Cómo localizar fallas intermitentes en cables: métodos probados, equipos y una guía de campo paso a paso

Introducción

Los fallos intermitentes de los cables son uno de los desafíos más frustrantes y que consumen más tiempo en el mantenimiento de los cables de alimentación.las fallas intermitentes van y vienen provocando un apagón un díaPara cuando una tripulación llega al lugar, la falla a menudo ha desaparecido, sin dejar rastro de su ubicación.

La localización de una falla intermitente requiere un enfoque diferente que la localización de una falla permanente.La reflectometría de dominio de tiempo estándar (TDR) a menudo falla porque la resistencia a fallas es demasiado alta o la falla solo ocurre bajo un térmico específicoEste artículo explica las causas de las fallas de los cables intermitentes, por qué son tan difíciles de detectar,y los métodos y equipos probados que los ingenieros de campo usan para localizarlos rápida y exactamente.

1¿Qué son las fallas intermitentes de los cables?

Una falla de cable intermitente es un defecto que no produce un cortocircuito estable y continuo.temperaturaLas causas comunes incluyen:

• Árboles acuáticos en aislamiento XLPELa humedad penetra en el aislamiento con el tiempo, creando canales similares a árboles que conducen sólo cuando el cable está con energía bajo carga o a una temperatura elevada.
• Las grietas en el aislamiento• Pequeñas grietas que se abren y cierran con la expansión térmica y la contracción a medida que la carga del cable cambia a lo largo del día.
• Conexiones sueltas o corroídas Las juntas o empalmes con una alta resistencia al contacto que fallan bajo una corriente de carga alta pero que parecen normales con una carga baja.
• Daños mecánicos que no se penetran completamenteUn cable que ha sido agrietado o abrasivo pero que todavía tiene suficiente aislamiento para resistir el voltaje en condiciones normales, rompiéndose solo cuando el voltaje aumenta o la temperatura aumenta.
• Humedad en las juntas o terminaciones¢ Ingreso de agua que crea un camino conductor sólo cuando la unión está mojada o cuando el cable se calienta.
• Daño de la capa semiconductoraLas marcas de cuchillo o la eliminación incompleta de la pantalla de semicones en una articulación crean una tensión local del campo que se descompone intermitentemente.

1.1 Por qué es tan difícil localizar fallas intermitentes

La dificultad principal con las fallas intermitentes es que la resistencia a fallas no es estable.la falla puede haberse sellado a sí misma  la resistencia del aislamiento es normalEn el momento de salir, la falla vuelve y activa el circuito de nuevo.causando interrupciones repetidas y llamadas de emergencia costosas.

El TDR estándar funciona enviando un pulso de bajo voltaje y midiendo los reflejos de los cambios de impedancia.Para fallos intermitentesLa resistencia es normalmente muy alta cuando la falla no está activa, y el TDR no puede detectarla en absoluto.

2Métodos probados para localizar fallas intermitentes

2.1 Método de reflexión por arco (Método ARM / onda de sobretensiones)

El método de reflexión por arco también llamado ARM, método de onda de sobretensiones o método de corriente de impulso es la técnica más utilizada para localizar fallas de cables de alta resistencia e intermitentes.El principio es sencillo:

Un generador de sobretensiones de alto voltaje (thumper) aplica un pulso de voltaje de alta energía al cable defectuoso.Este pulso obliga a la falla intermitente a romperse, creando un arco temporal que reduce la resistencia a la falla a casi cero durante la duración del pulso.Mientras el arco está activo, un pulso TDR se envía por el cable y se refleja en el arco de baja resistencia, produciendo un reflejo claro y fácilmente medible.

Se mide el tiempo entre el pulso TDR saliente y la reflexión del arco, y utilizando la velocidad de propagación del cable, se calcula la distancia hasta la falla.ARM funciona porque fuerza activamente la falla para presentar un reflejo de baja impedancia, independientemente de su resistencia normal en reposo.

Ventajas clave de la ARM:

• Trabaja en fallas de alta resistencia que el TDR no puede detectar
• No requiere que la falla sea estable cada impulso de sobretensiones crea temporalmente el reflejo
• Puede localizar fallas de 1 metro a varios kilómetros de distancia
• Proporciona una pantalla de forma de onda visual que los operadores experimentados pueden interpretar

2.2 Método de corriente de pulso

El método de corriente de pulso (también llamado el método de reflexión de onda o corriente de oleaje) está estrechamente relacionado con el ARM. En lugar de enviar un pulso TDR separado, se utiliza el método de reflexión de ondas o el método de corriente de oleaje.mide la onda de corriente generada por el propio generador de oleaje mientras viaja a la falla y se refleja hacia atrásSe coloca un acoplador de corriente (CT de sujeción) alrededor del cable en el extremo de ensayo, y el receptor muestra el pulso de sobretensiones saliente y su reflejo de la falla.

El método de corriente de pulso es particularmente útil para fallas de muy alta resistencia y cables largos porque utiliza el pulso de sobretensiones de alta energía como activador de fallas y señal de medición.Es menos afectado por la atenuación del cable que un pulso TDR de bajo voltaje.

2.3 Conducción de quemado / defectos

Cuando una falla intermitente tiene una resistencia extremadamente alta (a menudo superior a 500 kΩ), puede no romperse incluso a la tensión máxima del generador de sobretensiones.un procedimiento de quemado (o acondicionamiento de fallas) puede ayudar:

Se aplica al cable un voltaje DC o AC controlado a un nivel justo por debajo del umbral de avería.La energía en la falla gradualmente carboniza el aislamiento y reduce la resistencia a la falla durante varios minutos, hasta que la falla se convierta en un cortocircuito de baja resistencia que puede ser localizado por TDR o ARM. La quema debe utilizarse con cuidado –crear daños permanentes en el punto de falla,lo cual es aceptable porque el fallo tendrá que ser reparado de todos modos, pero no debe utilizarse en secciones de cable sanas.

2.4 VLF / Tensión de alto voltaje para activar la falla

Algunas fallas intermitentes sólo aparecen bajo sobre tensión sostenida o tensión térmica.la aplicación de un VLF (Frecuencia Muy Baja) voltaje CA o un DC hipot voltaje a niveles elevados puede obligar a la falla a romperse constantementeUna vez que la falla se está rompiendo bajo tensión sostenida, se pueden realizar mediciones de corriente ARM o de pulso para localizarla.

Este enfoque es especialmente útil para cables dañados por árboles de agua, donde la resistencia a fallas varía con el voltaje y la temperatura.1 Hz durante varios minutos a menudo desencadena una avería estable que permite una precisión previa de la ubicación.

2.5 Posicionamiento acústico magnético

Después de la pre-localización con métodos de corriente de ARM o de pulso reduce la falla a una sección específica, la falla debe ser localizada en la superficie del suelo.:el impulso del generador de sobretensiones hace que la falla se descargue (arco), produciendo tanto un sonido acústico (de la expansión térmica en el punto de falla) como una señal magnética (de la corriente de sobretensiones).Un receptor portátil con un micrófono de tierra y un sensor magnético se camina a lo largo de la ruta del cableEl operador utiliza primero la señal magnética para encontrar el área general, luego cambia a la escucha acústica para identificar la ubicación exacta de la falla con una precisión de unas pocas decenas de centímetros.

2.6 Vigilancia y registro de eventos

Para las fallas intermitentes que son realmente difíciles de reproducir, las que sólo se producen bajo condiciones de carga o meteorológicas específicas, se pueden implementar sistemas de monitorización permanentes o temporales.Estos sistemas monitorean continuamente el cable para la actividad de descarga parcialLos datos de los datos de los datos de las corrientes de fuga o de los transientes de voltaje, y registrar el tiempo y la gravedad de cada evento de falla.la falla siempre se produce cuando la temperatura ambiente cae por debajo de 5 °CEsta información ayuda a los ingenieros a elegir las condiciones de ensayo y el momento adecuados para forzar la aparición del fallo durante los ensayos controlados.

3Paso a paso: Localización de una falla intermitente

Paso 1: Confirme que el fallo es intermitenteSi las lecturas son normales, pero el cable sigue tropezando bajo carga, es probable que el fallo sea intermitente.Revisar los registros de interrupciones para identificar patrones (hora del día), nivel de carga, condiciones meteorológicas).

Paso 2: Realice una exploración TDRSi el fallo está activo (baja resistencia), el TDR puede localizarlo directamente. Si no se ve ningún reflejo, proceda a ARM.

Paso 3: Configurar el generador de oleaje¢ Conecte el generador de sobretensiones de alto voltaje (thumper) a la fase defectuosa.Busque una caída repentina de voltaje o aumento de la corriente en los medidores de batería.

Paso 4: Realizar la pre-localización de ARM / pulso de corrienteCuando la falla se rompa, utilice la función ARM o pulso de corriente en el localizador de fallas.Medir la distancia y calcular la posición de falla a lo largo del cable.

Paso 5: Si no se produce una ruptura Si el fallo no se rompe a la tensión de sobretensiones disponible, intente quemarse con tensión continua de corriente continua o aplique tensión de sobrevolución VLF durante varios minutos para forzar una avería constante.

Paso 6: Puntualizar con el método acústico-magnético- Utilizando la distancia de preubicación como guía, recorra la ruta del cable con el receptor acústico-magnético.Luego utilice escucha acústica para marcar la ubicación exacta de la falla en el suelo.

Paso 7: Excavar y comprobar• Excavar en el lugar marcado. Inspeccionar el cable para detectar daños visibles. Después de la reparación, volver a probar el cable y realizar un TDR final para confirmar que el fallo ha sido eliminado.

4Mejores prácticas

• Empieza bajo, va altoEl voltaje excesivo puede causar daños adicionales en otros puntos débiles del cable.
• Registro de formas de ondaLa comparación de las formas de onda de múltiples pulsos ayuda a confirmar la ubicación de la falla y distinguirla del ruido.
• Utilice la velocidad de propagación correctaInserción del factor de velocidad del cable correcto (a partir de los datos del fabricante o de la calibración TDR en una longitud de cable conocida).
• Prueba de todas las fases Las fallas intermitentes pueden no afectar a todas las fases. Pruebe cada fase a tierra y fase a fase para identificar el circuito fallido exacto.
• Ten paciencia.Las fallas intermitentes pueden requerir múltiples impulsos de sobretensiones, un voltaje elevado o una tensión sostenida antes de que se rompan de forma constante.
• Priorizar la seguridad¢ Las sobretensiones son peligrosas. Siga el bloqueo/tagout, use el EPI adecuado, mantenga una distancia segura del cable durante el pulso y siempre descargue el cable después de la prueba.

5. XZH Soluciones de prueba para la localización de fallas intermitentes

XZH TEST ofrece un sistema completo de localización de fallas de cables diseñado para manejar fallas intermitentes y de alta resistencia:

• Localizadores de fallas integrados de cablesEl receptor cambia automáticamente entre los métodos basados en el tipo de fallo.
• Generadores de sobretensiones de alto voltaje (Thumpers)Disponible en configuraciones portátiles y montadas en carros hasta 35 kV, con salida de energía ajustable y ciclo automático.Energía suficiente para descomponer fallas persistentes intermitentes en cables de media y alta tensión.

• Receptores de localización acústica-magnética• Detecta las señales acústicas y magnéticas de las descargas de fallas, con correlación incorporada para el rechazo del ruido.
• Sistemas de ensayo VLF• Aplicar una tensión de sobrevolución sostenida para activar fallas intermitentes de árbol de agua y dependientes del voltaje, con medición opcional de Tan Delta y PD para la evaluación de la condición del aislamiento.
• Paquetes de sistemas completos¢ Kit todo en uno que combina TDR, generador de oleaje, localización acústica-magnética y rastreo de rutas de cable en una sola configuración portátil para operaciones de campo eficientes.

Conclusión

Las fallas de los cables intermitentes son difíciles de localizar, pero no imposibles.La clave es obligar activamente a la falla a presentar una señal medible usando sobretensiones de alto voltaje para la pre-localización de corriente de ARM o pulsoCon el equipo adecuado, un procedimiento sistemático, y paciencia,Incluso el fallo intermitente más difícil de detectar se puede encontrar y reparar, a menudo en una sola visita a la obra en lugar de semanas de interrupciones repetidas.

Sobre el test XZH

XZH TEST se especializa en equipos de detección de fallos de cables y pruebas eléctricas, proporcionando soluciones prácticas para empresas de servicios públicos, contratistas eléctricos, empresas de pruebas e ingenieros de campo.La gama de productos incluye localizadores de fallos de cables, generadores de sobretensiones, punteros acústico-magnéticos, instrumentos TDR, sistemas de prueba VLF y trazadores de rutas de cable, todos diseñados para la durabilidad del campo, la precisión de medición y la seguridad del operador.