Análisis de fallos en los cables

Thread Content

Los cables eléctricos, que sirven para conectar diversos dispositivos eléctricos y para transmitir y distribuir energía eléctrica, se han vuelto cada vez más utilizados gracias a sus ventajas: seguridad, bajo mantenimiento, alta estabilidad y capacidad para mejorar la calidad de la energía eléctrica. Actualmente, las fallas que ocurren en los cables eléctricos representan una proporción considerable de todas las averías en el suministro de energía. Cómo determinar de manera rápida y precisa la ubicación del punto de fallo y identificar el tipo de fallo se ha convertido en una de las técnicas más importantes en el uso y funcionamiento de los cables eléctricos. 1. Causas de las fallas en los cables. La causa más directa de las fallas en los cables es la disminución de la aislación, lo que provoca su ruptura. Existen muchos factores que causan una disminución en la aislación. Según la experiencia práctica, estos se pueden resumir en las siguientes situaciones: 1.1 Daños mecánicos: daños durante la instalación: el cable puede resultar dañado por accidente durante su instalación; también puede sufrir daños debido a una fuerza de tracción excesiva, o bien por un doblamiento excesivo del cable ； Daño directo por fuerzas externas: Durante la instalación, las obras de construcción en el camino por donde pasa el cable o cerca de él pueden causar daños directos al cable. Daño indirecto por fuerzas externas: Las vibraciones o cargas impactantes generadas por los vehículos en movimiento pueden provocar grietas en la cubierta de plomo (aluminio) que protege al cable subterráneo ； Daños causados por fenómenos naturales: como la expansión de la resina aislante en las conexiones intermedias o en los extremos del cable, lo que provoca la rotura de la carcasa o de la cubierta del cable ； Debido al movimiento natural del cable, la cubierta exterior del mismo se daña al rozar contra las aberturas de los tubos o los soportes en los que está fijado ； Debido a la hundimiento del suelo, se generan fuerzas excesivas que rompen las conexiones intermedias o los conductores. 1.2 El aislamiento se humedece y esto provoca fallos. Las principales causas de la humedad en los cables son: la entrada de agua debido a que las cajas de conexiones o las cajas terminales no están bien selladas o han sido instaladas incorrectamente ； El cable está mal fabricado; la cubierta metálica presenta agujeros o grietas ； La cubierta metálica sufre perforaciones debido a cortes o corrosión causados por objetos externos ； 1.3 Envejecimiento y deterioro del aislamiento: Los espacios de aire presentes dentro del material aislante del cable, bajo la acción del campo eléctrico, generan cargas libres, lo que provoca una disminución en las propiedades aislantes. Cuando el medio aislante se ioniza, se generan en el espacio entre los conductores sustancias químicas como el ozono y el ácido nítrico, las cuales corroen el aislante ； La humedad en el aislante provoca la hidrólisis de las fibras aislantes, lo que conduce a una disminución en su capacidad aislante. El sobrecalentamiento puede causar el envejecimiento y deterioro del aislante. El espacio de aire en el interior del cable provoca ionización eléctrica, lo que genera sobrecalentamiento local y hace que el aislante se carbonice. La sobrecarga del cable es un factor muy importante para el sobrecalentamiento del mismo. Los cables instalados en zonas con muchos cables, en canaletas para cables o túneles para cables, donde la ventilación es deficiente; los cables que se encuentran dentro de tubos secos; y las partes de los cables que están cerca de tuberías térmicas, pueden sufrir un daño acelerado en su aislamiento debido al sobrecalentamiento propio. 1.4 Sobretensión: La sobretensión se refiere principalmente a la sobretensión atmosférica (rayos) y a la sobretensión que se genera dentro de los cables. El análisis de las fallas reales indica que muchas de las averías en los terminales exteriores son causadas por sobretensiones atmosféricas. La sobretensión provoca la ruptura de la capa aislante del cable, lo que genera una falla; generalmente, el punto de ruptura se debe a defectos en el material. 1.5 Unos conectores intermedios y terminales mal diseñados y fabricados, así como un diseño inadecuado de la distribución del campo eléctrico, además de la elección inapropiada de los materiales y una fabricación que no sigue las normas establecidas, pueden causar fallos en las conexiones de los cables. 1.6 Defectos en los materiales: Los defectos en los materiales se manifiestan principalmente en tres aspectos. El primero es el problema de fabricación de los cables: los defectos que quedan en la capa protectora de plomo (aluminio) ； Durante el proceso de aislamiento con papel, en este material pueden aparecer defectos como pliegues, grietas, roturas y espacios de superposición ； En segundo lugar, están los defectos en la fabricación de los accesorios para cables: por ejemplo, las piezas de hierro fundido pueden tener agujeros por arena; la resistencia mecánica de las piezas de cerámica no es suficiente; además, otras piezas no cumplen con las especificaciones requeridas, o bien no se sellan adecuadamente durante el proceso de montaje ； En tercer lugar, la mala gestión del mantenimiento de los materiales aislantes provoca que el aislamiento de los cables se humedezca, se ensucie y envejezca. 1.7 Corrosión de la capa de protección: Debido a la corrosión por ácidos y álcalis en el subsuelo, así como a la influencia de las corrientes parásitas, la cubierta de plomo del cable se corroe, lo que provoca la aparición de manchas, grietas o perforaciones, y así se generan fallos en el cable. En los cables con aislamiento a base de papel impregnado en aceite, si el suelo donde se instalan estos cables es irregular, o si se encuentran en postes eléctricos al aire libre, las diferencias de altura causan que el aceite aislante fluya desde las zonas más altas hacia las más bajas. Esto disminuye la capacidad de aislamiento del cable en las zonas altas, lo que a su vez provoca fallos en el mismo. 2. Clasificación de las fallas 2.1 Clasificación según la resistencia de la falla y la condición del conductor central • Falla por circuito abierto: La falla por circuito abierto, también conocida como falla por interrupción del cable, ocurre cuando la resistencia de aislamiento entre los conductores del cable o entre estos y la tierra alcanza los valores establecidos en las normas, pero la tensión de funcionamiento no puede ser transmitida hasta el extremo del cable ； O bien, aunque haya voltaje en la terminal, su capacidad de carga es baja. Cuando la resistencia de aislamiento = ∞, se trata de una falla por cortocircuito. • Fallos por baja resistencia (cortocircuito). Los fallos por baja resistencia, también conocidos como fallos de cortocircuito, ocurren cuando el aislamiento entre las fases del cable o entre estas y la tierra se daña. En estos casos, la resistencia de aislamiento es tan baja que puede medirse mediante el método de pulsos de baja tensión. Se trata de un tipo de fallo para el cual no se puede utilizar el método de pulsos de baja tensión, cuando la resistencia a la isolación es de 100 kΩ. Este tipo de fallo se contrapone a los fallos de baja resistencia. Incluye dos tipos: fallos de alta resistencia por fuga y fallos de alta resistencia por flashover. La clasificación de las fallas mencionadas anteriormente también tiene como objetivo facilitar la selección del método de prueba. Según las técnicas actuales de detección de fallas, las fallas por circuito abierto o baja resistencia pueden ser detectadas mediante el método de reflexión de pulsos de baja tensión; las fallas por alta resistencia se detectan con el método de flashover por impacto, mientras que las fallas de tipo flashover se prueban con el método de flashover en corriente continua. 2.2 Clasificación según los fenómenos en la superficie • Fallas abiertas • Fallas cerradas 2.3 Clasificación según el fenómeno de puesta a tierra • Fallas de puesta a tierra monofásica • Fallas entre fases • Fallas mixtas de puesta a tierra en múltiples fases 2.4 Clasificación según la ubicación de la falla • Fallas en las conexiones • Fallas en el propio cable