電纜探測的信號(hào)發(fā)射方法

    電纜路徑探測和唯一性鑒別在金屬管線探測中占有重要地位,相比于金屬管道的單一連續(xù)金屬結(jié)構(gòu),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(hào)施加方式的差異,不同的接法將會(huì)產(chǎn)生不同的電磁場,探測效果也有所區(qū)別,因此本文對(duì)電纜探測的信號(hào)發(fā)射方式進(jìn)行單獨(dú)描述.

 

    非運(yùn)行電纜的信號(hào)發(fā)射方法

 

    1. 基本接線方法:芯線-大地接法

 

    芯線-大地接法是對(duì)離線電纜(退出運(yùn)行的不帶電電纜)進(jìn)行路徑探測和鑒別的最佳接線方式,可以充分發(fā)揮本儀器的功能,并能最大程度地抗干擾.將電纜金屬護(hù)層兩端的接地線均解開,低壓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(duì)端,對(duì)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(duì)端必須用接地釬,接地釬還需要離開接地網(wǎng)一段距離,否則會(huì)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(duì)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(hào),而且在本條電纜上沒有感應(yīng)電流的影響,信號(hào)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(hào)在絕緣良好的芯線上流過,不會(huì)流到鄰近管線上,尤其不會(huì)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(hào)電壓很低,不容易對(duì)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(huì)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.

 

    2. 護(hù)層-大地接法:

 

    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(duì)端的電纜護(hù)層保持接地,信號(hào)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(duì)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(hào)最強(qiáng),信號(hào)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(hào)會(huì)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).

 

    3. 相線-護(hù)層接法:

 

    發(fā)射信號(hào)加在電纜一相和護(hù)層之間,對(duì)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(hào)自發(fā)射機(jī)流經(jīng)芯線,再經(jīng)護(hù)層和大地兩個(gè)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,電阻很小;大地回路由于存在兩端接地電阻,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(hào)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(huì)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.

 

    相線-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(hào)相差不大,僅靠信號(hào)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(hào)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(hào)相位相同,在使用智能模式時(shí),有可能無法根據(jù)電流方向排除鄰線干擾.

 

    運(yùn)行電纜的信號(hào)發(fā)射方法

 

    1. 卡鉗耦合法:

 

    這是一種探測運(yùn)行電纜較理想的方法,不需要電纜作任何改動(dòng)即可測試,并且操作遠(yuǎn)離高壓,非常安全,電纜全長上都有信號(hào),沒有距離限制.電纜護(hù)層兩端必須良好接地,否則耦合電流隨接地電阻的增大而減小.兩端未接地,或電纜護(hù)層中間斷開,不能使用卡鉗耦合法.

 

    本方法適用于普通三相統(tǒng)包運(yùn)行電纜的探測.如圖5-2-1A所示,發(fā)射機(jī)輸出接卡鉗,將卡鉗卡住電纜本體(注意不能卡接地線以上部分),卡鉗等效為變壓器的初級(jí),電纜金屬護(hù)套-大地回路等效為變壓器的次級(jí)(單匝),次級(jí)耦合電流的大小與回路電阻(主要是兩端的接地電阻)密切相關(guān),電阻越小,電流越大.電纜通過卡鉗耦合得到的電流較小,為加強(qiáng)接收效果,可選擇較大發(fā)射功率.

 

    2. 零線/地線/護(hù)層注入法:

 

    這是一種對(duì)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,無法使用卡鉗耦合法.本方法不需要電纜作任何改動(dòng),而且注入的是高頻信號(hào),不會(huì)對(duì)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.