Webinar Conheça os Principais Testes em Cabos · (IEEE Std 400.2-2013, ... New criteria levels for...

Webinar “ Conheça os Principais Testes em Cabos Subterrâneos ”

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Teste de rigidez dielétrica em cabos

subterrâneos instalados

uso e aplicações

“Webinar “ Conheça os Principais Testes em Cabos Subterrâneos ”

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▪ Introdução

▪ Objetivo do teste de rigidez dielétrica

▪ Aplicações do teste

▪ Métodos disponíveis

▪ Tecnologia VLF (Sinusoidal, Cosseno - retangular)

▪ Normas para testes de cabos de media tensão


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Interrupções em redes subterrâneas de

média tensão

▪ Cabos 81,10%

▪ Transformadores 3,80%

▪ Disjuntores 6,80%

▪ Outras causas 8,30%

Cigré london symposium, 1999 Paper 500-08

Introdução


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Objetivos do teste de rigidez dielétrica:

1) Minimizar os Riscos Financeiros & econômicos :

Possível perda de ingressos e aumento dos gastos, por exemplo:

▪ Interrupções do serviço não planificadas (custo da reparação)

▪ Interrupções do serviço não planificadas (energia não vendida)

▪ pagamento de multas

2) Aumentar a Segurança :

Segurança ocupacional e terceiras pessoas

3) Aumentar a Confiabilidade/ disponibilidade (qualidade do serviço):

Pode afetar a nível local – ou outros níveis

▪ Outros níveis: um defeito pode causar um problema

generalizado

Objetivo do teste


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As concessionárias em 2013

tiveram que devolver em

penalizações 346 milhões a

seus consumidores

346 milhões !!!

Source: ANP 10.07.2013

Objetivo do teste

Minimizar riscos

econômicos e financeiros


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Objetivo do testeMelhorar as condições de Segurança

Cabo desenergizado

em 1 seg.

Objetivos do teste

Melhorar as condições de segurança“Webinar “ Conheça os Principais Testes em Cabos Subterrâneos ”

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Melhorar as

condiçoes de

Seguranca

Objetivos do teste

Problema generalizado


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Geralmente, o teste dos cabos é realizado em dois momentos:

- Comissionamento:

Para verificar a qualidade da instalação de emendas e terminais em

novas instalações

- Determinar as condições da isolação

Para verificar a condição da isolação do cabo em operação e provocar a

ruptura de pontos críticos num ambiente controlado

. Pontos críticos :

▪ Emenda com humidade

▪ Water tree e arborescências elétricas

▪ Danos na isolação

▪ etc.

Aplicações


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Métodos disponíveis

Métodos de teste da isolação

Emenda Terminal Parte do cabo isolação com envelhecimento uniforme

Ressonante (20-300 Hz)0.1 HzDC

Ponto critico

AC 50/60 Hz DAC (20-500 Hz)


- Método de Teste da isolação da blindagem

- Métodos de Teste da isolação do cabo


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Teste da isolação da blindagem

Para o teste da blindagem e localização do defeito:

▪ DC±

▪ Pulsos de tensão DC (pontualização)

Material PE PVC

Identificação 2Y Y

Tipo de Cabo (exemplo) NA2XS(F)2Y NA2XSY

Tensão de teste DC DC

Valor da tensão < 5 kV < 3 kV

Tempo < 5 min < 5 min

Valor típicos de corrente < 100 µA/km < 800 µA/km @ 3 kV


Teste de isolação da blindagem


12


Teste de isolação da blindagem


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Para teste de cabos:

▪ DC± (de acordo com as normas só para

PILCC)

▪ AC 50/60 Hz

▪ AC ressonante (20-300Hz)

▪ VLF (0.1 Hz)

▪ (DAC) tensão damped AC


Teste da isolação


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Sistema ressonante: não apropriado para cabos de média tensão devido

peso/tamanho/consumo de energia e custo.

Sistema ressonante: para testes de cabos de AT (transmissão)

Em cabos longos mais de um sistema tem que ser utilizado.

Teste de 400kV, cabo

de 20km.

São utilizados 3

sistemas ressonantes

Quelle: Highvolt Dresden


Ressonante 50/60Hz


151515

DAC Princípio


DAC


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Como alternativa os cabos de AT e MT podem ser testados utilizando o

sistema DAC (DAC = damped AC).

Vantagem do sistema DAC :

▪ peso e tamanho

▪ capacidade de teste (ate 8µF)

▪ baixo consumo

Sistemas para Testes DAC de MT e AT


DAC


17


DAC


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Testar com DC é na maioria das normas um método não aprovado para

cabos XLPE pelo seguinte:

1) Efeito da carga espacial (void)

2) Não detecta muitos tipos de defeitos(cortes- arborescências -espaços

vazios etc.) Alto índice de ocorrências em intervalos curtos de tempo em

cabos que foram testados

Nota: O defeito de carga espacial(void) ocorreu principalmente na primeira

geração dos cabos XLPE.

-> Cabo passa o teste normalizado DC

-> depois de energizar o sistema o cabo falha


Não DC??


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Não DC??

Artificial Needle Fault (10 kV XLPE Cable)

Artificial Wet Fault (20 kV PILC - oil-impregnated)

Defeitos iminentes não podem ser detectados com testes de tensão DC de

acordo com as normas, mesmo com o aumento da tensão de teste


Não DC??


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Teste VLF e hoje em dia o método mais utilizado para teste de cabos de

distribuição de energia de ate 33KV.

A tecnologia VLF esta disponível desde 1986!!!

Existem duas principais tecnologias de VLF, cada uma com a suas próprias

vantagens.

VLF Seno

Baixa capacidade de teste VLF, para cabos curtos, também pode ser usada

para diagnostico PD e TD

VLF Cosseno retangular

Alta capacidade de teste VLF, para teste de cabos longos ou

varias fases em paralelo, pode ser combinado com diagnostico PD.

Métodos Disponíveis

VLF


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VLF

F ??Teste com VLF será eficiente sempre que a frequência de 0,1Hz for mantida.

Baixar a frequência do teste, causará uma influencia direta na confiabilidade

do resultado.

Taxa de crescimento: aprox. 10 vezes

menor

Tempo de teste : deve ser 10 vezes

maior

Ej.: teste de comissionamento 3 U0

0,1 Hz 1 h

0,01 Hz 10 h


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VLF

VLF – não VLF

Mesmas conclusões publicadas em 2003

Se recomenda sempre aplicar

0,1Hz para o teste.

Source: “Very low frequency testing – its effectiveness in

detecting hidden defects in cables”, S.C. Moh, Cired 17th

international conference on electricity distribution,

Barcelona, Spain, 2003


2323

International:

- IEC 60060-3 High Voltage Test Techniques

Part 3: Definitions and requirements for on

site tests

- IEEE 400.2 Guide for Field Testing of Shielded Power

Cable Systems using Very Low Frequency

Europa:

- Cenelec HD 620/621 S1

DIN VDE 0276 part 620/621 (German)

Normas de aplicação


24

24

Internacional:

▪ IEEE 400.2 Guia para teste de cabos instalados

aplicando VLF


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-> No DC testing for PE/XLPE cables


26

4…8U0!!!

© 2012 SebaKMT – MADE in GERMANY


28

Proposed changes in IEC test standard

NEWS:

Será lançado o novo IEC 60502-2 que agora também inclui tensões de

teste e duração do teste (como acontece com os cabos HV).


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Diagnóstico de Isolação em cabos subterrâneos

• Aplicações

• Métodos


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Durante o teste de cabos com uma importante degradação da isolação, o

simples teste VLF pode ocasionar uma série repetida de defeitos, por isso,

recomenda-se testes de diagnósticos adicionais que permitam avaliar as

condições da isolação antes de aplicar o teste.

As medições de tangente delta , tangente delta diferencial e da estabilidade

da tangente delta permitem avaliar a condição da isolação do cabo para

determinar, com base nos resultados, o valor da tensão e o tempo do teste

(IEEE Std 400.2-2013, 5.4.2 Método, par 1)

Porque medir Tan Delta?


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• O teste de Tan. delta pode ser representado por um circuito equivalente de dois elementos, uma resistência e um capacitor.

• Quando se aplica uma tensão ao circuito (cabo), a corrente total resulta da contribuição de dois componentes, a corrente do condensador e a corrente da resistência

• Tangente delta se define como o ângulo entre a corrente do capacitor e da resistência .

U

IC

IR

I

δ RCI

I

C

R

1tan

Tan. Delta pode ser

calculada de acordo

com:

Tan. Delta pode ser

Visualizada como:


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Três critérios para o teste de tangente delta de acordo com a IEEE 400.2

1. Estabilidade Tan. Delta

2. Tan. Delta Diferencial

3. Tan. Delta RCI

I

C

R

1tan

Teste Tangente Delta


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O objetivo da medições de Tan. Delta em cabos XLPE é detectar problemas de water trees (arborescências).

Water trees é o mais importante fenômeno de envelhecimento de cabos poliméricos que provocam defeitos antes do esperado!


34

R CR1

C1

R2

C2 R

3

C3

R4

C4

Arborescências (Watertrees)

Quando se aplica tensão as arborescências apresentam um

comportamento não linear.

De acordo com as características não lineares das arborescências se a

tensão aplicada aumenta, o valor da tan. delta aumentara em forma não

linear.


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Como fazer o diagnóstico de Tanδ?

Frequência do teste ?

Quant. de valores de Tanδ ?

Níveis de V?

0.1 Hz

8 – 10 para cada nível de V

Passo a passo o aumento de V

1. Passo 0.5Uo

2. Passo 1.0Uo

3. Passo 1.5Uo

VLF Tan Delta


36

VLF Tan Deltavalor médio IEEE 400.2

VLF Tan Delta, (c) SebaKMT, all rights reserved.

Tanδ

U/Uo0.5 1 1.5

10 valores

Valor medio Tanδ

N

Tan

TD

Ni

i

i

1

Tanδ

0.5 1 1.5


37

VLF Tan DeltaIEEE 400.2


U/Uo0.5 1 1.5

ΔTanδ

UoUo TDTDTan 5.05.1 ΔTanδ indica o

comportamento da

tan. delta com o

aumento da V


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VLF Tan DeltaAvaliação da Tan. Delta (XLPE)


tan . 10-3

0

1

2

3

4

5

6

7

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

U / U 0

0.1

Hz d

issip

atio

n f

acto

r

reference cable (new)

slightly service-aged (1)

moderately service-aged (2)

moderately service-aged (3)

strongly service-aged (4)

JICABLE, Versailles, June 1995, paper B.9.6.

Dependência do valor da

tan. delta com a tensão

para cabos XLPE novos

e envelhecidos

O aumento do valor da

tan. delta e um fator

importante para a

análises do diagnóstico.

Tan = ([email protected] - [email protected])


39

VLF Tan DeltaEstabilidade IEEE 400.2


Tanδ

U/Uo0.5 1 1.5

1

1

2

N

TDTan

STDEV

Ni

i

i

STDEV low STDEV high STDEV high

STDEV representa o

desvio dos valores

de tan. delta para os

diferentes valores

de tensão


40

New criteria levels for XLPE cables acc. to IEEE 400.2 (2013)

Table 4 —Historical figures of merit for condition assessment of service-aged

PE-based insulations (e.g., PE, XLPE, and TRXLPE) using 0.1 Hz


41

Table 5 —Valores de referencia

(e.g., mineral- filled EPR) a 0.1

Hz

IEEE Std 400.2-2013


42

Critérios de avaliação para cabos PILC de acordo com a

IEEE 400.2


43

Vista rápida da

comparação das três

fases

-> as três fases com a

mesma tendência

normalmente indica

envelhecimento

-> uma fase diferente

normalmente indica um

problema num único

local da isolação


44

▪ Da uma Idea das condições da arborescências na isolação .▪ A condição de isolação envelhecida pode determinar-se a valores inferiores

a U0.▪ As condições da isolação podem se classificar como :

1. não se requere ação imediata2. Se recomenda um seguimento periódico3. Se requere uma ação imediata

▪ As provas nas três fases nos permite comparar as medições de uma das fases em comparação com as outras.

▪ As medições são rápidas e simples de realizar.▪ Mínima influenza de campos eléctricos externos/ ruído.▪ Resultados básicos disponíveis quando o teste e finalizado.▪ Os equipamentos são portáteis e os requerimentos de potência são

comparáveis a dos equipamentos para localizar defeitos.

Algumas vantagens do teste

deTan Delta:


45

Sistema para diagnóstico

por descargas parciais


46

Por que usar diagnóstico por

descargas parciais?

Condições com base no diagnóstico

Controle de qualidade

Localização de pontos críticos

Manutenção preventiva


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Possíveis tensões para teste de descargas parciais

Continua AC

sinusoidal

0.1

Hz

Damped ACContinua

triangular

Coseno

rectangular

50

Hz

20 - 300

Hz

20 - 500 Hz 0.1 Hz0.1

Hz

20 - 300

Hz

Ground

wave

Transitio

n


48

S-U

L

CR

+U

Wnc

-

+

CS


49

TDS NT

-


50

TDS NT DAC

Slope VLF CR


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Conclusões

• Parâmetros de PD comparáveis com a

frequência de trabalho

• Teste e diagnóstico ao mesmo tempo

• Localização das PD

• Calibração automática

• Base de dados

• Relatório automático


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