Estudio de “Propagación de descargas parciales” en cables de potencia

Abstract

Un gran número de fallas en sistemas de cables subterráneos son asociadas a una deficiente instalación de empalmes y terminales, estos trabajos pueden producir defectos o deterioros con la aparición de descargas parciales, o en condiciones de sobrecalentamiento en su vida operativa, que con el tiempo puede llevarlo a una falla completa. Por esto, es importante conocer de forma clara, conceptos que puedan ser aplicados en campo para la localización de fallas en el diagnóstico, con base en la propagación de onda viajera en un sistema de cable de potencia en alta tensión. En el presente trabajo para conocer el contexto de la problemática planteada, de medición de descargas parciales en sistemas de cables de alta tensión con aislamiento de polietileno reticulado y la propagación de onda viajera en estos sistemas, se realizó una investigación de estado del arte, en el que se observa que, el modelo de J-Marti es el más adecuado para desarrollar un modelo de respuesta transitoria de un sistema completo de cable subterráneo, con ayuda del programa de análisis de transitorios electromagnéticos. Con datos reales de dos sistemas de cables en 115 kV y 15 kV, se desarrollaron casos de estudio con modelo básico y J-Marti de una línea de transmisión para realizar comparaciones entre ambos, partiendo de un caso base considerando solo un cable aislado, con el fin de identificar aspectos de onda reflejada, refractada y velocidad de propagación, en condiciones de en circuito abierto y corto circuito en su terminal. Por medio de los resultados obtenidos se realizaron estudios adicionales con diferentes escenarios y condiciones, tales como: incluir terminales, empalmes y un modelo de descarga disruptiva en aire (basado en la ley de Paschen), con el propósito de observar cómo se propaga, en mediciones de campo. En el laboratorio se implementa un circuito de medición para observar esta característica de propagación y respuesta transitoria (propagación de pulsos) en un sistema de cable de potencia en 15 kV. Los resultados obtenidos en las mediciones, permitieron validar la modelación, confirmando por medio de la velocidad de propagación medida y la plena identificación de las discontinuidades que el sistema bajo prueba tenía, de acuerdo a lo modelado en el ATP. Se presenta el caso de medición con el método directo de un sistema de cable de potencia, dos terminales y un empalme para un sistema de 115 kV, se muestran los patrones de medición de descargas parciales, pero se observa que no son suficientes para identificar cuál elemento del sistema bajo prueba, que contiene la falla, ya que no se contaba con las herramientas necesarias para el análisis de la propagación para complementar el diagnóstico.