ARGUMENTOS PARA LA UTILIZACION DE LA NUEVA TECNOLOGIA VLF (ULTRA BAJA FERCUENCIA) EN LOS ENSAYOS DE ALTA TENSION
ARTICULO REALIZADO POR HIGH VOLTAGE INC.
Este documento contesta muchas de las preguntas acerca de los Hipots AC VLF y sus aplicaciones. No pretende argumentar las pruebas de cables AC VLF frente a DC. Esto se ha realizado durante muchos años, existiendo un acuerdo mundial casi unánime acerca de que las pruebas DC no solo dañaban el dieléctrico del cable sino que también es un sistema ineficaz para determinar la calidad del aislamiento del cable. Prueba suficiente es el hecho de que las normas europeas solicitan las pruebas VLF de cables desde hace años, y en USA, IEEE, EPRI, CEA y otras denuncian las pruebas DC desde hace tiempo, por lo que IEEE ha presentado una nueva norma para VLF que pronto será implementada.
Por otro lado, H. V. Inc. También fabrica Hipots DC, como hacen otros fabricantes de VLF. No son los fabricantes de VLF los que están forzando el uso de VLF, sino que los entes y utilitys mundiales están solicitando un método efectivo para pruebas de cables en AC.
¿Qué es VLF?
VLF son las siglas usadas habitualmente para referirse a Very Low Frecuency. Se considera generalmente que VLF es 0,1 Hz o menos.
Mucha gente considera demasiado misteriosas las pruebas con VLF cuando el Hipot VLF y las pruebas con VLF son muy simples. Es sencillamente un Hipot AC, que trabaja a muy baja frecuencia. Se han usado durante décadas Hipots AC para pruebas de equipos varios. Ahora también podemos usarlos para pruebas de cables y máquinas rotatorias.
¿Dónde se usa VLF?
La prueba VLF se usa en cualquier aplicación que requiera pruebas AC sobre cargas de alta capacitancia. La mayor aplicación es para probar el dieléctrico de cables, seguido de pruebas de grandes máquinas rotatorias (para IEEE 433-1974), y ocasionalmente para pruebas de grandes aisladores, interruptores y armarios eléctricos. El Hipot VLF es también una herramienta muy eficaz para quemado en fallos de cables.
Aun cuando una utility no adopta VLF para pruebas de cables extendidos, una de las mejores razones para utilizar VLF es para comprobar los empalmes. Muchos fallos son debidos a una pobre ejecución. El Hipot VLF es un gran comprobador de empalmes, así como una excelente herramienta para pruebas de aislamiento de cables.
¿Qué tensiones hay disponibles en Hipots VLF?
Los Hipots VLF están disponibles en rangos de tensión desde 27 kV hasta 240 kV. H. V. Inc. fabrica Hipots VLF desde 40 kV hasta 240 kV, el mayor rango en la industria y además es la única compañía que ofrece unidades VLF para pruebas de cables de transmisión.
¿Porqué 0,1 Hz?
Un cable de 3.000 metros tiene aproximadamente 1 mfd de capacidad. La reactancia capacitiva a 60 Hz es 2.560 Ohms; a 0,1 Hz es 1,6 Mohms. Una prueba a 60 Hz AC a 53 kV requerirá 20 A para una prueba de 1.060 kVA y un peso del equipo de 4.500 Kg. El mismo cable a 0,1 Hz, requerirá solamente 33 mA, ó 1,8 kVA y un equipo de 45 Kg.
¿Es 0,1 Hz AC?
Sí, porque la forma de onda es senoidal y las características del equipo a probar no varían, ya que la capacidad no varía con la frecuencia.
¿Cómo se hace la prueba?
La prueba es muy simple. Con el cable a probar aislado, conectar la salida de alta tensión del VLF al conductor y la protección unida a tierra. Como cualquier Hipot, aplicar la tensión de prueba durante el tiempo requerido.
¿Cuál es la tensión de prueba y la duración?
Los organismos IEEE/EPRI/CEA y otros entes mundiales de ingeniería y normalización recomiendan niveles de prueba para dieléctrico de cables de 2 a 3 veces la tensión durante 15 minutos. Para un cable de 15 kV, que normalmente tiene una tensión línea-tierra de 7,2 kV a 8 kV, la prueba se realiza a 22 kV. Un sistema de 25 kV se prueba a 40 kV y un sistema de 69 kV se prueba a 120 kV.
Entre las diferentes unidades VLF con diferentes formas de onda, ¿cuál es la mejor?
Todas las unidades VLF de H. V. Inc. dan a la salida una onda senoidal perfecta. El diseño alemán original, que aún se ofrece, no da una salida de onda senoidal. Estos equipos dan formas de onda trapezoidal o cuadrada con transiciones de forma de onda cosenoidales entre polos. A menudo intentan probar que es superior a la onda senoidal: un argumento muy duro. No tienen muchas opciones para este argumento: No fabrican VLF de onda senoidal. ¿Cómo se puede argumentar contra una señal senoidal?
Además, para que una unidad VLF pueda ser usada para pruebas de diagnóstico, tanto de Tangente de Delta como de Descargas Parciales, debe producir una onda senoidal. Trabajar con una unidad de onda senoidal es imprescindible.
¿ VLF - es una prueba destructiva?
Depende de su significado. La prueba con Hipot VLF no es destructiva para el cable como la prueba DC, donde el daño real al aislamiento se produce durante la prueba, causando futuros fallos. El ensayo en VLF, no causa degradación del aislamiento. Es tensión AC, que es para la que está diseñada el cable durante el servicio. De hecho, el cable se prueba en la factoría con tensión AC a más altos niveles que en pruebas de campo.
Cuando la gente dice que las pruebas VLF son destructivas, solo tienen razón en el caso de que el cable esté defectuoso, la junta o el empalme que deben fallar bajo prueba, que es exactamente lo que debe ocurrir. ¿Cómo puede dudar cualquier ingeniero de la eficacia y efectividad de pruebas con tensión AC de cables diseñados para transportar tensión AC?
Pero mis cables podrían fallar durante la prueba
Precisamente esta es la intención de la prueba VLF. No es una prueba de diagnóstico. Es una prueba de tensión AC. No hay que tomar lecturas de corriente de fuga. (Las corrientes de fuga DC dicen poco acerca de la calidad del cable). Un cable o aguanta la tensión de ensayo o falla. Si un cable tiene defectos y no aguanta 2 ó 3 veces la tensión normal, no durará mucho. Use comprobadores VLF para evitar que falle en servicio.
¿Quién respalda VLF?
Casi todos los entes de ingeniería del mundo. EPRI, IEEE, CEA (Asociación Eléctrica Canadiense), otras organizaciones de ingeniería de otros países, casi todos los fabricantes de cables, y muchas utilities del mundo han aceptado la efectividad del comprobador VLF. Las normas de pruebas VLF alemanas (normas DIN-VDE 0276-620 y 0276-1001) existían desde hace 6 años, IEEE ha escrito la norma de pruebas de cables VLF (IEEE 400.2) que pronto será implementada, y la norma IEEE 433 para pruebas VLF de máquinas rotativas ya existían desde hace 20 años.
¿Por qué VLF no ha sido utilizado más ampliamente?
VLF no es nuevo. Sin embargo, la razón de no haber sido utilizado más ampliamente hasta hace 3 ó 4 años, es porque solo en los últimos 5-10 años se ha determinado que la prueba DC daña el dieléctrico del cable y es un medio ineficaz para determinar la calidad de aislamiento. Además, las unidades VLF europeas originales y actuales han sido y son grandes, pesadas, caras y algunas no producen la salida senoidal deseada.
No fue hasta que H. V. Inc. desarrolló la primera línea verdaderamente portátil, barata y senoidal, produciendo unidades que fueran factibles y económicas para pruebas VLF en campo. Cientos de unidades VLF de H. V. Inc. han sido entregadas en los últimos 3 años, desde su introducción, con miles de interesados.
¿Qué alternativas hay al probador de cables VLF?
No muchas. El ensayo con DC no puede ser usado durante mucho tiempo. Daña el aislamiento del cable y dice poco sobre su calidad. Analizando problemas con pruebas DC, muchas utilities han reducido la prueba tradicional de 4-5 veces la tensión normal a bastante menos. Muchos han reducido la tensión de prueba para cables de 15 kV a 15 kV DC y 15 kV es un poco menos que la tensión de pico AC de cables en servicio. Esta prueba es inútil, excepto quizás para exposición a cortocircuitos.
Algunos han intentado desarrollar métodos de detección de descargas parciales para pruebas de aislamiento de cables en campo, con el fin determinar la calidad de aislamiento sin riesgo de fallo durante la prueba. Ninguno de los métodos utilizados hasta la fecha han resultado ser eficaz. Las pruebas de DP deben hacerse finamente en aparatos de subestaciones, pero hay severas limitaciones para pruebas en cables. La experiencia ha demostrado que la prueba de DP es de poca confianza, con resultados irrepetibles debido a muchas variables relacionadas con el probador de cables: temperatura, humedad, número y tipo de accesorios, empalmes de varios cables, e interpretación del operador. Los resultados tienen muchas interpretaciones. Además, el equipamiento y/o servicio es muy caro. Muchas utilities han gastado cientos de miles de dólares contratando servicios de prueba de DP, solo para reemplazar cables y empalmes en buen estado mientras dejan cables en mal estado que fallarán pronto.
Se realizan Pruebas de Tan Delta (similar a factor de potencia), donde la unidad de VLF se usa para dar energía al cable midiéndose las lecturas de pérdidas. Este método es bueno, mientras haya pocos empalmes, juntas, etc., a lo largo de la extensión del cable y hay un solo tipo de cable bajo prueba, lo que no ocurre normalmente, si no que la mayoría de las extensiones de cable está formado por cables mixtos con diferentes factores de pérdida. H. V. Inc. Ofrece equipos Tan Delta VLF.
El modo más seguro de comprobar cables y accesorios es justamente realizar una simple prueba con un Hipot AC, igual que hacemos con aisladores, interruptores, seccionadores, etc. El cable debe fallar bajo prueba si tiene un defecto severo, pero esta es la intención de la prueba. Si un cable no puede resistir 2 ó 3 veces la tensión normal durante 10 ó 15 minutos, es probable que falle pronto. Es mejor que falle cuando conviene, que esperar a que falle solo, a menudo en el peor momento posible.
Resumen
Una empresa se enfrenta con la opción de cómo probar los cables bajo tierra. Muchas no hacen nada y los cables fallan, teniendo que realizar reparaciones de emergencia, clientes insatisfechos, y pérdida de ingresos: no es una buena práctica. Muchos han adoptado probadores VLF para descubrir cables y accesorios malos con grandes resultados. Cientos más lo harán los próximos años, especialmente una vez que IEEE lance la nueva norma. Muchos fallos en cables son debidos a una ejecución pobre. El VLF ha demostrado ser un gran comprobador de cables. Por lo menos, cada utility probará el conductor principal y cada nueva instalación o reparación.
