電纜探測的信號發射方法

    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金屬結構,電纜由數根芯線和金屬鎧裝構成,結構和用途的差異造成了探測時的信號施加方式的差異,不同的接法將會產生不同的電磁場,探測效果也有所區別,因此本文對電纜探測的信號發射方式進行單獨描述.

 

    非運行電纜的信號發射方法

 

    1. 基本接線方法:芯線-大地接法

 

    芯線-大地接法是對離線電纜(退出運行的不帶電電纜)進行路徑探測和鑒別的最佳接線方式,可以充分發揮本儀器的功能,并能最大程度地抗干擾.將電纜金屬護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解開,將發射機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!至少在電纜的對端必須用接地釬,接地釬還需要離開接地網一段距離,否則會在其他電纜上造成地線回流,影響探測效果.

 

    電流自發射機流經芯線,在電纜對端進入大地,流回近端返回發射機.這種接法在地面探測時可以感應到很強的信號,而且在本條電纜上沒有感應電流的影響,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,最適于在復雜環境下進行路徑查找.另外由于電纜接地,流經電纜的信號電壓很低,不容易對鄰線產生電容耦合,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.這種方法的缺點是需要將電纜兩端的接地線全部解開,略顯繁瑣.

 

    2. 護層-大地接法:

 

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

 

    潛在的問題:護層外部的絕緣層若有破損,部分電流將由破損點流入大地,造成破損點后的電流突然減小,減小幅度與破損點的接地電阻有關.

 

    3. 相線-護層接法:

 

    發射信號加在電纜一相和護層之間,對端相線和護層短路,護層兩端保持接地.如果是單條電纜敷設,信號自發射機流經芯線,再經護層和大地兩個回路返回.因為護層(鎧裝及銅屏蔽層)由連續金屬組成,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層返回,少部分電流通過大地返回.由于芯線電流和護層電流反向,能在外部一定距離產生磁場信號的有效電流為其差,數值等于通過大地返回的電阻電流.

 

    另外由于芯線-護層回路和護層-大地回路存在互感,通過電磁感應也能夠在護層-大地回路產生感生電流.綜合效果為有效電流等于大地回路的電阻電流和感應電流的矢量和(兩者存在相位差).根據現場情況的不同,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(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層分流,例如三條電纜同路徑,則三條電纜的護層返回電流各占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-護層法的優點在于接線簡單,不需要解開接地線.缺點是當多條電纜同路徑敷設時,各條電纜信號相差不大,僅靠信號幅值有時難以區分;當單線敷設時,有效電流大幅減少,信號較弱,而且有效電流中含有感應電流成分,目標電纜和鄰近管線的感應信號相位相同,在使用智能模式時,有可能無法根據電流方向排除鄰線干擾.

 

    運行電纜的信號發射方法

 

    1. 卡鉗耦合法:

 

    這是一種探測運行電纜較理想的方法,不需要電纜作任何改動即可測試,并且操作遠離高壓,非常安全,電纜全長上都有信號,沒有距離限制.電纜護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包運行電纜的探測.如圖5-2-1A所示,發射機輸出接卡鉗,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,電纜金屬護套-大地回路等效為變壓器的次級(單匝),次級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,電阻越小,電流越大.電纜通過卡鉗耦合得到的電流較小,為加強接收效果,可選擇較大發射功率.

 

    2. 零線/地線/護層注入法:

 

    這是一種對運行中的低壓電纜進行探測的方法,因為許多低壓電纜的護層不作接地,或護層不連續,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,而且注入的是高頻信號,不會對運行線路產生不良影響.在用戶端,將發射機的紅色鱷魚夾接零線、地線或護層,黑色鱷魚夾接打入地下的接地釬.