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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)
Métodos disponíveis
- 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
Métodos disponíveis
Teste de isolação da blindagem
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Métodos disponíveis
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
Métodos disponíveis
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
Métodos disponíveis
Ressonante 50/60Hz
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DAC Princípio
Métodos disponíveis
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
Métodos disponíveis
DAC
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Métodos disponíveis
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
Métodos disponíveis
Não DC??
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Métodos disponíveis
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
Métodos disponíveis
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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Métodos disponíveis
Métodos Disponíveis
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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Métodos disponíveis
Métodos Disponíveis
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
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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
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Internacional:
▪ IEEE 400.2 Guia para teste de cabos instalados
aplicando VLF
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-> No DC testing for PE/XLPE cables
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4…8U0!!!
© 2012 SebaKMT – MADE in GERMANY
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2727© 2012 SebaKMT – MADE in GERMANY
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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!
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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
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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
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VLF Tan DeltaIEEE 400.2
VLF Tan Delta, (c) SebaKMT, all rights reserved.
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)
VLF Tan Delta, (c) SebaKMT, all rights reserved.
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])
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VLF Tan DeltaEstabilidade IEEE 400.2
VLF Tan Delta, (c) SebaKMT, all rights reserved.
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
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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
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Table 5 —Valores de referencia
(e.g., mineral- filled EPR) a 0.1
Hz
IEEE Std 400.2-2013
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Critérios de avaliação para cabos PILC de acordo com a
IEEE 400.2
“Webinar “ Conheça os Principais Testes em Cabos Subterrâneos ”
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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
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▪ 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:
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Sistema para diagnóstico
por descargas parciais
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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
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S-U
L
CR
+U
Wnc
-
+
CS
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TDS NT
-
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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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