Redes Subterrâneas 2013 São Paulo SP Brasil Junho Ensaio e Diagnose em Cabos de Média Tensão com Sistemas VLF

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1 Redes Subterrâneas 2013 São Paulo SP Brasil Junho Ensaio e Diagnose em Cabos de Média Tensão com Sistemas VLF

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3 Condição Atual do Cabo O que temos hoje? A condição atual do cabo é normalmente desconhecida. Hoje temos falhas seguidas de reparos de emergência. (Corretiva). O acesso é normalmente muito difícil.

4 Condição Atual do Cabo O que desejamos ou necessitamos? Uma Manutenção baseada nas condições do cabo. (Preditiva) Reduzir o índice de falhas.($$ - gera altos custos) Ter uma base de dados confiável para otimizar investimentos. Como gestor, eu quero saber quando e onde eu devo

5 Ensaio e Diagnose com Tensão VLF 1. Ensaio Gerador VLF 2. Diagnóstico Gerador VLF+TD+PD 2.1 TD Estado global do isolamento 2.2 MWT Monitored Withstand Testing 2.3 PD Detecção exata do defeito 2.4 PD On Line MT e AT

6 Ensaio e Diagnose com Tensão VLF 1. Ensaio Destrutivo (Passa não Passa) 2. Diagnóstico Não destrutivo 2.1 TD Estado global do isolamento 2.2 MWT Monitored Withstand Testing 2.3 PD Detecção exata do defeito 2.4 PD On Line MT e AT

7 1.1 Ensaio de cabos com DC Cabos com isolação de papel (óleo) Ensaio DC (Até 8 *Uo) Aceito e Utilizado por décadas

8 1.1 Ensaio de cabos em DC Em Cabos PE,XLPE Ensaio DC não é mais aceito porque: ainda que existam defeitos graves, poucas vezes se detectam com um teste DC. podem criar-se cargas espacias de longa duração.

9 1.2 Ensaio VLF Objetivo: Encontrar um método ou procedimento para determinar se o sistema de cabos está saudável ou não, com um mínimo de tensão de stress aplicado ao cabo. Solução: Teste com tensão VLF

10 1.2 Ensaio VLF Normas Europeas para Cabos após s a instalação Ensaio de campo CENELEC HD 620 S1 and 621 S1 1) Ensaio de AT para cabos PE ou XLPE de 6 a 36 kv Frequência Tensão de ensaio [RMS] Tempo ensaio Procedimento 0,1 Hz 3 x Uo 1 hora de ensaio 50 Hz 2 x Uo 1 hora 1) Se recomenda para cabos de papel impregnado em DC o un ensayo con los parámetros arriba mencionados

11 Normas para ensaio em campo utilizando VLF IEEE IEC Guía para Ensaio em campo para sistemas de cabos subterrâneos com malha utilizando baixíssimas Frequências Técnicas de Ensaio de AT Parte 3: Definições e requisitos para ensaios em campo

12 Ensaio: Arborescência 50 Hz

13 Ensaio: Arborescência 0.1 Hz

14 Comparação do crescimento dos canais Arborescencia, Dirección no recta Dirección no recta Dirección recta

15 Comparação do crescimento dos canais Crescimento dos canais a 50 Hz: 1.7 mm/h Senoidal Crescimento dos canais a 0.1 Hz: 7.8 mm/h (cos-retangular) Crescimento dos canais a 0.1 Hz: 12.3 mm/h (Senoidal)

16 Percentual de perfuração durante o ensaio em XLPE, PILC e Cabos de isolamento misto vs. Tempo a VLF senoidal % %% 5% 4% Tiempo de la falta/ min Referencia: S. C. MOH, 2003, Very low Frequency Testing Its Effectiveness in Detecting Hidden Defects in Cables", CIRED Barcelona, Sesión 1, Hoja 84

17 Vantagens dos Systemas VLF Ensaios de cabos segundo as normas: IEEE400.2, IEC e CENELEC HD 620 uma vez que a tensão de ensaio é eficaz (rms) A tensão true sinus de BAUR a 0,1Hz é copletamente simétrica independente das características da carga, por tanto não se criam cargas espaciais de longa duração em cabos com isolação XLPE.

18 Sistema VLF Sem Carga Tensão de saída independente da carga Com Carga

19 Vantagens do Sistema VLF BAUR Frequência de ensaio programável de 0,01 Hz a 0,1 Hz segunda a norma IEEE Sistema ampliável para funções de diagnóstico: -Medição de fator de dissipação (tan delta) -Medição e localização de descargas parciais

20 Manutenção baseada nas condições Diagnóstico possibilitado pelo VLF

21 Em um cabo é igual Detecção de Water Treeing Detecção de Electrical Treeing

22 Ensaio e Diagnose com Tensão VLF 1. Ensaio Destrutivo 2. Diagnóstico Gerador VLF+TD+PD 2.1 TD Estado global do isolamento 2.2 MWT Monitoramento contínuo de TD durante o teste 2.3 PD Detecção exata do defeito 2.4 PD On Line MT e AT

23 2.1 TD A medição de TD é necessária porque: Mostra a influencia das arborescência de água Detecta o ingresso de água nas emendas (Diminuem as atividades de PD => considerando somente a medição do nível de PD, a emenda poderia apresentar-se bem mesmo tendo ingresso de água influenciando seu bom funcionamento). Influencia de corrente térmica pode ser detectado com a medição de Tan Delta.

24 ARBORESCÊNCIAS DE ÁGUA em isolantes poliméricos (desenho esquemático) - Campo elétrico condições para - Água gerar - Campo alterado arborescencias de agua" -Tempo Camada semicondutora externa isolante Camada semicondutora interna condutor arborescencias tipo gravata borboleta" arborescencias tipo ventilado"

25 Comparação entre Arborescência elétrica e Arborescência de água Arborescência de água (WT): se apresenta com baixa intensidade de campo (p.e. < 1 kv / mm) Crescimento muito lento (p.e. Mais de 6-10 anos) Não se podem ver descargas parciais não são visíveis

26 Comparação entre Arborescência elétrica e Arborescência de água Arborescência elétrica (ET): se dão com campos de intensidade local forte crescimento muito rápido em isolantes PE o XLPE acompanhada de descargas parciais estruturas de canal largas (arborescências visíveis) indicação clara de perfuração elétrica (ruptura)

27 Crescimento de arborescências de água no interior de cabos com isolamento em XLPE 1mm 1mm 1mm 500µm A) Cable S6, 21 años B) Cable S6, 21 años C) Cable S1, 17 años D) Cable S10, 11 años

28 Definição da tan δ tensão corrente 0 10 tempo/seg Fator de Dissipação tan δ = Potencia activa = U ²/ R Potencia reactiva = U². ω C 1 ω C. R

29 Fator dissipação a 0,1 Hz: Faixa de medida para cabos PE, XLPE fator dissipação a 0,1-Hz Escala de medida do PHG TD > 2,2x10-3 Isolante com alta degradação < 1,2x10-3 Cabo novo

30 Dependência do fator de dissipação em função da tensão a 0.1 Hz em cabos de MT XLPE novos e depois de anos de serviço factor de disipación 0.1 Hz tan δ cable referencia (nuevo) poco servicio (1) envejecido por el servicio (2) moderadamente envejecido por el servicio (3) fuertemente envejecido por el servicio (4) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 U / U 0 JICABLE, Versailles, Junio 1995, hoja B.9.6.

31 2.1 TD - Resultado de teste e diagnóstico - BAUR PHG-TD A mais alta eficácia! Quase 20 anos de experiência.

32 2.2 MWT - Monitoramento da TD durante o Teste

33 2.2 MWT - Monitoramento da TD durante o Teste 1. Estágio: Ramp-up Redução do estresse para o cabo Avaliação prévia das condições do cabo Monitoramento continuo e avaliação dos resultados. 2. Estágio: MWT (Hold) Estimativa da chance de aprovação do cabo. Tempo de teste pode ser otimizado Influencia da tensão de teste pode ser monitorada Método em processo de implementação na IEEE

34 Vantagens da medição de TD Manutenção preditiva Ferramenta excelente para gestão de investimentos (A troca de cabos pode ser planificada segundo requisitos pré-establecidos) Custo de manutenção otimizado uma vez que se pode trocar apenas trechos curtos de um cabo

35 Ensaio e Diagnóstico com Tensão VLF 1. Ensaio Destrutivo 2. Diagnóstico Gerador VLF+TD+PD 2.1 TD Estado global do isolamento 2.2 MWT Monitoramento contínuo de TD durante o teste 2.3 PD Detecção exata do defeito 2.4 PD On Line MT e AT

36 2.2 Aplicação do diagnóstico de DP em VLF Comissionamento em cabos recém instalados Pré-localização de emendas mostrando D. Parciais Pré-localização de terminações mostrando DP Pré-localização de arborescências elétricas em cabos XLPE Detecção de DP e pré-localização dos pontos onde se produzem, em cabos de papel impregnado

37 2.2 Diagnóstico - PD Localização de descargas parciais em um cabo High VLF voltage HV Generator GND Coupling capacitor PD Detector with DSO High frequent, low voltage PD signal Measure line quadripole GND GND

38 Localização de descargas parciais em um cabo Extremo cercano Fuente de DP Extremo lejano cable detector de PD

39 Início Localização de descargas parciais em um cabo Fonte de DP Final cabo detector de PD

40 Localização de descargas parciais em um cabo Extremo cercano Fuente de DP Extremo lejano cable detector de PD

41 Início Localização de descargas parciais em um cabo Fonte de DP Reflexión en extremo lejano Final cabo detector de PD

42 Início Localização de descargas parciais em um cabo Fonte de DP Final cabo detector de PD

43 Localização de descargas parciais em um cabo Disparo do detector de PD e reflexão do início do cabo Início Fonte de DP Final cabo detector de PD

44 Localização de descargas parciais em um cabo Início Fonte de DP Final cabo detector de PD

45 Localização de descargas parciais em um cabo Início Fonte de DP Final cabo detector de PD

46 Localização de descargas parciais em um cabo Início Fonte de DP Final cabo detector de PD

47 Localização de descargas parciais em um cabo Reflexão no início do cabo Início Fonte de DP Final cabo detector de PD

48 Localização de descargas parciais em um cabo Início Fonte de PD Final cabo detector de PD

49 Localização de descargas parciais em um cabo Início Fonte de PD Reflexão do final do cabo Final cabo detector de PD

50 Localização de descargas parciais em um cabo Início Fonte de PD Final cabo detector de PD

51 Localização de descargas parciais em um cabo Início Fonte de PD Final cabo detector de PD

52 Localização de descargas parciais em um cabo Início Fonte de PD Final cabo detector de PD

53 Localização de descargas parciais em um cabo Início Fonte de DP Final cabo detector de PD

54 Localização de descargas parciais em um cabo Início Fonte de DP Final cabo detector de PD

55 Localização de descargas parciais em um cabo cable Impulso Direto Segundo Impulso near end Fonte de f PD far end cable PD detector Distância da fonte de PD ao final do cabo

56 Localização de descargas parciais em um cabo cable Impulse Direto near end Fonte de PD far end cabo PD detector Comprimento total do cabo

57 Diagnóstico DP, gráfico DSO

58 Resultado de diagnóstico de DP em um cable XLPE, 4600 m PD- faltas em emendas PD - falta no cabo

59 Resultado de diagnóstico de DP em um cabo PILC, 1607 m PD falta em emenda

60 2.3 MEDIÇÃO DE PD ONLINE Medição e localização de descargas parciais em sistemas de alta e média tensão energizados Medição parelela de até 4 canais

61 Vantagens do PHG-TD/DP BAUR Sistema integrado para ensaios de cabos conforme IEEE, IEC y CENELEC, Resultados reproduzíveis porque é independente das características da carga (por exemplo comprimento do cabo) Diagnóstico de Tan Delta e de Descargas Parciais Calibração de DP em campo conforme IEC Detecção e localização de DP em cabos com isolamentos poliméricos e de papel

62 2.2 Diagnóstico PD Fontes Típicas de PD Defeito na camada semicondutora externa Emendas

63 2.2 Diagnóstico PD Fontes Típicas de PD Ausência de fita semi-condutora na preparação.

64 2.2 Diagnóstico PD Fontes Típicas de PD Preparação incorreta do condutor

65 Sistemas VLF Portáteis

66 PHG-TD: Sistema para Ensaio e diagnóstico de cabos

67

68 Referências: Mais de 250 Sistemas de diagnóstico operando em todo mundo! USIMINAS Brasil CEB Brasil VALE Brasil EDF França TAIWAN Power Company CSN Brasil EWE Alemanha Baosteel Shanghai, China CLP Hong-Kong POWER Grid Singapura CESI Italia AES ELETROPAULO Brasil CTEEP Brasil COSIPA Brasil CHILECTRA, Chile CON-EDISON Chicago, USA RWE Alemanha Pudong Shanghai, China London Electricity, Inglaterra CPRI Bangalore India

69 Muito obrigada a todos!

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