Prueba de Fallo de Aislamiento Principal de Cable de 66 kV Realizada en Mozambique

Aug 30, 2024

Ⅰ.Preparación antes de la prueba

Tiempo de prueba 2024/7/22
Ubicación de la prueba Mozambique, África
Método de tendido Enterramiento directo
Ambos extremos Un extremo se encuentra en la terminal exterior de la subestación, y el otro extremo está conectado al GIS interior dentro de la subestación.
Instrumento utilizado Sistema de Localización de Fallas en Cable T8
Información básica del sitio Dos circuitos de cables de 66 kV están conectados en paralelo en ambos extremos a las mismas posiciones de terminal. En la actualidad, los dos terminales de cable en el extremo exterior han sido separados, mientras que el extremo GIS permanece en cortocircuito (RR, SS, TT). Cada circuito tiene aproximadamente 2.8 km de longitud y consiste en conductores de aluminio de un solo núcleo con un área de sección transversal de 630 mm², dispuestos en una configuración trifásica (R—Amarillo, S—Verde, T—Rojo). Hay tres empalmes a lo largo del cable: dos empalmes aislados y uno recto. La sección desde la terminación exterior hasta el empalme recto está cruzada, mientras que la cubierta del empalme recto y el terminal GIS está directamente conectada a tierra. El cable aún no estaba en servicio. Antes de la puesta en marcha, se completó con éxito una prueba de tensión de resistencia DC al doble del voltaje de fase. Durante la energización inicial, se produjo un incendio en el blindaje metálico del empalme recto, incluso antes de que ocurriera cualquier fallo del aislamiento. La energía no se interrumpió antes del fallo. Unos minutos más tarde, ocurrió un fallo del aislamiento principal, y la cubierta metálica en la ubicación del empalme recto se incendió y fue severamente dañada. Después de que el empalme dañado fue cortado y re-terminado, el cable falló nuevamente, esta vez instantáneamente al re-energizarse. La apariencia externa del empalme recto permaneció visualmente intacta, sin ningún signo visible de fallo. Las pruebas de resistencia de aislamiento mostraron que la Fase R permaneció en buenas condiciones, mientras que la resistencia de aislamiento entre las Fases S y T midió cero. La tarea ahora es localizar e identificar el fallo principal de aislamiento entre las Fases S y T.

Ⅱ.Proceso de prueba

Paso 1: Determinar la naturaleza de la falla

Se realizaron mediciones de resistencia de aislamiento de las fases R, S y T utilizando un megóhmetro, y se determinaron las características de la falla como sigue: Se identificó una falla de aislamiento principal entre las fases S y T (ST).

La prueba se realizó desde la terminal exterior en la subestación. (Nota: Dado que las fases RR, SS y TT están cortocircuitadas dentro del GIS, el extremo remoto del cable de prueba está efectivamente ubicado en la misma posición de la terminal exterior en la subestación.)

Fase de prueba R S T
Aislamiento principal Aislamiento principal Aislamiento principal
Resistencia a fallos Interminable 0MΩ 0MΩ
¿Es una falla? Intacto Falla Falla

Paso 2: Pre-localización de fallas

01. Primero, se probó el cable saludable de la fase R a lo largo de toda su longitud como referencia. Como se muestra en la Figura 1, la longitud del cable único es de 2,743 metros. Las dos formas de onda de reflexión sinusoidal distintas en el medio indican las posiciones de las juntas aisladas, mientras que la reflexión sinusoidal más débil cerca del final indica la ubicación de la junta recta.

02. El método de pulso de baja tensión se utiliza para probar la longitud total del cable de fase S en comparación con la longitud total de la fase R, como se muestra en la Figura 2 a continuación. La forma de onda roja representa la forma de onda de fallo de la fase S, mientras que la forma de onda negra representa la longitud total de la fase R. Se puede observar que la fase R experimenta una desconexión en la posición de la 'marca roja', aproximadamente a 417.9 metros del terminal GIS, y el punto de desconexión coincide exactamente con la posición de la junta recta. Se sospecha que la falla está ubicada en la junta recta.

Paso 3: Búsqueda de la ruta del cable

La información de la ruta del cable es clara y no requiere búsqueda.

Paso 4: Precisión de la ubicación de la falla

Fase S:

01. Después de aplicar presión a la fase S, fuimos a la cámara de la junta recta para observar. La apariencia de la junta había sido inspeccionada previamente y no mostraba problemas. Sin embargo, al acercarse a la junta en la cámara, se podía escuchar un sonido de descarga débil, lo que llevó a sospechar que ocurrió una falla de aislamiento interna en la junta.

02. Se decidió disecar la junta. Como se muestra en la Figura 3 a continuación, el extremo principal de la junta del cable ha sido chamuscado, y el blindaje metálico está dañado. Sin embargo, el cable en sí no está desconectado, lo que indica que la falla que afecta la transmisión de energía no se encuentra aquí.

03. Al reanalizar la forma de onda mostrada en la Figura 2 anterior, se aumentó la ganancia de la prueba, y la posición del cursor local se amplió, como se muestra en la Figura 4 a continuación. Se encontró que la posición de la forma de onda de desconexión no coincide exactamente con la posición de la junta recta, sino que en realidad está a unos 15 metros de distancia.

04. Después de aplicar presión al cable de la fase S, la ubicación de la falla se precisó 15 metros antes de la junta. El equipo detectó un sonido de descarga distinto, y la diferencia de tiempo acústica mínima en el punto de falla fue de 5.8 ms. La ubicación de la falla se muestra en la Figura 5 a continuación.

05. Dado que no se puede realizar una excavación inmediatamente en este lugar y no es posible la verificación en el sitio, la confirmación se hará después de la excavación posterior. El punto de falla de la fase S se ha localizado con éxito.

Fase T:

01. La forma de onda de prueba de pulso de baja tensión para la fase T también es una forma de onda de longitud completa, lo que indica que la fase T no ha experimentado una desconexión, sino más bien una falla de conexión a tierra de alta resistencia debido a un fallo de aislamiento. El método de corriente de pulso, utilizado en conjunto con la unidad de alta tensión, es necesario para la medición de distancia. La distancia de falla se midió en aproximadamente 5430 metros, lo que excede la longitud del cable de un solo circuito (cortocircuito de fase TT en el GIS), lo que sugiere que el punto de falla está en la fase T del otro circuito.

02. Se cambió el extremo de prueba, y se midió la forma de onda de falla para la fase T del otro circuito bajo presión. La forma de onda de falla se muestra en la Figura 6 a continuación. Un ciclo de esta forma de onda corresponde a una distancia de falla de 50 metros.

03. Después de retirar la bobina reservada de 30 metros cerca de la estación cercana, se encontró el punto de falla cerca del terminal del cable. Después de aplicar presión, se sintieron vibraciones notables en el suelo en una ubicación específica. Se realizó una excavación al azar, y el punto de falla de la fase T se localizó con éxito, como se muestra en la Figura 7 a continuación.

04. Después de cortar el cable en el punto de falla, se realizaron pruebas de aislamiento en ambas secciones del cable, y ambas pasaron. La falla de la fase T se localizó con éxito.

III. Resumen de la prueba

01. La envoltura metálica de la junta de aislamiento está dividida y desconectada. La forma de onda en la junta suele ser más distinta. En el caso de una junta recta donde el blindaje metálico está completamente conectado, la reflexión de la onda es más débil y más difícil de detectar. En este punto, se puede comparar la distancia entre cada junta para el juicio. Generalmente, los tres segmentos de cables en una sección grande interconectada son de igual longitud.

02. Las pruebas de falla deben analizar cuidadosamente múltiples certificaciones. Hasta que se identifique la falla, todas las situaciones especiales son posibles.

03. Esta junta recta es el punto final de una gran sección de cables interconectados, y la funda metálica debe estar directamente conectada a tierra. La funda metálica en el extremo GIS conectado a ella también debe estar correctamente conectada a tierra para protección. De lo contrario, la funda en esa sección continuará calentándose durante la operación de corriente del cable o durante un cortocircuito a tierra. Esto se debe a que el voltaje de un solo núcleo genera voltaje inducido en su funda metálica, y la existencia del bucle conduce a corriente circulante, que a su vez hace que el cable se caliente. La razón del fallo del blindaje metálico en ambas juntas rectas se debe a este problema.

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