凱迪正大KD-2123電纜路徑探測儀探測的信號發(fā)射方法

作者：凱迪正大股份來源：武漢凱迪正大電氣有限公司日期：2018-12-27 10:46:00閱讀：

上一章講解了儀器的使用方法，本章主要結(jié)合使用者在常規(guī)現(xiàn)場測試使用發(fā)射機(jī)與電纜和金屬管線的幾種接線方法。

發(fā)射機(jī)的信號發(fā)送連接方式：直連法、耦合法、感應(yīng)法。

直連法——較好方法

這是較好的探測方法，發(fā)射機(jī)輸出線紅色端直接連接到管線的裸露金屬部分（切勿將其接入帶電運(yùn)行線路中），另一端接地。此種方法產(chǎn)生的信號最強(qiáng)，傳播距離最遠(yuǎn)，適用于全部頻率工作狀態(tài)，通常低頻足以滿足測試需求。

圖片1.png

耦合法——較佳方法

當(dāng)不能與待測管線直接相連時(shí)，可以采用耦合夾鉗用耦合法探測。此種方法可以根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況來選擇發(fā)射頻率：低頻、中頻、高頻、射頻。當(dāng)?shù)叵鹿芫€的近端和遠(yuǎn)端都接地良好并形成回路，這時(shí)就使用低頻頻率；如果兩端接地不良好，回路電阻過大，或者低頻信號耦合不上，那就改用高頻來測試。選擇頻率沒有固定不變的原則，下面給出了頻率選擇的基本原則：對于高阻的管線（如：通信電纜，帶防腐層的管道和鑄鐵管）使用高頻和射頻。要注意頻率越高，信號越容易感應(yīng)到其它管線上，而且信號的傳播距離越短。對于一般的管道和電纜的探測，使用低頻和中頻。這些頻率傳播距離比較遠(yuǎn)，也不會感應(yīng)太多的信號到其它管線上。低頻適用于長距離追蹤。低頻信號傳播距離長而且不會感應(yīng)到其它管線上。低頻率信號也適用于長距離而絕緣良好的輸送管線。

圖片2.png

感應(yīng)法——可行方法

在某些情況下，操作者不可能接近電纜來進(jìn)行直接連接或使用耦合夾鉗施加信號，此時(shí)可使用發(fā)射機(jī)內(nèi)置的感應(yīng)天線來發(fā)射輸出信號，將信號感應(yīng)到被測地下電纜上進(jìn)行定位探測。首先，將發(fā)射機(jī)放置于電纜的地面正上方，發(fā)射機(jī)放置方向應(yīng)使發(fā)射機(jī)面板上的指示線與管線路徑方向相一致。然后使用接收機(jī)在管線上方的地面上就能探測出地下管線位置。這種方法只能使用射頻而不能用低頻，同時(shí)被測管線的兩端都須有良好的接地即被測管線要具有良好的回路。其使用示意圖見下圖。

圖片3.png

4.1、簡言

一般電纜由數(shù)根芯線和金屬鎧裝構(gòu)成，結(jié)構(gòu)和用途的差異造成了探測時(shí)的信號施加方式的差異，不同的接法將會產(chǎn)生不同的電磁場，探測效果也有所區(qū)別，因此本章對電纜探測的信號發(fā)射方式進(jìn)行單獨(dú)描述。

4.2、非運(yùn)行電纜的信號發(fā)射方法

4.2.1、基本接線方法：芯線-大地接法（建議使用低頻低檔）

芯線-大地接法是對離線電纜（退出運(yùn)行的不帶電線纜）進(jìn)行路徑探測的較好接線方式，可以充分發(fā)揮本儀器的功能，并能最大程度地抗干擾。

圖片4.png

圖4.1芯線－大地接線法

如圖4.1所示，將電纜金屬護(hù)層兩端的接地線均解開，低電纜的零線和地線的接地也應(yīng)解開，將發(fā)射機(jī)的紅色鱷魚夾夾一條完好芯線，黑色鱷魚夾夾在打入地下的接地釬上。在電纜的對端，對應(yīng)芯線接打入地下的接地釬。

注意，盡量使用接地釬，而不要直接用接地網(wǎng)！至少在電纜的對端須用接地釬，接地釬還需要離開接地網(wǎng)一段距離，否則會在其他電纜上造成地線回流，影響探測效果。

電流自發(fā)射機(jī)流經(jīng)芯線，在電纜對端進(jìn)入大地，流回近端返回發(fā)射機(jī)。這種接法在地面探測時(shí)可以感應(yīng)到很強(qiáng)的信號，而且在本條電纜上沒有感應(yīng)電流的影響，信號特性比較明確，可以充分利用儀器的電流方向測量功能；信號在絕緣良好的芯線上流過，不會流到鄰近管線上，尤其不會流到交叉的金屬管道上，最適于在復(fù)雜環(huán)境下進(jìn)行路徑查找。另外由于電纜接地，流經(jīng)電纜的信號電壓很低，不容易對鄰線產(chǎn)生電容耦合，減少干擾。

由于存在芯線和大地之間的分布電容，隨距離的增加，電流會逐漸減小。但若接地良好，電容電流即很小，可以不予考慮。這種方法的缺點(diǎn)是需要將電纜兩端的接地線全部解開,略顯繁瑣。

4.2.2、護(hù)層－大地接法：（建議使用低頻低檔）

圖片5.png

圖4.2 護(hù)層－大地接線法

如圖4.2所示，將電纜近端的護(hù)層接地線解開，低壓電纜的零線和地線的接地也應(yīng)解開，對端的電纜護(hù)層保持接地，信號加在護(hù)層和接地釬之間（不可使用接地網(wǎng)），電纜相線保持懸空。電流自發(fā)射機(jī)流經(jīng)護(hù)層，在電纜對端進(jìn)入大地，流回近端返回發(fā)射機(jī)。這種接法不存在屏蔽，因而在地面上產(chǎn)生的信號最強(qiáng)，信號特性也比較明確。同樣，由于護(hù)層－大地分布電容的存在，信號會自近向遠(yuǎn)逐漸衰減。

潛在的問題：護(hù)層外部的絕緣層若有破損，部分電流將由破損點(diǎn)流入大地，造成破損點(diǎn)后的電流突然減小，減小幅度與破損點(diǎn)的接地電阻有關(guān)。

4.2.3、相線－護(hù)層接法：

圖片6.png

圖4.3相線－護(hù)層接法

如圖4.3所示，發(fā)射信號加在電纜一相和護(hù)層之間，對端相線和護(hù)層短路，護(hù)層兩端保持接地。

如果是單條電纜敷設(shè)，信號自發(fā)射機(jī)流經(jīng)芯線，再經(jīng)護(hù)層和大地兩個回路返回。因?yàn)樽o(hù)層（鎧裝及銅屏蔽層）由連續(xù)金屬組成，電阻很?。淮蟮鼗芈酚捎诖嬖趦啥私拥仉娮?，再加土壤電阻，總阻值較大，故大部分電流將通過護(hù)層返回，少部分電流通過大地返回。由于芯線電流和護(hù)層電流反向，能在外部一定距離產(chǎn)生磁場信號的有效電流為其差，數(shù)值等于通過大地返回的電阻電流。另外由于芯線－護(hù)層回路和護(hù)層－大地回路存在互感，通過電磁感應(yīng)也能夠在護(hù)層－大地回路產(chǎn)生感生電流。綜合效果為有效電流等于大地回路的電阻電流和感應(yīng)電流的矢量和（兩者存在相位差）。根據(jù)現(xiàn)場情況的不同，有效電流可能會占總注入電流的百分之幾到百分之十幾。

如果存在同路徑敷設(shè)（兩端位置均相同）的其他電纜，則返回電流主要被幾條電纜的護(hù)層分流，例如三條電纜同路徑，則三條電纜的護(hù)層返回電流各占1/3。有效電流正向，占注入值的2/3，鄰線電流反向，占1/3。如圖4.4所示。

圖片8.png

相線與護(hù)層法的優(yōu)點(diǎn)在于接線簡單，不需要解開接地線。缺點(diǎn)是當(dāng)多條電纜同路徑敷設(shè)時(shí)，各條電纜信號相差不大，僅靠信號幅值有時(shí)難以區(qū)分；當(dāng)單線敷設(shè)時(shí)，有效電流大幅減少，信號較弱，而且有效電流中含有感應(yīng)電流成分，目標(biāo)電纜和鄰近管線的感應(yīng)信號相位相同，在使用時(shí)，有可能無法根據(jù)電流大小排除鄰線干擾。

4.2.4、相間接法：(建議使用高頻信號)

如圖4.5所示，發(fā)射信號加在電纜兩相之間，電纜的對端兩相線短路。兩相在電纜內(nèi)部扭絞，其電流值相同且方向相反。由于兩相線雖相距很近，但仍有一定間隔，故兩相線和接收機(jī)線圈之間的距離會有微小差異，兩相線在此處產(chǎn)生的磁場方向相反，但強(qiáng)度因距離的差異而不會幾乎相同，雖大部分相互抵消，但仍有小部分殘余，金屬護(hù)層的屏蔽作用會將其進(jìn)一步削弱，最后的剩余信號方能被接收。因?yàn)榕そg的原因，信號會沿地下管線有周期性的幅值和方向的變化。

在一個扭絞周期內(nèi)，對外輻射的磁通因方向連續(xù)變化360°而相互抵消，故不會在護(hù)層和大地回路產(chǎn)生感應(yīng)電流。由于有效信號很小，使用高頻信號將比低頻信號更易于探測。一般不建議使用者操作此種接發(fā)。

4.3、運(yùn)行電纜的信號發(fā)射方法

4.3.1、零線／地線／護(hù)層注入法：

這是一種對運(yùn)行中的低壓電纜進(jìn)行探測的方法，因?yàn)樵S多低壓電纜的護(hù)層不作接地，或護(hù)層不連續(xù)，或接地不夠良好，無法測量。本方法不需要電纜作任何改動，而且注入的是高頻信號，不會對運(yùn)行線路產(chǎn)生不良影響。

在用戶端，將發(fā)射機(jī)的紅色鱷魚夾接零線、地線或護(hù)層，黑色鱷魚夾接打入地下的接地釬。如圖4.6所示。

圖片9.png

圖4.6零線／地線／護(hù)層注入法

注意事項(xiàng)：

1)須在用戶端發(fā)射信號，如果在變電室端發(fā)射信號，將在大多數(shù)出線上均注入信號，造成無法區(qū)分目標(biāo)電纜。

2)電纜帶電，接線須由具有相關(guān)資質(zhì)或資格的電力工作人員操作！

3)接地釬位置的選擇：為保證輸出效果，應(yīng)將接地釬打在距離管道5m之外，而且接地線應(yīng)盡量和管道方向垂直。

4)如果零線在用戶端不接地，則優(yōu)先使用零線注入信號。

5)低壓電纜的護(hù)層可能不連續(xù)，如果護(hù)層注入信號太弱，或探測過程中在地下管線某處信號中斷，可換用零線／地線進(jìn)行注入。

6)由于大多數(shù)出線的零線／地線或護(hù)層在變電室并聯(lián)，所以其他電纜出線上會有部分電流被分流，也能探測到信號，但強(qiáng)度較弱，實(shí)際測試中應(yīng)注意區(qū)分。

7)探測高壓運(yùn)行電纜時(shí)，如果收不到信號或信號很弱，說明電纜兩端護(hù)層接地電阻過大，這時(shí)可以通過護(hù)層注入。

8)探測單芯超高壓運(yùn)行電纜時(shí)，可使用護(hù)層注入法。

4.3.2夾鉗耦合法（效果好，推薦帶電運(yùn)行電纜用此種方法）

圖片10.png

當(dāng)不能與待測運(yùn)行電纜直接相連時(shí)，可以采用耦合夾鉗進(jìn)行耦合法探測。這時(shí)被測電纜的近端和遠(yuǎn)端都須接地以形成回路。接線見圖4.7。

這是一種對運(yùn)行中的電纜進(jìn)行探測的方法，尤其是對高壓運(yùn)行電纜的路徑查找極為方便。本方法不需要電纜作任何改動，而且可以注入的多種頻率信號，不會對運(yùn)行線路產(chǎn)生不良影響。

4.4感應(yīng)輻射法（建議使用射頻信號）

當(dāng)不能接近電纜來進(jìn)行直接連接或使用耦合夾鉗，此時(shí)可使用發(fā)射機(jī)內(nèi)置的感應(yīng)天線來發(fā)射輸出（射頻）信號，將信號感應(yīng)到被測地下線纜上來進(jìn)行定位探測。首先，將發(fā)射機(jī)放置于電纜的地面正上方，發(fā)射機(jī)放置方向應(yīng)使發(fā)射機(jī)面板上的校準(zhǔn)線與地下管線方向相一致。然后使用接收機(jī)在電纜地面上方就能探測出地下電纜位置，如圖4.8所示。

圖片11.png