Ficha de proyecto · Lituania · Furgones de pruebas de cables y localización de fallos
Cable de ensayo de silicona de alta tensión para un furgón de pruebas de cables — Lituania
Un furgón de pruebas de cables necesitaba sustituir su cable de ensayo de silicona de alta tensión: 8,7/15 kV AC en continuo, 125 kV DC a corto plazo, totalmente apantallado y lo bastante flexible para enrollarse en un tambor de 230 mm que se saca, se arrastra por el suelo y se vuelve a enrollar de cuatro a seis veces al día. TEBAOFLEX suministró una construcción de silicona apantallada a medida, de 22 mm de diámetro exterior, fabricada con un límite de descargas parciales de 5 pC a 20 kV AC.
Ficha del proyecto
| Ubicación | Lituania (pedido realizado a través de un socio comercial lituano) |
|---|---|
| Usuario final | Un proveedor de furgones de pruebas de cables y de sistemas de localización de fallos, ensayo de resistencia y diagnóstico de cables |
| Aplicación | Cable de conexión de AT en el tambor del furgón de pruebas: ensayo de resistencia con DC, prelocalización y localización exacta de fallos en cable de MT/AT enterrado |
| Referencia original | Un antiguo tipo de cable de ensayo apantallado Pirelli, 6/6 kV, cotizado a 120 kV DC |
| Cable suministrado | Cable de medición de silicona apantallado 8,7/15 kV AC – 40 kV AC / 125 kV DC |
| Diámetro total | 22 mm |
| Conductor | Cobre estañado, cableado extraflexible Clase 6 |
| Blindaje | Pantalla semiconductora sobre el conductor, pantalla semiconductora sobre el aislamiento, trenza de hilo de cobre estañado |
| Aislamiento y cubierta | Aislamiento de caucho de silicona; cubierta de elastómero de silicona de grado especial, roja |
| Servicio en tambor | Tambor de 230 mm; desplegado y reenrollado de 4 a 6 veces por jornada de trabajo, en distintos emplazamientos |
| Se decidió a partir de | El nivel de descargas parciales, el radio de curvatura frente al propio tambor del cliente y una prueba de curvado manual de una muestra |
Qué exige realmente un furgón de pruebas de cables a su cable de AT
Un furgón de pruebas de cables es un laboratorio de localización de fallos sobre ruedas. En su interior hay un generador de onda de choque, una fuente de ensayo de resistencia DC o VLF, un reflectómetro en el dominio del tiempo y un puente, y todo ello se conecta a un cable enterrado mediante un único cable flexible apantallado que se saca de un tambor. Los métodos de localización de fallos —TDR para fallos de baja resistencia, reflexión de arco y corriente de impulso para roturas de alta resistencia, decaimiento para fallos que solo se manifiestan a alta tensión, y acondicionamiento por quemado— dirigen toda su energía a través de ese único cable.
Eléctricamente: tiene que soportar una tensión de ensayo con DC muy por encima de lo que transporta en continuo, y tiene que mantenerse silencioso mientras lo hace. Un cable de conexión que sufre descargas internas corrompe la medición para la que se le contrató.
Mecánicamente: vive enrollado en un tambor, se arrastra sobre bordillos, grava y tapas de pozos de empalme, y vuelve al tambor sucio. De cuatro a seis ciclos al día, todos los días laborables.
En la práctica: es el único componente del furgón que una cuadrilla puede dañar un martes y sin el cual no podrá trabajar el miércoles.
Los fabricantes de equipos publican mucha información sobre los instrumentos y casi nada sobre este cable. Durante este proyecto buscamos y encontramos folletos de furgones, puentes, generadores de sobretensión y software — pero prácticamente ninguna especificación publicada para el cable de conexión que los une con el mundo exterior.
Por qué no se podía simplemente volver a pedir el antiguo código de tipo
La consulta llegó como una referencia de tipo Pirelli antigua, con una clasificación de 6/6 kV y una nota de 120 kV DC junto a ella. Ese código ya no corresponde a nada que se pueda pedir: Pirelli Cables and Systems se convirtió en Prysmian en 2005, y los cables de ensayo de caucho apantallados de esa época llevan mucho tiempo fuera de los catálogos vigentes. Un furgón en servicio, mientras tanto, no le importa cómo se llame el cable.
Así que hicimos lo que había que hacer en esta situación: descartamos el código de tipo y reconstruimos la especificación a partir del servicio real. Tensión nominal, resistencia a corto plazo, disposición de pantallas, límite de descargas parciales, diámetro exterior, radio de curvatura, material de la cubierta. Cada uno de esos datos es una cifra que el cliente puede comprobar frente a su propio equipo; un código de tipo descatalogado no lo es.
¿Está el cable libre de descargas parciales?
Esa fue la primera pregunta del cliente, y la respuesta honesta es que «libre de DP» no es un estado en el que se pueda vender un cable, sino un nivel declarado a una tensión declarada. Según la práctica de la norma IEC 60270, una medición siempre se sitúa por encima de cierto nivel de fondo, así que lo que importa es el límite del ensayo de rutina. El nuestro es ≤ 5 pC a 20 kV AC, medido en cada tambor.
Cinco picoculombios a 20 kV es una cifra exigente para una construcción flexible de 22 mm, y solo se alcanza gracias al apantallamiento. La capa semiconductora sobre el conductor suaviza el cableado para que el aislamiento no perciba la forma de cada hilo individual; la capa semiconductora sobre el aislamiento cumple la misma función desde el exterior, bajo la trenza. Si se elimina cualquiera de las dos, el campo se concentra en cada irregularidad, que es precisamente donde empieza la descarga y donde sigue el arborescente eléctrico.
| Parámetro | Valor | Por qué importa en un furgón de pruebas |
|---|---|---|
| Tensión nominal, continua (U0/U) | 8.7/15 kV AC | El nivel al que el cable está diseñado para permanecer indefinidamente |
| Tensión máxima, entre fases | 15.75 kV AC | Límite para el servicio continuo |
| Tensión nominal, a corto plazo | 125 kV DC / 40 kV AC | Cubre el ensayo de resistencia con DC y los trabajos con sobretensión durante una secuencia de ensayo |
| Tensión del ensayo de rutina | 35 kV AC, 5 min | Se aplica a cada longitud de producción antes de su envío |
| Descargas parciales, ensayo de rutina | ≤ 5 pC a 20 kV AC | Evita que el cable contamine la medición que transporta |
| Tensión del ensayo de tipo | 160 kV DC, 15 min / 55 kV AC, 5 min | Margen de diseño por encima de la cifra de trabajo de 125 kV DC |
| Resistencia de aislamiento | > 20 MΩ·km | Fuga lo bastante baja para no distorsionar una lectura de DC o de puente |
| Diámetro total | 22 mm | Determina el radio de curvatura y la capacidad del tambor |
¿Se enrollará un cable de 22 mm en un tambor de 230 mm?
Respuesta corta: sí, y se verificó con una muestra en lugar de discutirlo a partir de una tabla, porque las dos cifras están muy próximas. El núcleo sobre el que se enrolla la primera capa mide 230 mm de diámetro, lo que sitúa esa capa en un radio de 115 mm, aproximadamente 5,2 × el diámetro exterior de 22 mm. El radio de curvatura mínimo de trabajo que publicamos para esta construcción es 6 × D, es decir, 132 mm. Estas cifras están a apenas un 13 % la una de la otra, y ninguna hoja de datos zanja un debate del 13 %.
Lo que zanja la cuestión es una muestra. Enviamos una, y se dobló a mano y se enrolló en el propio tambor del cliente antes de realizar ningún pedido; grabamos esa prueba en vídeo para los clientes que no pueden visitar la fábrica. Aquí la silicona ayuda de una forma en que el XLPE o el EPR no lo hacen: es blanda, y su recuperación elástica hace que una primera capa apretada no deje una memoria permanente en el cable.
| Geometría del tambor | Figura | Expresado como × D |
|---|---|---|
| Diámetro exterior del cable (D) | 22 mm | 1 × D |
| Diámetro del núcleo del tambor | 230 mm | 10.5 × D |
| Radio de curvatura de la primera capa (el peor caso) | 115 mm | 5.2 × D |
| Radio de curvatura mínimo de trabajo publicado | 132 mm | 6 × D |
| Capas exteriores en un tambor lleno | Progresivamente mayor | > 6 × D |
De esa tabla se desprenden dos observaciones técnicas. Primero, la capa más interna es la única que está en discusión: cada vuelta posterior se enrolla a un radio mayor, así que un tambor lleno es menos exigente para el cable que uno vacío. Segundo, si un proyecto realmente tiene que mantenerse dentro de una cifra estricta de 6 × D en un núcleo de 230 mm, la solución no es una mejor cubierta, sino una sección de conductor menor y, por tanto, una D menor. Preferimos decirlo de entrada antes que enviar un cable que vive al límite.
Silicona arrastrada por el suelo, dos veces antes del mediodía
El cliente puso sobre la mesa el servicio real sin adornarlo: el cable se saca del tambor de cuatro a seis veces al día en distintos lugares, roza contra el suelo, vuelve al tambor y al día siguiente lo mismo otra vez. Esa pregunta merece primero la respuesta incómoda: la silicona ordinaria es un mal material frente a la abrasión. Los textos de referencia sobre el aislamiento de silicona califican su resistencia a la abrasión como aceptable y la recomiendan para instalaciones estáticas. Si aquí hubiéramos cotizado un compuesto de silicona estándar, la cubierta habría sido lo primero en fallar.
Lo que suministramos no es un compuesto estándar. La silicona para cubiertas de cable se divide en grados de uso general y grados especiales formulados para resistencia al desgarro, abrasión y flexión repetida, y esta construcción utiliza una cubierta de grado especial a medida, de la misma familia de compuestos que usamos en construcciones de alta temperatura y de enrollamiento, ajustada para este trabajo. El compromiso es honesto: se paga más por kilogramo de compuesto, y a cambio la cubierta soporta un servicio que la silicona ordinaria no soportaría.
| Propiedad en este servicio | Compuesto de silicona estándar | Silicona de grado especial (suministrada) | Cable de ensayo de PVC o PE |
|---|---|---|---|
| Flexibilidad en un tambor de 230 mm | Excelente | Excelente | Mala: se endurece y adquiere una deformación permanente |
| Abrasión por arrastre | Aceptable: el punto débil | Mejorada; especificada para este servicio | Buena, pero el cable es demasiado rígido para desplegarlo |
| Resistencia al desgarro tras un corte | Baja | Aumentada por el compuesto y por la envoltura de poliéster bajo la cubierta | Moderada |
| Vida útil frente a flexión repetida | Muy bueno | Muy bueno | Deficiente |
| Comportamiento en frío (invierno báltico) | Se mantiene flexible muy por debajo de 0 °C | Se mantiene flexible muy por debajo de 0 °C | Se vuelve rígido; riesgo de agrietamiento |
| Recuperación elástica tras un enrollado apretado | Alta: sin memoria permanente | Alta: sin memoria permanente | Baja: conserva la forma enrollada |
La última fila es la que sienten las cuadrillas de campo. Un cable que recuerda el tambor te complica la vida en el pozo de empalme; un cable de silicona se queda donde lo pones. Eso vale más un martes lluvioso que cualquier cifra de una hoja de datos.
Construcción, capa a capa
Siete capas, y ninguna de ellas es decorativa. Dos existen únicamente para mantener uniforme el campo eléctrico, y una existe únicamente para evitar que un corte se convierta en un desgarro.
| # | Capa | Material | Función |
|---|---|---|---|
| 1 | Conductor | Cobre estañado, cableado extraflexible Clase 6 | Los hilos finos dan al cable su vida útil frente a la flexión; el estañado retrasa la corrosión en las terminaciones |
| 2 | Pantalla del conductor | Capa semiconductora | Suaviza la superficie del cableado para que el aislamiento nunca perciba un hilo individual como punto de concentración de esfuerzos |
| 3 | Aislamiento | Caucho de silicona, clasificado para servicio de AT en DC | Soporta 125 kV DC a corto plazo mientras se mantiene lo bastante blanda para enrollarse |
| 4 | Pantalla del aislamiento | Capa semiconductora | Proporciona a la trenza una interfaz uniforme y continua: la otra mitad de la historia de las descargas parciales |
| 5 | Pantalla de trenza | Trenza de hilo de cobre estañado | Define el límite exterior del campo, ofrece la vía de retorno y protege la medición |
| 6 | Envoltura | Una capa de cinta de poliéster | Separa la trenza de la cubierta y evita que el daño de la cubierta se propague hacia la pantalla |
| 7 | Cubierta exterior | Elastómero de silicona de grado especial, rojo | Absorbe la abrasión; rojo para que nadie lo confunda con otra cosa en obra |
Dónde más se usa esta construcción además de la localización de fallos
El mismo cable responde a toda una familia de trabajos en los que un cable flexible apantallado debe soportar una alta tensión de ensayo y mantenerse eléctricamente silencioso.
Laboratorios de ensayo de AT. Ensayo de resistencia con DC, resistencia de aislamiento y medición dieléctrica, donde el cable no debe aportar descargas a la lectura.
Ensayos de aceptación en fábrica y de tipo. Ensayos de rutina y de tipo en cable de MT y AT en la planta de fabricación.
Investigación y puesta en servicio de HVDC. Ensayo de líneas de transmisión en DC y verificación de equipos de estaciones convertidoras.
Conexión a la red de energías renovables. Ensayo de cables de exportación HVDC para eólica marina, y ensayo de sistemas DC en plantas solares.
Tipos de fallo difíciles. Roturas lineales de alta resistencia en empalmes, fallos de contorneo que solo se manifiestan bajo impulso, defectos de baja resistencia de aislamiento que aún no han fallado, y casos en los que los métodos de reflexión tienen dificultades: cable aislado con PVC, cubiertas metálicas de EAT y construcciones armadas de acero, que normalmente se trabajan con un puente basado en el principio de Murray.
Por qué el precio final funcionó
Un cable de ensayo de silicona apantallado fabricado en Europa occidental es un artículo caro, y el cliente lo dijo antes que nosotros. Presentamos una oferta muy por debajo de la cotización europea por cuatro razones estructurales, ninguna de ellas un descuento:
1. Mano de obra de fabricación y construcción de máquinas. Ambas cuestan menos en China, y en el caso de una construcción especial de bajo volumen que se ejecuta y se configura a mano, la mano de obra representa una parte importante del coste.
2. Una cadena completa interna. El mezclado de caucho, la extrusión, el apantallado trenzado, el cableado y el embalaje se realizan en nuestras propias 12 líneas de producción, de modo que nada se compra a terceros con margen.
3. Amplia disponibilidad local de materiales. Los compuestos, el cobre estañado y las cintas proceden de una amplia base de proveedores nacionales con numerosas fuentes cualificadas, lo que mantiene honestos los precios de los insumos.
4. Aquí lo habitual es lo personalizado, no la excepción. Una construcción de silicona apantallada única es un martes cualquiera para nosotros. Nuestro pedido mínimo es de 50 m, así que nadie tiene que comprar un kilómetro para resolver un problema de escala métrica.
Lo que no rebajamos es el control de calidad. Cada tambor pasa el ensayo de rutina de 35 kV AC y la medición de descargas parciales, porque un cable de ensayo barato que falla un ensayo de resistencia en campo cuesta más de lo que el cable llegó a ahorrar.
Qué revisamos para un cable de furgón de pruebas similar
- Tensión nominal continua (U0/U)
- Niveles de resistencia a corto plazo con DC y AC
- El límite de DP requerido y la tensión a la que se mide
- Sección del conductor, o la corriente de ensayo
- Diámetro exterior máximo aceptable
- Diámetro del núcleo del tambor y anchura de las bridas
- Longitud por tambor y número de tambores
- Ciclos de despliegue por día
- Superficie del terreno sobre la que se arrastra el cable
- Temperatura ambiente mínima en el lugar de ensayo
- Tipo de terminación y conector en cada extremo
- Color, impresión y marcado del tambor
Los dos datos que más cambian una cotización son el diámetro del núcleo del tambor y el límite de DP. Todo lo demás suele tener una respuesta cómoda.
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Preguntas sobre esta aplicación
¿Está este cable de ensayo de silicona de alta tensión libre de descargas parciales?
Ningún cable está absolutamente libre de DP; la cifra que importa es un límite declarado a una tensión declarada. Esta construcción se somete a un ensayo de rutina que no supera los 5 pC a 20 kV AC en cada longitud de producción, que es lo que necesita un furgón de pruebas para que el cable de conexión no contamine la medición que transporta.
¿Se puede enrollar un cable de ensayo de AT de 22 mm en un tambor de 23 cm?
Sí. Un núcleo de 230 mm mantiene la primera capa a un radio de 115 mm, unas 5,2 veces el diámetro del cable, frente a un mínimo de trabajo publicado de 6 × D. Ese margen es lo bastante ajustado como para que lo confirmemos con una muestra física y un vídeo de curvado antes del pedido, y no solo con una hoja de datos.
¿Por qué silicona en lugar de EPR o XLPE para un cable de un furgón de pruebas?
Porque el cable se manipula, no se instala. La silicona se mantiene blanda en un amplio rango de temperaturas, recupera su forma tras un enrollado apretado y no adquiere una deformación permanente por el tambor. El XLPE y el EPR soportan bien la tensión, pero son mucho más rígidos, lo que hace que el despliegue diario sea lento y exigente para la cuadrilla.
¿Sobrevive la silicona a ser arrastrada por el suelo todos los días?
La silicona estándar, no: su resistencia a la abrasión es solo aceptable y normalmente se recomienda para uso estático. Este cable utiliza una cubierta de silicona de grado especial formulada para el desgarro y la abrasión, con una cinta de poliéster debajo para que el daño superficial no llegue a la pantalla de trenza.
¿Qué tensión puede soportar el cable durante un ensayo de resistencia con DC?
125 kV DC a corto plazo, junto con 40 kV AC, además de una clasificación continua de 8,7/15 kV AC. El diseño se somete a ensayo de tipo a 160 kV DC durante 15 minutos y 55 kV AC durante 5 minutos, de modo que la cifra de trabajo se sitúa dentro de un margen verificado y no al borde de uno.
¿Pueden suministrar un sustituto para un tipo de cable de ensayo Pirelli o Prysmian obsoleto?
Sí, y este proyecto fue exactamente eso. Envíe el antiguo código de tipo con todos los datos eléctricos y dimensionales que aún conserve, además de la geometría de su tambor, y reconstruiremos la especificación a partir del servicio real. Los antiguos códigos de tipo de la era Pirelli ya no se pueden pedir, pero la construcción que hay detrás de ellos es reproducible.
¿Cuál es la cantidad mínima de pedido y el plazo de entrega?
El pedido mínimo es de 50 m, y el plazo de entrega habitual para una construcción especial va de 10 a 30 días según la complejidad y la cantidad. Confirmamos la fecha antes de que realice el pedido, ya que un furgón de pruebas esperando un cable es un vehículo caro parado.
¿Podemos obtener una muestra y un vídeo de curvado antes de pedir?
Sí. Las muestras son gratuitas y usted cubre el transporte. Para cuestiones de flexibilidad como esta, también filmamos el cable siendo doblado a mano y enrollado en un tambor, porque un vídeo de la construcción real responde la pregunta más rápido que una fórmula de radio de curvatura.
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