EuroWire March 2017

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Artículo técnico
Marzo de 2017 125
El divisor capacitivo de alta tensión se
usa preferiblemente para mediciones de
cables de corriente alterna. Para cables de
corriente continua es necesario un divisor
de banda ancha con brazo resistivo para
alcanzar la característica de respuesta
requerida.
Esta característica de respuesta es
esencial también cuando se usan otros
dispositivos de medición de tensión
para las mediciones TDR en línea, ej.
transformadores de medición instalados
en redes de suministro eléctrico. Su
capacidad todavía debe ser demostrada.
La activación de la elaboración de la señal
también es esencial para la calidad y
precisión de la medición. La simulación y
los experimentos han confirmado que un
simple disparo por flanco es suficiente en
sistemas de cables de corriente continua.
En sistemas de cables de corriente alterna,
la tensión operativa misma evita este
simple disparo por flanco. Por tanto, se
implementa un dispositivo de detección
descargas disruptivas rápido para activar
la elaboración de la señal.
Los componentes requeridos del
grabador de transitorios dependen de su
aplicación: para la prueba o el monitoreo
del cable. El grabador para la prueba del
cable es un dispositivo plug-in pequeño
que funciona con su propio PC o con el
del sistema de prueba de alta tensión
computerizado. Contiene principalmente
el hardware de medición (Figura 4).
El grabador para el monitoreo de los
cables es un dispositivo independiente
pequeño y robusto. Además del hardware
de medición, contiene un PC con un
software específicamente preparado.
Este PC funciona continuamente durante
años, puede ser reactivado y controlado
a distancia, y debe ser equipado con una
fuente de alimentación ininterrumpida
(UPS) en caso de avería del cable (Figura 4).
Pruebas experimentales
Las mediciones prácticas de distintas
muestras de cable se efectuaron para
probar el principio de medición y los
resultados de la simulación. Por lo tanto,
se envolvieron las muestras de cable de
corriente alterna o corriente continua en
tambores para cables o dispositivos de
enrollado giratorios.
Cable de corriente
alterna (XLPE, 20 kV)
La configuración de la prueba consistía
en dos cables de media tensión juntos
conectados en serie y de longitudes
ligeramente diferentes (Figura 5).
Parámetros:
• Cable 1:
758m
• Cable 2:
708m
• Otros parámetros:
no conocidos
• Tensión de c.a.:
hasta 10kV, 50Hz, conectado en el
extremo cercano del cable 1 (véase
Figura 1, Figura 6)
• Equipo de medición:
grabador de transitorios para
localización de fallos, divisor de banda
ancha (resistivo-capacitivo), divisor
de alta tensión de c.a. (capacitivo no
amortiguado)
La carga disruptiva simulada se generó
con un descargador ( Figura 5) que se
instaló en el extremo lejano del tramo
de cable completo o en el punto de
conexión entre los dos cables. La tensión
se aumentó hasta 10kVrms y hasta que el
descargador se activó. Se grabó la señal
resultante de las ondas viajeras.
Las señales fueron tomadas del circuito
de alta tensión usando un divisor de
banda ancha resistivo-capacitivo (para las
mediciones de referencia) o un divisor de
alta tensión de corriente alterna capacitivo
no amortiguado de tipo WCF[6] (Figura 6).
La salida del divisor de alta tensión fue
conectada con el grabador de transitorios
por medio de un cable de medición
coaxial. La medición de referencia con el
divisor de banda ancha está ilustrada en la
Figura 7. Por consiguiente, el canal 1 (Ch1,
azul) muestra las reflexiones de la señal
cuando el descargador está conectado
al extremo lejano de ambos cables y el
canal 2 (Ch2, rojo) muestra las reflexiones
de la señal cuando el descargador está
conectado al punto de conexión entre los
cables.
El diagrama superior corresponde a la
grabación de la señal completa durante
aproximadamente 300µs. En el diagrama
central, la primera y la segunda reflexión
están expandidas. En el diagrama inferior,
las curvas diferenciadas están indicadas
con Ch11 con relación a Ch1, y Ch12 con
relación a Ch2
A partir de esta medición, se determina
la velocidad de propagación para Ch1
según la Ecuación 2 en base T = 17,0µs
con v = 172,5m/µs. Ahora Tx = 8,79µs para
Ch2 indica exactamente la longitud de la
muestra del cable de 758m.
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▼ Figura 4: Modelos 3D de grabadores de transitorios
para pruebas de cables (izquierda) y monitoreo de
cables (derecha)
▼ ▼ Figura 5: Cable de c.a. con descargador (detalle)
▼ ▼ Figura 6: Fuente de c.a. y divisor de alta tensión
▲ ▲ Figura 7: Medición con divisor de banda ancha
T Longitud parcial [µs]
8.77 8.79 8.81
T Longitud completa
[µs] v [m/µs] Longitud calculada [m]
16.8 170.5 748 749 751
17 172.5 756 758 760
17.2 174.5 765 767 769
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▲ Tabla 2: Longitudes de cable calculadas para diferentes tiempos de propagación de las señales