SECUENCIA DE ENSAYOS DE COMISIONADO DE CABLES XLPE DE MT

Dentro de nuestra experiencia en brindar servicios de mediciones y controles eléctricos desde hace una década, entre lo más frecuente tuvimos que realizar el comisionado de cables eléctricos, en particular de media tensión (MT). Para ello nos remitimos a la normativa correspondiente. Pero aún así, hay algunos puntos no completamente definidos y otros que no se mencionan y que por nuestra experiencia acumulada lo consideramos desde conveniente hasta necesario. Aquí hacemos una lista de procedimientos que consideramos los recomendados para empresas que necesitan comisionar cables nuevos, instalados por contratistas o equipos técnicos propios o para el control de rutina de cables en servicio como un procedimiento de mantenimiento predictivo. 

Esta es una lista de ensayos y procedimientos recomendados y en el orden de ejecución para el comisionado de cables XLPE que L-COR recomienda:

1. Control de integridad de recubrimiento exterior:   Este es el primer ensayo a realizar previo a conectar la pantalla o malla exterior del cable a tierra. Se realiza una medición de resistencia de aislación entre la pantalla y tierra aplicando 1000Vcc durante 60 seg. La resistencia final obtenida deberá estar por arriba de los valores recomendados en la tabla 1. Un valor inferior o muy bajo indicará un daño al recubrimiento del cable durante la instalación. Esta medición, de arrojar datos pobres o sospechosos se puede complementar con una reflectometría de la pantalla.

Nota: si el cable tiene 2 pantallas separadas por un aislante -una pantalla electrostática y otra de protección mecánica- también debe realizarse una medición de aislación entre ellas con idéntico criterio al paso anterior. Valores bajos de resistencia de aislación puede indicar daño en el cable. Este ensayo puede obviarse si en los extremos ambas mallas están unidas. 

En cables compuestos por más de un sector o tramo, estos ensayos deben realizarse previo a la unión de las pantallas.

Terminados estos ensayos la pantalla debe ser referida a tierra.

2. Resistencia de Aislación. Cables nuevos tipo XLPE -Ensayo Previo-:  Un paso previo al ensayo de rigidez dieléctrica debe ser la medición de resistencia de aislación de los conductores del cable. La secuencia de medición en caso de un cable tripolar es:  A vs B + C + T  |  B vs A + C + T  |  C vs A + B + T.

Las resistencias de aislación obtenidas deben registrarse a los 30s de aplicada la tensión, a 1 min y a los 5 min si el valor de resistencia ya está estabilizada para ese tiempo. Para cables largos es muy probable que la resistencia de aislación todavía esté creciendo (proceso de polarización) para lo cual se recomienda una medición a los 10 min. L-COR opta por este tiempo de ensayo en todos los calbes de MT tipo XLPE por experiencia. Salvo cables muy cortos, todos requieren un tiempo de polarización de entre 4 y 7 min o más.

La tensión Vcc a aplicar depende del nivel de tensión nominal del cable y está especificada en la tabla 2.

Los valores finales obtenidos depende de la sección del conductor, de la tensión nominal del cable y es inversamente proporcional al largo del mismo. Los valores mínimos admisibles se observan en la tabla 3.

Uso del hilo de guarda: un fabricante recomienda un uso particular del hilo de guarda en esta medición para eliminar la influencia de fugas superficiales en la medición de resistencia de aislación de cada fase. Sostiene que los resultados obtenidos con este método son más precisos. La descripción de este procedimiento se detalla en el Anexo 1.

Observaciones: Verificar que cualquier elemento de medición o protección como explosores, transformadores de potencial u otros elementos estén desconectados al momento de medir las resistencias de aislación de los conductores.

3. Controlar la correcta identificación y continuidad de los contuctores. este paso, previo al ensayo de rigidez dieléctrica se puede realizar con un multímetro o medidor de resistencias.

4. Ensayo de Rigidez Dieléctrica: Este ensayo se puede realizar empleando cualquiera de los métodos nombrados en la descripción del proceso de comisionado, punto 2.4. Para nuestro caso disponemos de un equipo de MT hasta 44 kVca y 50kVcc. Se aplicará Vca en caso de cables cuya capacidad no demande una corriente de fuga superior a la nominal del equipo (220mAmp). Para cables largos cuya capacidad haga exceder este valor el ensayo se realizará aplicando Vcc. Si bien diferentes normas recomiendan distinos niveles de tensión de ensayo y tiempo de aplicación, el ensayo se realiza aplicando el criterio más extendido que es el siguiente:

U_ens = 2 x U_n + 1kV

donde U_n es la tensión de línea nominal de servicio del cable y U_ens es la tensión que se aplicará durante 1 min. Este valor corresponde al valor eficaz de tensión de forma sinusoidal pura y 50Hz. Si el ensayo de realiza con Vcc este valor debe incrementarse por un factor 1,4. Una propuesta en este sentido se observa en la Tabla 4.

En ese lapso se registrará la corriente de fuga además de la tensión aplicada.

Se debe controlar que la malla del cable esté conectado a tierra al igual que la referencia a tierra del equipo de medición (HiPot).

Para cables unipolares el ensayo se realiza aplicando la tensión entre el conductor y su malla. Para cables tri y tetrapolares se debe considerar como si se tratara de 3 o 4 cables unipolares y realizar cada ensayo de manera individual.

Para el caso de cables multipolares con una única pantalla exterior, el ensayo debe realizarse aplicando tensión entre el conductor a ensayar y todos los conductores adyascentes y tierra interconectados entre ellos.

El ensayo se considera aprobado si durante el tiempo de ensayo no ocurre una descarga disruptiva expresada como un pico en la corriente de fuga y/o una brusca caída en la tensión aplicada.

Una vez concluido el ensayo, conectar a tierra al conductor ensayado por al menos 2 minutos si el ensayo se efectuó con Vca y 5 min si el ensayo se efectuó aplicando Vcc.

Para casos de cables con conexiones entre tramos, verificar si la distancia disruptiva de cajas, borneras y distancias a tierra en general son lo suficiente para soportar la tensión de ensayo. Una regla pnemotécnica práctica es de 25mm de aire por cada 10kVrms de ensayo a aplicar. En caso de no ser sufiente, desconectar los extremos y realizar un ensayo por cada tramo verificando que las distancias mínimas en los extremos se cumpla.

Delimitar el área de trabajo y restringir acceso a personal ajeno al ensayo.

5. Resistencia de Aislación. Cables nuevos tipo XLPE -Ensayo Posterior-:  Este ensayo es idéntico al realizado en el punto 2. El objetivo de esta verificación es constatar que el ensayo de Rigidez Dieléctrica no produjo un daño en el aislante del cable. Los resultados obtenidos en este ensayo no deben ser inferiores a los obtenidos en el ensayo previo. Las sucesivas polarizaciones pueden presentar discrepancias en los resultados si no se realiza una descarga completa del cable, pero los valores leídos en este ensayo deben ser consistentes con los obtenidos en los ensayos previos. Otro valor a contrastar y que muchos autores e incluso normas omiten mencionar es el valor de capacidad C de la configuración cable/pantalla que los modernos instrumentos digitales todos miden al descargar el cable. Este valor debe permanecer idéntico antes y después del ensayo de rigidez dieléctrica y es conveniente su reflejo en las planillas de comisionado.

Ensayos Optativos: Puenteando los cables en un extremo medir en el extremo opuesto con un medidor de resistencias bajas la resistencia de los conductores para verificar si coincide con los datos del fabricante que a su vez deben coincidir con la resistencia de un conductor de esa sección y largo. También la uniformidad de la configuración cable/cable y cable/pantalla se puede verificar con una reflectometría de dominio de tiempo. (TDR).

6. Controles Finales: Verificar físicamente la instalación general del cable. Verificar la correcta puesta a tierra de la o las pantallas del cable. En particular si la ingeniería exige la PAT en un solo extremo del cable o en un punto determinado en caso de tener protecciones contra fugas de pantalla a tierra. Si los tramos de cable fueron desconectados para los ensayos verificar el correcto torque de las uniones nuevamente.

Verificar que se hayan vuelto a conectar los explosores, TU y otro equipamiento desconectado para la realización de estos ensayos.

7. Proceso de Energización por primera vez: Este proceso aplicado a un cable nuevo requiere de ciertas precauciones. Como el cable se comporta como un capacitor, la corriente de inserción del mismo puede ser importante. Si hay protecciones de fuga a masa estas deben inhibirse por un lapso de 5 a 6 seg cada vez que se energiza el cable, independientemente de si es la primera o vez o ya con el cable en servicio.

Resonancia: Si el cable tiene un largo considerable y al final del mismo está conectado un transformador, el fenómeno de resonancia puede producirse al momento de energizar y debe evitarse. Este proceso puede incluir:

                a. Cierre controlado mediante interruptor electrónico

                b. Cierre secuencial

                c. Carga resistiva en el transformador

                d. Limitar largo del cable.

Las opciones a y d se determinan en la etapa de ingeniería. La b y c pueden aplicarse como método operativo.

a. El interruptor electrónico puede programarse para limitar o eliminar el transitorio de conexión programando el cierre en un momento determinado de la onda senoidal de cada fase.

b. Este sistema es el más simple y recomendado de aplicar: consiste en energizar el cable primero y luego energizar el transformador a la cola de la línea. Esto requiere que entre el cable y el transformador exista un interruptor o seccionador de cierre rápido. El proceso de desenergizado debe hacerse en la secuencia inversa: primero desenergizar el transformador y luego el cable.

c. En caso de no poder realizar la secuencia anterior por inexistencia del elemento de maniobra entre cable y transformador, la opción es diseñar una carga resistiva a la salida del transformador para llevar al conjunto cable-transformador-carga a una situación alejada de posibles ferroresonancias. En general, cargas activas del orden de 2 a 3% de la potencia nominal del transformador son suficientes para alejar el riesgo de ferroresonancia.

d. Este proceso se debe realizar en la etapa de ingeniería para verificar, con los datos del cable y del transformador, si el conjunto está en una situación efectiva de riesgo de ferroresonancia. Si los resultados obtenidos garantizan que una situación de ferroresonancia está lejos de los parámetros de diseño, se pueden obviar las medidas anteriores. Para ello se debe contar con valores confiables de capacidad del cable (datos del fabricante) y de los valores reales del transformador obtenidos del protocolo de ensayo del mismo. Ante cualquier duda estos valores se pueden verificar en locación. Valores particulamente críticos entre longitudes de cables y potencia del transformador se observan en la tabla 5. Se observa que las distancias son muy cortas, menores a 200 mts en todos los casos.

LUIS OCTAVIO CORVALAN

San Pedro de Colalao - Enero de 2020

Bibliografía:   

1. COMISSIONING TESTS FOR HV UNDERGROUND CABLES (UP TO 33KV) SWP - Standard Work Practice SP0407 Ver16.

2. STANDARD FOR ACCEPTANCE TESTING SPECIFICATIONS for Electrical Power Equipment and Systems (NETA 2009)  

3. 6-36kV Medium Voltage Underground Power Cables XLPE insulated cables. Nexan Energy Networks - 2008

4. CABLE TYPE & ROUTINE TESTING APPLICATION GUIDE - Haefely Test AG -2011

5. Operational Procedure: Underground Cable Testing:  High and Low Voltage - CEOP4005 – ISSUE 5 - 2011

6. RED SUBTERRÁNEA DE AT Y BT  COMPROBACIÓN DE CABLES SUBTERRÁNEOS - Iberdrola - MT  2.33.15 Edición 03 Fecha : Abril 2006    

7. CABLES PARA MEDIA TENSIÓN - Catálogo - PRYSMIAN - 2013

8. IEC 60228 - INTENATIONAL STANDARD - CONDUCTORS OF INSULATED CABLES - 2004-2011 THIRD EDITION

9. SUITABILITY OF DIFFERENT TEST VOLTAGES FOR  ON-SITE TESTING OF  XLPE CABLE SYSTEMS - Michael Hensel -  Prüftechnik Dresden GmbH - 2014

10. DC Hi Pot Testing Excerpt from PRYSMIAN’S WIRE AND CABLE ENGINEERING GUIDE - DC Hi-Pot Testing Revision 1 March 09,2010

11. THE DANGERS OF DC HIGH VOLTAGE TEST FOR XLPE CABLES AT SITE - Lee Wai Meng - The Singapore Engineer - April 2001