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Prueba de tensión de corriente alterna del cable para cables de polietileno reticulado (XLPE)
Actualmente, la prueba de resistencia a la tensión de corriente alterna (CA) en cables está siendo sustituida, tanto a nivel internacional como nacional, por un número creciente de cables de potencia con aislamiento de polietileno reticulado (XLPE). Estos reemplazan a los antiguos cables de potencia con aislamiento de papel impregnado de aceite. Sin embargo, debido a la gran capacidad de los objetos sometidos a prueba y a las limitaciones del equipo de ensayo, el método de prueba de resistencia a la tensión de corriente continua (CC) sigue utilizándose en los ensayos de cables reticulados antes de su puesta en servicio. En los últimos años, numerosas instituciones de investigación, tanto internacionales como nacionales, han demostrado que las pruebas con corriente continua pueden causar daños de diversa gravedad en los cables de polietileno reticulado (XLPE). Para realizar la prueba de resistencia a la tensión de corriente alterna en cables de potencia, debe emplearse equipo de ensayo especializado; se recomienda utilizar el dispositivo de ensayo por resonancia de la serie HTXZ para llevar a cabo dicha prueba de resistencia a la tensión de corriente alterna en cables.
Las ventajas de la prueba de resistencia a la tensión de corriente alterna para cables
Algunas perspectivas de investigación sugieren que las estructuras de polietileno reticulado (XLPE) tienen la capacidad de almacenar y acumular cargas residuales unipolares. Si las cargas residuales en corriente continua (CC) no pueden liberarse eficazmente tras la prueba en CC, la adición de picos de tensión alterna (CA) a dichas cargas residuales en CC durante el funcionamiento podría provocar la ruptura del cable. Algunas instituciones nacionales de investigación consideran que, en la prueba de rigidez dieléctrica en CC de cables de polietileno reticulado, debido al efecto de carga espacial, la intensidad real del campo eléctrico en el aislamiento puede alcanzar hasta 11 veces la intensidad del campo eléctrico de trabajo del aislamiento del cable. Los cables con aislamiento de polietileno reticulado pueden sufrir daños graves en el aislamiento incluso si superan la prueba en CC sin ruptura. En segundo lugar, debido a la diferencia en la distribución de la intensidad del campo eléctrico entre la tensión aplicada en CC y la tensión de operación en CA, la prueba en CC no puede simular fielmente las sobretensiones que los cables son capaces de soportar en condiciones reales de funcionamiento, ni detectar eficazmente los defectos presentes en los propios cables y sus empalmes, así como en los procesos constructivos. Por lo tanto, el uso de métodos no basados en CC para realizar pruebas de rigidez dieléctrica en cables de polietileno reticulado está recibiendo cada vez más atención. Actualmente, en el extranjero se han utilizado fuentes de alimentación de ultra baja frecuencia (VLF) para realizar pruebas de rigidez dieléctrica en cables de media y baja tensión. Sin embargo, debido al bajo nivel de tensión de estas VLF, no pueden emplearse para probar cables de alta tensión de 110 kV o superior. Este método también se ha aplicado a cables de baja tensión en China, pero, debido al equipo de ensayo disponible, no se ha difundido ampliamente. En los últimos años, como consecuencia de la renovación de la infraestructura de redes urbanas y rurales, los cables de polietileno reticulado (XLPE) se han vuelto cada vez más comunes, y los cables solo entran en servicio tras someterse a pruebas de rigidez dieléctrica en CC. No obstante, con cierta frecuencia siguen ocurriendo casos de ruptura de cables o de sus terminales bajo tensión de operación. Por ello, estamos explorando nuevos métodos de ensayo.
Frecuencia de la prueba de tensión de corriente alterna para cables
Debido a la gran capacitancia de los cables, los tradicionales transformadores de prueba de frecuencia de potencia son voluminosos y pesados, y las resonancias en serie de alta corriente no resultan fácilmente disponibles en el sitio. Por lo tanto, generalmente se utiliza equipo de prueba de tensión soportada en corriente alterna por resonancia en serie, lo que puede reducir significativamente la capacidad de potencia de entrada, disminuir el peso y facilitar su uso y transporte. Inicialmente, se utilizaba principalmente equipo de prueba por resonancia en serie inductiva (50 Hz), pero este presenta las desventajas de una automatización deficiente y un alto nivel de ruido. Por consiguiente, actualmente se emplea mayoritariamente equipo de prueba por resonancia en serie con modulación de frecuencia (30-300 Hz), que permite obtener factores de calidad más elevados (valor Q) y ofrece ventajas tales como sintonización automática, múltiples protecciones, bajo nivel de ruido y flexibilidad en la combinación. Basándose en datos técnicos pertinentes nacionales y extranjeros, la selección de un rango adecuado de frecuencia de prueba constituye un asunto relativamente importante. Al respecto, según la terminología actual nacional e internacional, podemos resumirlo en tres categorías: la primera categoría corresponde a un rango de frecuencia más amplio de 30-300 Hz, 20-300 Hz o 1-300 Hz; la segunda categoría abarca el rango de frecuencia de potencia de 45-65 Hz o 45-55 Hz; y la tercera categoría comprende el rango de 35-75 Hz.