Guia Especializado: Localização de Falhas em Cabos, Tipos e Causas

Falhas em Cabos, Tipos, Causas e Como Localizar Falhas em Cabos via Diferentes Testes

Introdução a Falhas em Cabos

Quando a energia elétrica é gerada nas usinas, é distribuída às diferentes cargas — cidades, vilas — para consumo. O processo envolve elevar a tensão para minimizar perdas na forma de calor. A tensão elevada é distribuída às subestações onde é rebaixada para distribuição aos transformadores locais, onde é finalmente rebaixada e distribuída aos consumidores.

A distribuição de energia é feita via cabos elétricos. Os cabos são isolados ou não isolados. A escolha entre isolados ou não (linhas aéreas ou subterrâneas) entra em jogo principalmente quando a energia deve ser conduzida em instalações subterrâneas.

Diferente dos cabos não isolados, falhas em cabos não isolados são facilmente detectadas, pois a falha mais comum é corte ou quebra nos condutores.

Em cabos isolados, especialmente os multicondutores, as falhas são de diferentes tipos e têm muitas causas.
Antes de discutir como localizar estas falhas comuns, vejamos o que são falhas em cabos e as possíveis causas e localização.

Tipos de Falhas em Cabos

Seguem os tipos de Falhas em Cabos Comumente Encontradas em Cabos Subterrâneos:

• Falhas de Circuito Aberto: Ocorre como resultado da quebra do condutor ou do condutor ser puxado para fora de sua junção. Nestes casos, não haverá fluxo de corrente, pois o condutor está rompido (condutor da corrente).
• Curto-circuito ou falta cruzada: Ocorre quando o isolamento entre dois cabos ou entre dois cabos multicondutores é danificado. A corrente não fluirá pelo condutor principal conectado à carga, mas fluirá diretamente de um cabo para outro ou de um núcleo para outro. A carga ficará em curto-circuito.
• Falta à terra ou à massa: Ocorre quando o isolamento do cabo é danificado. A corrente que flui pelo cabo defeituoso começa a fluir do núcleo do cabo para a terra ou a bainha (protetor do cabo). A corrente não fluirá pela carga.

Causas de Falhas em Cabos

Falhas em cabos são causadas principalmente por umidade no isolamento de papel dos cabos. Como resultado, pode danificar a bainha de chumbo que protege o cabo. A bainha de chumbo pode ser danificada de várias formas. A maioria é pela ação química do solo no chumbo quando enterrado, danos mecânicos e cristalização do chumbo por vibração.

Como Localizar Falhas em um Cabo Danificado?

Antes de consertar qualquer falha em cabos, a falha deve ser identificada. Existem várias formas de encontrar falhas em cabos, discutidas a seguir:

Diferentes Tipos de Testes para Localizar Falhas em Cabos

1. Teste de Blavier (Para Falha em Cabo Único)

Quando ocorre uma falta à terra em um cabo único e não há outros cabos (sem cabo saudável), o teste de Blavier pode ser realizado para localizar a falha no cabo único.

Em outras palavras, na ausência de um cabo saudável para localizar a falha (para fazer um laço conectando ambos os cabos como no teste de Murray), a medição da resistência a partir de um lado ou extremidade é chamada teste de Blavier.

No teste de Blavier, a resistência pode ser medida de duas formas:

• Isolar a extremidade distante do cabo
• Aterrar a extremidade distante do cabo, como mostrado na figura

Falta à terra de cabo único pode ser localizada usando o teste de Blavier. Neste teste, fonte de baixa tensão, amperímetro e voltímetro são usados em rede de ponte. A resistência entre uma extremidade do cabo (Extremidade de Envio) e a terra é medida enquanto a "Extremidade Distante" é isolada da terra.

Suponha que conhecemos a resistência total de um cabo unipolar (antes da falha) que é RΩ. E:

Resistência da falta à terra = r
Resistência da extremidade distante até a falha = r1
Resistência da extremidade de teste até a falha = r2

Agora, conectaremos e depois desconectaremos a conexão de terra da extremidade distante do cabo para medir duas resistências. Estas medições podem ser feitas por uma fonte de baixa tensão (LT) e rede de ponte.

Primeiro, isolamos a extremidade distante do cabo para determinar a resistência entre linha e terra, que é:

R₁ = r₂ + r … (1)

Agora, aterramos a extremidade distante do cabo para encontrar a resistência entre linha e terra novamente.

Mas a resistência total (antes da falha) era:

R = r₁ + r₂ … (3)

Resolvendo as equações acima para r₂ (localização da falha ou distância), obtemos:

O valor de x = r₂ é geralmente menor que o valor de R₂. Portanto, consideramos (-) em vez de (±) na equação acima.

Testes de Laço para Encontrar Falhas em Cabos

Estes testes são realizados em falhas de curto-circuito ou à terra em cabos subterrâneos. Falhas podem ser facilmente localizadas se um cabo saudável correr junto com os cabos aterrados. Seguem os tipos de testes de laço:

• Teste de Murray
• Teste de Varley
• Teste de Sobreposição à Terra

2. Teste de Murray

A conexão para localizar falhas em cabos usando o teste de Murray é mostrada abaixo.

O princípio da ponte de Wheatstone é usado no teste de Murray para encontrar falhas em cabos. Ra e Rb são os dois braços de razão consistindo de resistores. G é um galvanômetro. O cabo com falha (Rx) é conectado ao segundo cabo (cabo saudável Rc) através de ligação de baixa resistência na extremidade distante. A ponte de Wheatstone é mantida em equilíbrio ajustando a resistência dos braços de razão Ra e Rb até que a deflexão do galvanômetro seja zero.

Assim…

Resolvendo para x, obtemos;

onde

l = comprimento de um cabo único (em metros ou jardas)
2l = comprimento total dos dois cabos
x = distância do lado superior até a falha

3. Teste de Varley

A única diferença entre o teste de Murray e o teste de Varley é que no teste de Varley há previsão para medição da resistência total do laço, em vez de obtê-la da relação.

Neste teste, os braços de razão Ra e Rb são fixos e a posição de equilíbrio é obtida variando a resistência conhecida variável (reostato).

Como explicamos a equação na seção do teste de Murray… a história é a mesma para o teste de Varley…

Para falta à terra ou curto-circuito nos cabos, a chave é primeiro lançada à posição 1, a resistência variável S é variada até a ponte equilibrar para valor de resistência S1. Então:
Quando a chave está na Posição 1

Quando a chave está na Posição 2
Das equações 1 e 2, obtemos,

Como os valores de Ra, Rb, S1 e S2 são conhecidos, o valor de Rx pode ser determinado então por
Resistência do Laço =
Se "r" é a resistência do cabo por metro de comprimento, então a distância da falha do cabo a partir da extremidade de teste é:

4. Teste de Sobreposição à Terra (Earth Overlap Test)

No teste de sobreposição à terra, duas medições são realizadas (em vez de uma como no teste de Blavier). A primeira medição de resistência é R1 (entre linha e terra, ou seja, da extremidade de teste até a extremidade distante aterrada). A segunda medição é R2 (entre linha e terra, ou seja, da extremidade distante e a extremidade de teste aterrada). Ambas as medições são iguais a:

Como no teste de Blavier, também supomos que conhecemos a resistência real do cabo antes da falha, que é R.

R = r₁ + r₂

5. Teste de Circuito Aberto

Falha de circuito aberto pode ocorrer quando o cabo é puxado para fora de sua junção ou ocorre uma quebra no cabo. Tal falha pode ser rastreada realizando teste de capacitância. A capacitância do cabo defeituoso é medida a partir de ambas as extremidades, seja por galvanômetro balístico ou método de ponte. A capacitância do cabo à terra é proporcional ao comprimento do cabo.

6. Teste de Queda de Potencial

No teste de queda de potencial, amperímetro, voltímetro, resistor variável (reostato) e bateria são conectados como mostrado abaixo para encontrar a localização da falha no cabo. Este teste é realizado com a ajuda de um cabo saudável sem falha correndo junto ao cabo defeituoso, como mostrado abaixo.
O ponto de distância da falha pode ser dado como:

Onde

V₁ e V₂ = leituras do voltímetro nos pontos A e B;
L = comprimento do núcleo defeituoso
X = comprimento do núcleo entre a falha e a extremidade de teste A.

Adicionaremos mais testes e técnicas neste post para encontrar falhas em cabos. Fique atento. Obrigado.

Leia Também:

• Resistência de Isolamento de Cabo | Por Que Cabos São Isolados?
• Por Que Cabos de Transmissão de Energia e Linhas São Frouxos em Postes e Torres?
• Por Que Cabos Coaxiais São Altamente Isolados?
• Ferrite Bead: Pequeno Cilindro em Cabos de Força e Cordões. Por Quê?
• Calculadora de Tamanho de Fio e Cabo Elétrico (Cobre e Alumínio)
• Calculadora de Tamanho de Fio e Cabo em AWG
• Como Encontrar o Tamanho Adequado de Cabo e Fio para Instalação de Fiação Elétrica

Insira seu e-mail para receber atualizações como esta!