Solución de monitoreo del aislamiento y localización de fallas en cables de media tensión

Conclusión en una frase

Esta solución despliega un dispositivo de localización de fallos distribuido para cables en anillos de distribución/subestaciones (compatible con hasta 6 circuitos de cables). Basado en el método de diferencia de tiempo de ondas viajeras de dos terminales, logra una precisión de posicionamiento de ±(0,5% × L + 5) metros, una precisión de selección de línea con fallos superior al 90% y una tasa de éxito de diagnóstico de al menos el 95%. La bobina flexible adopta un diseño de enganche para instalación en tensión, lo que permite la detección integrada de advertencias de descarga por defectos de aislamiento y la localización precisa de fallos.

I. Puntos críticos del sector

1. Los fallos en cables subterráneos son ocultos, y el proceso convencional de prueba preliminar seguida de prueba precisa implica numerosos pasos y lleva mucho tiempo, lo que dificulta la localización del punto de fallo.
2. Los cuadros de maniobra de red en anillo carecen de capacidades de selección de línea y localización de secciones en línea para múltiples circuitos, lo que dificulta aislar el área de impacto en caso de fallo de un solo circuito.
3. Los defectos de aislamiento del cable que provocan descargas no pueden detectarse con antelación, y la acumulación de estos defectos puede provocar finalmente cortes de suministro eléctrico.

II. Arquitectura de la solución y principios técnicos

Terminal de monitorización (instalado en el interior del armario de paneles, que cuenta con módulos de CPU, adquisición de datos de alta velocidad, comunicación, reloj y alimentación) + Sensor de corriente de ondas viajeras de frecuencia industrial (bobina flexible, instalación de enganche en los cuerpos de fase A/B/C en la cabecera de terminación del cable, lo que permite la instalación en tensión sin dañar el cable) + Servicio basado en la nube.

• Localización por diferencia de tiempo de ondas viajeras de dos terminales: La onda viajera inducida por el fallo se propaga hacia ambos extremos a una velocidad constante. Las distancias desde los dos terminales se calculan de la siguiente manera: L₁ = (L + (t₁ - t₂) · V) / 2 y L₂ = (L - (t₁ - t₂) · V) / 2. Dada la longitud del segmento de línea de transmisión L y la velocidad de onda V, la localización del fallo se puede determinar utilizando la diferencia de tiempo medida en los dos terminales.
• Calibración de la velocidad de onda: Para los fallos que ocurren fuera de la zona designada, la velocidad de onda se calcula de forma retrospectiva utilizando ondas viajeras bidireccionales para eliminar los errores de velocidad de onda.
• Conciencia del estado del aislamiento: Combinación de la adquisición de señales de ondas viajeras con la separación de fuentes para lograr la alerta temprana de defectos de aislamiento y la localización precisa de fallos en cables.
• El componente de sensado está integrado en un diseño compacto tipo tarjeta fabricado en plástico de grado de ingeniería que es impermeable y resistente a la corrosión, sin causar ningún daño físico al cable. El terminal de monitorización se conecta en modo de derivación, por lo que un fallo de un solo punto no afectará al circuito principal.

III. Indicadores técnicos principales

IV. Puntos clave de implementación

1. El sensor se acopla a los cabezales terminales de los cables de las fases A, B y C, permitiendo su instalación en tensión sin alterar el circuito primario.
2. Calibración in situ de la velocidad de onda en función de la longitud de la línea (cálculo inverso de la velocidad de onda para fallas fuera de la sección) para garantizar una localización precisa de fallas;
3. En colaboración con la DTU: Al integrar tres señales —estado estacionario, transitorio y ondas viajeras de alta frecuencia—, podemos compensar la única limitación de la capacidad de detección en estado estacionario de la DTU, mejorando así la aplicabilidad práctica de la automatización de la distribución.
4. Aceptación: La precisión de posicionamiento se calculará en función del intervalo real L, con una banda de error admisible; la precisión de selección de línea debe determinarse mediante estadísticas de muestras (>90%).

V. Valor de aplicación

Preguntas frecuentes

P1: ¿Cómo debemos interpretar la precisión de posicionamiento de ±(0.5% × L + 5) m?

El error es proporcional a la longitud del intervalo de monitoreo L (0.5% × L) más 5 metros fijos: para un intervalo de 1 km, el error admisible es de ±10 metros; para un intervalo de 2 km, es de ±15 metros. La precisión depende de la longitud del intervalo, la calibración de la velocidad de onda y la precisión del reloj GPS (<30 ns).

P2: ¿Se puede instalar sin interrumpir el suministro eléctrico?

Sí, el sensor de corriente de ondas viajeras de frecuencia de red presenta un diseño de bobina flexible con sistema de enganche a presión y puede instalarse en tensión sobre el cuerpo trifásico de la terminación del cable sin alterar el circuito primario ni causar ningún daño físico al cable.

P3: ¿Cuál es la relación con la DTU?

Complementario en lugar de sustitutivo: mientras que las DTU se basan principalmente en la detección en estado estacionario, este dispositivo las complementa con señales de ondas viajeras transitorias y de alta frecuencia, apoyando así la actualización inteligente de las DTU y mejorando la practicidad de la automatización de distribución.