés dieléctrico y esfuerzos térmicos, eléctricos, mecánicos y medio ambientales, estos esfuerzos cambiaran las propiedades morfológicas (forma y estructura) del aislamiento, así que envejecerán y degradaran el material aislante, resultando en un decremento de la fuerza de ruptura del aislamiento, el decremento en la fuerza de ruptura en el aislamiento conducirá al final en fallas en el cable.

 

EVALUACIÓN DE CONDUCTORES DE MT MEDIANTE ENSAYO DE TENSION SOPORTADA (VLF)    

      El ensayo de conductores de MT o AT mediante equipos de medida VLF de onda senoidal, o similares, que inyectan tensiones elevadas en el conductor bajo ensayo, con objeto de evaluar si el aislamiento de un conductor "pasa" o "no pasa" la prueba durante un cierto tiempo, sometido a una determinada tensión, sin que se produzcan alteraciones de resistencia o de la intensidad de prueba en el conductor, no pueden ser consideradas por si solas como pruebas definitivas para la evaluación completa de los conductores. En efecto, un aislamiento debilitado, o un conductor con la mitad del espesor de su aislamiento en alguna zona, o simplemente un conductor con muchos años de uso, o con la cubierta perforada, puede superar un ensayo de evaluación a sobretensión del tipo VLF o similar, pues por ejemplo, un cable de MT o AT que tenga un espesor del material aislante del 50%, puede soportar tensiones de 3 o 4 veces la tensión de servicio durante horas o días sin que el aislamiento falle, pues la rigidez dieléctrica del aislamiento comúnmente empleado de XLPE, o EPR, es de 25 KV/mm.

      La tasa de crecimiento del árbol en canales (arborescencia eléctrica acuosa) con una tensión de prueba de 3Uo (donde “Uo” es la tensión nominal eficaz entre fase y tierra) a 0,1 Hz VLF sinusoidal en cables XLPE envejecidos en campo es de 10,9 a 12,6 mm por hora (mm/h).

                                     

      Si un cable de Media Tensión de 15 KV con un grosor de aislamiento de 5,6 mm se somete a la prueba VLF durante 30 minutos, todos los posibles defectos del cable crecerán hasta fallar. Si se compara esta cifra con la frecuencia de potencia de CA de la red o VLF coseno-rectangular de 0,1 Hz, la tasa de crecimiento del árbol es tan solo de 2,2 a 5,9 y de 3,4 a 7,8 mm/h, respectivamente. Esto quiere decir, que el aislamiento de un cable con defectos no fallara durante una prueba de tensión soportada, y fallara después durante el servicio.

                                        

      En consecuencia, la VLF con forma de onda senoidal de 0,1 Hz es la frecuencia y la forma de onda ideales para las pruebas de resistencia de cables.

 

ENSAYO DE LA CUBIERTA PROTECTORA

      La importancia creciente de la seguridad eléctrica en los cables de media tensión empleados en distribución y transporte hace que cada día sea más importante el diagnóstico preventivo. El fabricante de los cables los ensaya en fábrica, verificando la integridad de la cubierta que recubre el cable exteriormente. En cables de M.T. tiene sentido el ensayo de cubierta después del tendido o instalación del mismo en el terreno ya que en fábrica ya se ha ensayado la integridad de la cubierta. El cable de M.T. puede funcionar perfectamente con la cubierta perforada, ya que no afecta al aislante principal del cable, por un tiempo. La construcción inadecuada de zanjas con perfiles afilados y ángulos muy agudos o el tendido en zonas con partes rocosas que actúan como cuchillas sobre la cubierta del cable al arrastrarlo en el tendido, pueden agravar la situación.

      La penetración de humedad por las rozaduras o perforaciones del material aislante de la cubierta, puedes causar a largo plazo deterioros en la pantalla y en el aislante, ya que los factores tiempo, humedad y campos eléctricos incluso de bajo nivel (pocos KV/cm) son la causa de la formación de arborescencias acuosas en el aislante principal y esto a corto plazo puede provocar arborescencias eléctricas que van asociadas siempre a la emisión de Descargas Parciales, y esto en los cables secos es sinónimo de averías del aislante en un tiempo muy corto.

 

CONCLUSIONES SOBRE LOS ENSAYOS DE AISLAMIETO A CONDUCTORES SUBTERRANEOS

      Independientemente de que se evalúen conductores antiguos o nuevos, los ensayos de aislamiento a conductores utilizados en procesos críticos alimentados por la energía eléctrica con tensiones de MT, los cuales no pueden detenerse, o se precisa de una continuidad de servicio garantizada, como puede ser el caso de hospitales, centros de administración públicos, centros de datos, etc., la solución más recomendable para evaluar los conductores subterráneos consiste en la realización de las pruebas de tensión soportada por el aislamiento del conductor principal mediante equipo VLF, más el ensayo de aislamiento de la cubierta protectora del conductor.